[实用新型]一种用于点云配准的新型标靶

说明书

本实用新型公开了一种用于点云配准的新型标靶，该新型标靶包括至少三块相交于固定交点的反光板，所述反光板固定连接于支架内，所述支架的两侧通过支架转轴可旋转式连接于支架承座的两个端部，所述支架承座通过连接柱与底座相连，所述连接柱的中轴线（ vv’）和所述支架转轴的中轴线（ll’）的交点与所述固定交点重合；该提取算法通过对点云数据进行平面拟合，然后去除偏差过大的异常点，最后联立反光板所在平面的平面方程求得所述固定交点。本实用新型的优点是：标靶布设灵活简单，适用于任意方向的观测，可放置在地面等平面上；可提供较大的扫描范围，当标靶离激光扫描仪距离较远时精度损失较少，有利于提高整个测区的配准精度。

技术领域

本实用新型涉及三维激光扫描测量技术领域，具体涉及一种用于点云配准的新型标靶。

背景技术

因工程体量大、测区范围广等原因，为获取测区整体点云数据，需提取标靶中心作为特征点，从而实现多测站的点云配准。

目前应用于实际工程中常用的标靶有球型标靶和纸质标靶两种，其中球型标靶离扫描仪较远时，可提供于球型标靶拟合的有效点数量减少，从而导致获取球型标靶中心坐标的准确性下降，并随着离扫描仪距离的增大，其精度损失越严重；而纸质标靶离扫描仪较远时，其点云密度、反射强度会衰弱，获取标靶中心坐标精度下降，并随着离扫描仪距离的增大，其精度损失越严重。标靶中心的提取误差增大，会造成两个相邻测站拼接误差较大，从而导致整个扫描点云配准累积误差更大。为了得到良好的配准精度，急需设计一种新型标靶，实现高精度、高准确性的获取标靶中心坐标。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种用于点云配准的新型标靶，该新型标靶包括固定连接于圆环形支架上的三块相交固定的反光板，且三块反光板的固定交点与圆环形支架的圆心重合，圆环形支架的两侧通过支架转轴可旋转式连接于支架承座的两个端部，使得圆环形支架旋转过程中固定交点的空间位置不变；该提取算法通过对点云数据进行平面拟合，然后去除偏差过大的异常点，最后联立三块反光板所在平面的平面方程求得所述固定交点，从而利用该固定交点完成点云配准。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种用于点云配准的新型标靶，其特征在于所述新型标靶包括至少三块相交于固定交点的反光板，所述反光板固定连接于支架内，所述支架的两侧通过支架转轴可旋转式连接于支架承座的两个端部，所述支架承座通过连接柱与底座相连，所述连接柱的中轴线（）和所述支架转轴的中轴线（）的交点与所述固定交点重合。

所述连接柱为一竖向转轴，所述支架承座可绕所述连接柱的中轴线做360度旋转。

所述反光板的数量为三块，且所述反光板之间相交于固定交点。

一种涉及任一所述的用于点云配准的新型标靶的提取算法，其特征在于所述提取算法包括以下步骤：

步骤1.利用激光扫描仪在多个站点对放置有所述新型标靶的扫描区域进行扫描，然后对得到的扫描点进行平面拟合,设扫描点坐标为，考虑其误差值得到坐标方程：，式中：、、分别为扫描点坐标在x轴、y轴、z轴上的误差值，a、b、c为待定参数，将上式整理得：，其中：，，，，，，然后求待定参数的整体最小二乘解：，式中：为增广矩阵的最小特征值，A^T为矩阵A的转置，I为单位矩阵；

步骤2.利用整体最小二乘法计算上述待定参数a、b、c的初值，然后计算每个扫描点到拟合平面的距离及其标准偏差，当时，判定此点为异常点并将其删除，反之则保留，利用保留下来的点再次利用最小二乘法重新计算参数a、b、c；

步骤3.设三个反光板所在平面的平面方程分别为：；；，根据步骤（1）、（2）获取三个平面方程的待定参数；；，联立上述三个平面方程即可求出三个所述反光板的固定交点。

每个扫描点到拟合平面的距离的计算公式为：；标准偏差的计算公式为：，其中，，n为正整数。