[发明专利]三维扫描激光雷达坐标误差修正方法

说明书

本发明提出一种三维扫描激光雷达坐标误差修正方法，通过建立误差模型确定影响其三维坐标测量精度的误差来源，然后对误差进行修改，从而提高三维扫描激光雷达的测量精度。该误差修正方法的步骤包括：建立理论计算模型、分析测量误差来源、建立误差模型、求解误差模型以及实施坐标修正；在建立误差模型时，综合考虑26项误差因子，得到包含误差量、方位角度、俯仰角度、距离的三维直角坐标的计算表达式，即误差模型。

技术领域

本发明涉及一种坐标误差修正方法，具体涉及一种三维扫描激光雷达的空间几何坐标误差修正方法，属于激光雷达测量技术领域。

背景技术

三维扫描激光雷达是一种大尺寸空间坐标测量仪器，可以实现对大型物体表面的非接触扫描测量，获取到的三维点云数据可用于三维逆向建模或者尺寸公差评价。

三维扫描激光雷达的结构中包含方位测角模块、俯仰测角模块、激光测距模块和测量光反射镜模块，这些部件都必须保证严格的几何位置关系。然而在制造、安装、搬用和使用过程中，上述部件之间的严格几何位置关系难以保证，从而影响三维扫描激光雷达最终的坐标测量精度；因此需要对上述部件的空间几何误差进行补偿修正。对三维扫描激光雷达的误差模型进行研究并实现坐标修正对提高该类测量仪的测量精度具有十分重要意义。

现有的三维扫描激光雷达误差修正方法中缺乏对三维扫描激光雷达几何结构坐标的误差修正。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种三维扫描激光雷达坐标误差修正方法，通过建立误差模型确定影响其三维坐标测量精度的误差来源，然后对误差进行修正，从而提高三维扫描激光雷达的测量精度。

所述的三维扫描激光雷达坐标误差修正方法，具体步骤为：

S1:建立被测点的三维坐标与三维扫描激光雷达采集的被测点的方位角度、俯仰角度和距离之间的理论计算模型；

S2:分析测量误差来源：

所述三维扫描激光雷的组成模块包括：激光测距模块、方位角测量模块、俯仰角测量模块和反射镜模块；误差来源包括上述各组成模块的安装误差，令所确定的误差因子包括N项；

S3：建立误差模型：

分析步骤S2中得到的每项误差与被测点三维坐标的关系，建立包含N项误差因子、方位角、俯仰角、距离的三维直角坐标的计算表达式，即误差模型；

S4：求解误差模型：

在所述三维扫描激光雷达的测量距离、方位角、俯仰角的全量程范围内设置标定点组，所述标定点组中标定点的个数不小于N；通过所述三维扫描激光雷达获取每个标定点的距离值、方位角度值、俯仰角度值；同时利用高精度坐标测量设备对标定点组中每个标定点进行测量，获取每个标定点的三维坐标；

然后将高精度测量仪器得到的每个标定点的三维坐标和三维扫描激光雷达测量的每个标定点距离、方位角、俯仰角的代入到步骤S3建立的误差模型中，求解误差模型中的各项误差因子，进而得到修正后的三维坐标计算公式；

S5：坐标修正：将被测点的距离、方位角度、俯仰角度代入步骤S4中得到的修正后的三维坐标计算公式中实现对三维扫描激光雷达三维测量坐标的修正。

作为本发明的一种优选方式：所述步骤S1中：

设被测点的三维坐标为(x，y，z)，三维扫描激光雷达获取的被测点的方位角度、俯仰角度、距离分别为α、β、L；则理论计算模型为：

记理论计算模型为P(x，y，z)＝f(α,β,L)。