[发明专利]一种行车三维建模系统及其方法

权利要求书

1.一种行车三维建模系统，其特征在于：包括小车定位模块、完整区域分割模块、方格区域点云采集模块和点云坐标系变换模块，所述小车定位模块、完整区域分割模块分别与方格区域点云采集模块相连，所述方格区域点云采集模块与点云坐标系变换模块相连；

所述小车定位模块，用于实时对行车的小车定位，获取小车在世界坐标系下的实时坐标；

所述完整区域分割模块，用于选取行车运行视野范围内能够覆盖整个场景的完整区域，并将完整区域分割成m×n个方格区域；

所述方格区域点云采集模块，用于控制小车运动停止到每个方格区域的中心位置，记录小车在各方格区域中心位置的世界坐标系下的定位坐标，并通过三维激光雷达采集各方格区域中心位置的激光雷达坐标系下的点云；

所述点云坐标系变换模块，用于将各个方格区域内采集的激光雷达坐标系下的点云变换到世界坐标系O下。

2.如权利要求1所述的行车三维建模系统，其特征在于：所述小车定位模块包括第一激光测距仪、第二激光测距仪、第一激光反射板和第二激光反射板，所述第一激光测距仪、第二激光测距仪设于行车的横向轨道的端部，所述第一激光反射板设于行车的纵向轨道的端部，所述第二激光反射板设于行车的小车上。

3.如权利要求1或2所述的行车三维建模系统，其特征在于：所述方格区域点云采集模块包括三维激光雷达，三维激光雷达安装于行车的小车下部，三维激光雷达的镜头垂直朝向地面。

4.一种行车三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：实时对行车的小车定位，获取小车在世界坐标系下的实时坐标；

步骤S2：选取行车运行视野范围内能够覆盖整个场景的完整区域；

步骤S3：将完整区域分割成m×n个方格区域，方格区域表示为A(i,j),i＝(1,2…m),j＝(1,2…n)；

步骤S4：控制小车运动停止到每个方格区域的中心位置，记录小车在各方格区域中心位置的世界坐标系下的定位坐标，并通过三维激光雷达采集各方格区域中心位置的激光雷达坐标系下的点云；

步骤S5：将各个方格区域内采集的激光雷达坐标系下的点云变换到世界坐标系O下。

5.如权利要求4所述的行车三维建模方法，其特征在于：步骤S1的具体过程为：以第一激光反射板所在位置为原点，以行车的纵向轨道的方向为y轴，以行车的横向轨道的方向为x轴，以垂直朝向地面的方向为z轴，定义世界坐标系O；利用第一激光测距仪、第二激光测距仪实时定位小车在世界坐标系下的位置，第一激光测距仪发射的纵向激光到第一激光反射板的距离为小车y轴坐标，第二激光测距仪发射的横向激光到第二激光反射板的距离为小车x轴坐标，小车z轴坐标为零。

6.如权利要求4或5所述的行车三维建模方法，其特征在于：步骤S3中，m,n取正整数，a表示完整区域的长，b表示完整区域的宽，h表示三维激光雷达的安装高度，α表示三维激光雷达的视场角，m,n取正整数。

7.如权利要求4或5所述的行车三维建模方法，其特征在于：步骤S4的具体过程为：方格区域A(i,j)中心位置的世界坐标系下的定位坐标表示为(x_i,y_j,0),i＝(1,2…m),j＝(1,2…n)，方格区域A(i,j)中心位置的激光雷达坐标系表示为o(i,j),i＝(1,2…m),j＝(1,2…n)，方格区域A(i,j)中心位置的激光雷达坐标系o(i,j)下的点云表示为C(i,j),i＝(1,2…m),j＝(1,2…n)，设点云C(i,j)＝{d₁,d₂…d_k}，k＝(1,2…N)，d_k表示点云C(i,j)下的点，N表示点云C(i,j)下点的个数。

8.如权利要求4或5所述的行车三维建模方法，其特征在于：步骤S5的具体过程为：依次将激光雷达坐标系o(i,j)下的点云的点变换到世界坐标系O下，即完成方格区域A(i,j)下点云C(i,j)从激光雷达坐标系o(i,j)变换到世界坐标系O；设定激光雷达坐标系o(i,j)下的点云C(i,j)的点d_k的坐标为(x_k,y_k,z_k)，世界坐标系O的点云C(i,j)的点d_k的坐标为(x_k',y_k',z_k')，则x_k'＝x_k+x_i，y_k'＝y_k+y_i，z_k'＝z_k。