[发明专利]一种基于二维激光雷达生成三维点云数据的方法及系统

权利要求书

1.一种基于二维激光雷达生成三维点云数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，旋转平台带动激光雷达旋转以对目标对象的表面进行旋转扫描；

S2，实时获取激光雷达扫描的数据以及对应时刻的旋转平台当前的角度值，并将每一帧数据与对应当前的角度值进行融合；

S3，将融合的数据进行坐标变换计算后得到扫描区域内的三维空间数据。

2.根据权利要求1所述的基于二维激光雷达生成三维点云数据的方法，其特征在于，所述S2具体包括：基于中断方式检测获取激光雷达数据的同步脉冲信号，以配准当前时刻的旋转平台的角度值，同时获取当前时刻的用于修正配准精度的修正参数，所述修正参数包括当前时刻的激光雷达的扫描频率、角分辨率及扫描角度。

3.根据权利要求1所述的基于二维激光雷达生成三维点云数据的方法，其特征在于，所述S2具体包括：

S21，记录激光雷达开始做旋转扫描时对应的旋转平台的旋转角度值为A1，所述A1即为激光雷达第一个扫描测距点对应的旋转角度值；

S22，定义激光雷达的扫描频率为f，角分辨率为β，起始扫描角为a1，终止扫描角为a2，扫描平台的转速为ω；

S23，在激光雷达的角分辨率期间，旋转平台转动的角度值为βωf/360；

S24，第n个扫描测距点对应的角度值为(n-1)βωf/360；

S25，在一帧数据里每一个扫描测距点上都匹配上对应角度值得到如下序列[A1，βωf/360+A1，……，(n-1)βωf/360+A1，……，(a2-a1)ωf/360+A1]。

4.根据权利要求3所述的基于二维激光雷达生成三维点云数据的方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括采用自标定方法获取激光雷达与旋转平台之间的安装偏移值，具体包括：

第一步，构造一个标准的垂直墙面，采用激光扫描测距仪测量出扫描平台的旋转轴到垂直墙面的距离D₀；

第二步，启动设备扫描，实时获取激光雷达的扫描测距值并处理，得到激光雷达的出光点到垂直墙面的垂直距离D₁＝min(d₀,d₁,d₂,……d_n)，其中d_n为激光雷达的扫描测距值；

第三步，根据D₀和D₁计算得到激光雷达的安装偏移值D_p＝D₀-D₁；

第四步，根据安装偏移值D_p来修正激光雷达因安装位置的偏差造成的测量误差。

5.根据权利要求4所述的基于二维激光雷达生成三维点云数据的方法，其特征在于，所述S3具体包括：通过坐标转换，得到三维立体数据，变换方法如下：x＝D*sin(a1+(n-1)β)*cosθ，y＝D*cos(a1+(n-1)β)*cosθ，z＝D*sinθ；

其中D为激光雷达的扫描测距值，a1为激光雷达的起始扫描角，β为激光雷达的角分辨率，θ为旋转平台的角度值。

6.一种基于二维激光雷达生成三维点云数据的系统，其特征在于：包括激光雷达、旋转机构、数据匹配对齐单元及数据处理模块；

所述旋转平台用于带动激光雷达旋转以对目标对象的表面进行旋转扫描；

所述数据匹配对齐单元用于实时获取激光雷达扫描的数据以及对应时刻的旋转平台当前的角度值，并将每一帧数据与对应当前的角度值进行融合；

所述数据处理模块用于将融合的数据进行坐标变换计算后得到扫描区域内的三维空间数据。

7.根据权利要求6所述的基于二维激光雷达生成三维点云数据的系统，其特征在于，所述旋转平台包括设备外壳支架、激光雷达安装板、闭环驱动电机、驱动器、嵌入式采集控制板以及旋转轴；

所述旋转轴穿过所述设备外壳支架形成铰接，激光雷达安装板与旋转轴的一端固定连接，闭环驱动电机的输出轴与旋转轴的另一端固定连接，嵌入式采集控制板实时获取激光雷达的旋转角度，并控制驱动器驱动闭环电机带动激光雷达安装板转动。