[发明专利]一种旋耕机、开沟机性能鉴定装置

权利要求书

1.一种旋耕机、开沟机性能鉴定装置，其特征在于：包括无人机和搭载在无人机上的测量设备，所述测量设备包括：

激光雷达，用于采集点云数据；

惯性测量单元，与激光雷达固定安装在一起，同时与微型工控机电连接，用于采集激光雷达运动过程中的的角速度和加速度；

微型工控机，所述激光雷达与微型工控机直接连接，或激光雷达通过无线交换机连接至微型工控机，将激光雷达采集的三维点云数据传输至微型工控机中并保存；微型工控机通过空间局域网与地面的移动控制终端相通信，传输三维点云数据给终端，实现点云数据的实时查看。

2.根据权利要求1所述的旋耕机、开沟机性能鉴定装置，其特征在于：所述测量单元安装在无人机下方的搭载架中。

3.根据权利要求1所述的旋耕机、开沟机性能鉴定装置，其特征在于：所述空间局域网包括与微型工控机连接的路由器，路由器连接无线交换机，无线交换机与地面的移动控制终端相通信。

4.根据权利要求1所述的旋耕机、开沟机性能鉴定装置，其特征在于：微型工控机对得到的点云数据进行数据处理，数据处理模块包括预处理模块、特征参数计算模块、SLAM图优化模块和三维重建模块；

点云预处理模块：对原始采集的点云数据的散列点、孤立点进行滤波或剔除处理，得到符合设定标准的点云数据；

特征参数计算模块：用于提取关键点及提取特征参数；

三维重建模块：提取特征参数后，输出为.bag格式的文件包，将.bag文件包转化成pcd或者ply格式的文件，打开pcd文件或ply文件，采用VTK库提供的vtkSurfaceReconstructionFilter类实现隐式曲面重建；

SLAM图优化模块：图优化里的图就是姿态图，一个姿态图由若干个顶点以及连接各顶点的边组成，对姿态图进行优化。

5.根据权利要求4所述的旋耕机、开沟机性能鉴定装置，其特征在于：提取关键点的步骤为：

(1)遍历每个图像点，通过寻找在近邻区域有深度突变的位置进行边缘检测；

(2)遍历每个图像点，根据近邻区域的表面变化确定一测度表面变化的幅度以及主方向；

(3)根据步骤(2)找到的主方向计算关键点，设置候选关键点兴趣值下限和floatdistance_for_additional_points参数，float distance_for_additional_points参数表示所有与最大兴趣值之间距离在distance_for_additional_points之内的点，如果兴趣值大于兴趣值下限，则该点为关键点候选点，表示所述主方向与其他方向的不同，以及该点的表面变化情况；

(4)对关键点候选点进行平滑滤波，得到滤波关键点候选点；

(5)对滤波关键点候选点进行无最大值压缩找到最终关键点，设置bool do_non_maximum_suppression参数，如果参数do_non_maximum_suppression的bool值为假，则大于兴趣值下限的兴趣值的滤波关键点候选点加入最终关键点队列。

6.根据权利要求5所述的旋耕机、开沟机性能鉴定装置，其特征在于：在步骤(2)中，具体过程为：

a.将距离图像中的点分为边缘点和其它点；距离图像是指图像采集器到场景中各点的距离值作为像素值的图像，直接反应景物可见表面的几何形状；

b.利用PCL_Keypoints库里的range_Image模块range_image_border_extractor函数进行边缘检测，对于在距离图像range Image里的点，利用PCA主成分分析法计算法向量，得到主方向γ和方向幅值λ，对于边缘点γ是边缘方向，对于其它点γ是主曲率方向；

c.获取Parameters结构体对象，如果参数bool add_points_on_straight_edges为真，则在空间竖直边的边缘处添加关键点，表示空间曲面变化大。