[发明专利]基于半固态LiDAR的小型通用激光扫描仪及构建方法

权利要求书

1.基于半固态LiDAR的小型通用激光扫描仪，其特征在于，包括电池、转接头、Livox-Mid 40扫描头、树莓派、转台、相机和移动端；转台在最下部，转台上方设置滑环，滑环之上设置Livox-Mid 40扫描头，Livox-Mid 40扫描头之上设置电池，电池之上设置树莓派，树莓派之上设置转接头；手机WiFi连接树莓派，转台通过CAN总线与树莓派相连，Livox-Mid 40扫描头通过以太网与树莓派相连，相机通过USB线与树莓派相连；电池为Livox-Mid 40扫描头供电。

2.根据权利要求1所述基于半固态LiDAR的小型通用激光扫描仪的构建方法，其特征在于，通过激光扫描仪得到环境三维彩色模型包括：

使用手机连接树莓派控制转台的旋转，固连激光雷达转台，使得激光雷达获得360°的激光点云数据；通过树莓派控制相机，在激光扫描仪旋转的同时拍摄照片；将激光点云数据、转台旋转信息与照片信息传输至树莓派；将激光点云数据与转台旋转信息结合，进行激光点云的坐标纠正，建立三维点云模型，将三维点云模型与照片进行匹配，生成有色三维模型；将有色三维模型通过wifi传输至手机端显示。

3.根据权利要求2所述基于半固态LiDAR的小型通用激光扫描仪的构建方法，其特征在于，所述激光点云的坐标纠正，建立三维点云模型包括：

将LiDAR扫描得到的激光点云的坐标系定义如下：从相机的视角看，x轴朝向相机右方，y轴朝向相机下方，z轴朝向相机前方，与相机坐标系相同；

步骤1、量测转台坐标系和激光点云坐标系在x轴坐标系上的差异；

杆臂量测：转台、LiDAR描述仪保持水平，其转台坐标系和点云坐标系仅在x轴方向存在差异，经量测后得到杆臂距离为L，单位m；

步骤2、利用转台旋转信息与激光点云数据的时间戳进行时间同步；

由于每个历元LiDAR描述仪记录的点云坐标均有时间戳，通过时间戳判断转台转动的角度，公式如下：

θ(i)＝ω(t_i -t₁) (1)

t₁表示第一个历元的时间戳，t_i表示第i个历元的时间戳，ω表示转台转动角速率；

步骤3、通过旋转矩阵对激光点云数据进行坐标转换，建立三维点云模型；

坐标转换：将纠正的第i个历元的坐标记为B(i)，纠正过后的坐标记为A(i)，则转化步骤如下：

其中表示第i个历元的旋转矩阵，表达式如下：

经过步骤1、步骤2、步骤3后，所有点云坐标均得到了纠正。