车载式多传感器集成林业检测系统技术方案

本实用新型专利技术是一种应用于森林资源检测的车载式多传感器集成系统，其中主要结合双目视觉、惯导系统与三维激光扫描技术，包括车载式数据采集设备及其电连接的控制与数据处理终端。该系统数据采集设备适于采集激光点云数据、高清图像数据、惯性测量数据，其中单反摄像机通过快门线、继电器与微处理器相连，按照设定程序对焦拍摄。激光扫描仪、GNNS和惯性测量单元(IMU)分别是通过串口通讯方式与微处理器相连接，微处理器设置数据采集设备的功能参数、控制机械装置的运动。本系统成本低、移动方便、易于操作，可同时采集点云与图像数据，并且结合双目视觉与惯导系统可实现林下定位，实现了直观、准确地对空间场景信息进行数字化采集与记录。

Vehicle mounted multi-sensor integrated forestry detection system

The utility model is a vehicle mounted multi sensor integrated system applied to the detection of forest resources, which mainly combines binocular vision, inertial navigation system and three-dimensional laser scanning technology, including the vehicle type data acquisition equipment and the control and data processing terminal of the electric connection. The data acquisition device of the system is suitable for collecting laser point cloud data, high definition image data and inertial measurement data, in which the single counter camera is connected to the microprocessor through the shutter line, relay and the microprocessor, and the focus is taken according to the set program. The laser scanner, the GNNS and the inertial measurement unit (IMU) are connected to the microprocessor by serial communication. The microprocessor sets the function parameters of the data acquisition equipment and controls the motion of the mechanical device. The system is low cost, convenient to move and easy to operate. It can collect point cloud and image data at the same time, and combine binocular vision and inertial navigation system to realize the location of the forest, and realize the digitized collection and recording of the space scene information.

【技术实现步骤摘要】
车载式多传感器集成林业检测系统
本技术涉及的是一种车载式多传感器集成林业检测系统，尤其是一种应用于森林资源调查。
技术介绍
森林资源是全球资源重要的组成部分，在生态环境的恢复与重建、缓解全球气候变化以及促进社会和经济发展中具有重要作用。其中，人工林资源监测是人工林资源培育经营和管理中一项重要的基础性工作，也为人工林质量与效益评价提供信息支撑。人工林资源监测具有面积广、周期长、工作量大且技术标准不统一等特点，使得森林资源数据的获取和更新能力往往落后于生产的需求。遥感技术能够快速、准确、高质高效地获取多种空间、光谱和时间分辨率的森林资源现状及动态变化信息，在人工林资源监测中发挥着重要作用。然而，静态TLS扫描存在设备重、在林地扫描站点之间转移费时费力、工作效率低、扫描覆盖范围小、激光出设信号易受临近树木的遮挡、缺少纹理和光谱信息、定位误差大等问题，表现不尽人意。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述问题，提供一种便携、易操作、高精度，并且结合摄影信息的双目视觉加惯导来精确定位的用于森林资源调查的车载式双目视觉与激光融合三维扫描系统。本技术提供的技术方案是：基于车载式多传感器集成林业检测系统，包括：安装在云台中心上的激光扫描仪；安装在云台上并位于激光扫描仪两侧对称的两台单反摄像机；安装于云台上并位于激光扫描仪后上方的一台GNNS；安装于云台上并位于GNNS后上方的一台安装鱼眼镜头朝上的单反摄像机；安装于云台上并位于激光扫描仪上方的惯导装置；所述的三台单反摄像机由快门线和继电器连接微处理器模块；所述的GNNS连接微处理器模块；所述的激光扫描仪连接微处理器模块；所述的惯性测量单元(IMU)连接微处理器模块；本技术一种车载式多传感器集成林业检测系统，通过微处理器模块控制系统各部分模块的协同运行，其中，激光扫描仪每转动30度，三台摄像机同时拍摄一次照片；同时，三台单反摄像机通过三根快门线并联连接于继电器，由继电器与微处理器连接来控制单反摄像机的对焦和拍摄；激光扫描仪、GNNS和惯性测量单元(IMU)分别是通过串口通讯方式与微处理器相连接。这个系统是多传感器(三维激光扫描系统、GNSS、惯性测量单元(IMU)、双目摄像机系统等)集成与搭载关键技术的结合，实现多传感器时空同步集成与控制；同时本系统结合惯性测量单元(IMU)和双目视觉集成定位定姿技术，实现林下高精度定位。本技术的有益效果：本技术所述的一种车载式多传感器集成林业检测系统，移动性能好，受环境的影响比较小，结合了摄影测量和激光雷达技术，发挥了激光雷达的主动逐点采样，高精度、高密度、高反射强度、高穿透力等优点，利用摄影测量技术增加了被测物的纹理和光谱信息，同时本系统的惯性测量单元(IMU)和双目视觉集成定位定姿技术，实现林下高精度定位，这些系统的优势互补，使森林资源调查技术更加完善。附图说明图1是本技术装置的模块连接框图。图2是本技术装置的主视图的示意图。图3是本技术装置的左视图的示意图。图4是本技术装置的后视图的示意图。附图中：0-主支架，1-云台，2-单反摄像机，3-激光扫描仪，4-GNNS，5-惯性测量单元(IMU)，6-鱼眼镜头单反摄像机。具体实施方式下面结合附图对本技术进行具体描述：基于车载式双目视觉与激光融合三维扫描系统，包括：安装在云台中心上的激光扫描仪；安装在云台上并位于激光扫描仪两侧对称的两台单反摄像机；安装于云台上并位于激光扫描仪后上方的一台GNNS；安装于云台上并位于GNNS后上方的一台安装鱼眼镜头朝上的单反摄像机；安装于云台上并位于激光扫描仪上方的惯导装置；所述的三台单反摄像机由快门线和继电器连接微处理器模块；所述的GNNS连接微处理器模块；所述的激光扫描仪连接微处理器模块；所述的惯性测量单元(IMU)连接微处理器模块；本技术一种车载式多传感器集成林业检测系统，通过微处理器模块控制系统各部分模块的协同运行，有嵌入式系统作为各个控制单元的主节点,各个采集信息子系统作为从节点,主节点通过一总线获取云台转角信号采集,同时通过一总线发送单反摄像机的控制指令。本技术装置运行时，打开系统电源开关，云台开始转动，微处理器收集转角信号，通过编程控制单反摄像机定角度拍摄，同时激光扫描仪收集林木的点云数据，GNNS收集样地坐标位置信息，惯性测量单元(IMU)收集加速度等信息。本技术装置中使用微处理器模块控制继电器的开关，从而由快门线来控制单反相机的对焦和拍摄。经过实践证明，激光扫描仪没转过30度角，单反摄像机拍摄一次的即可。图1为系统的功能框图。分别是：GNNS模块、激光扫描仪模块、微处理器模块、惯性测量单元、继电器模块、快门线模块、单反摄像机模块。图2、图3、图4分别为系统的主视图、左视图、后视图的示意图。其中系统组成分别是：主支架0、云台1、单反摄像机2、激光扫描仪3、GNNS4、惯性测量单元(IMU)5、鱼眼镜头单反摄像机6。所述设计中激光扫描仪位于云台的上，两台单反摄像机为对称结构于激光扫描仪两侧，GNNS位于激光扫描仪的后上方，惯性测量单元(IMU)位于GNNS的上方，一台安装鱼眼镜头的单反摄像机位于激光扫描仪的后方。以上所述，仅为本技术应用在林业的的一方面，但本技术可以使用的范围并不仅仅局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，应用于建筑物扫描、快速测量与建模等，都应涵盖在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.车载式多传感器集成林业检测系统，包括：安装在云台中心上的激光扫描仪；安装在云台上并位于激光扫描仪两侧对称的两台单反摄像机；安装于云台上并位于激光扫描仪后上方的一台GNNS；安装于云台上并位于GNNS后上方的一台安装鱼眼镜头朝上的单反摄像机；安装于云台上并位于激光扫描仪上方的惯性测量单元；所述的三台单反摄像机由快门线和继电器连接微处理器模块；所述的GNNS连接微处理器模块；所述的激光扫描仪连接微处理器模块；所述的惯性测量单元连接微处理器模块；所述车载式多传感器集成林业检测系统包括车载式数据采集设备及与所述车载式数据采集设备连接的控制微处理器终端；所述多传感器集成林业检测系统的数据采集设备适于采集激光点云数据、高清图像数据、惯性测量数据；所述的控制微处理器模块适于所述多传感器集成林业检测系统数据采集设备的功能参数设置、机械装置的运动控制。

【技术特征摘要】
1.车载式多传感器集成林业检测系统，包括：安装在云台中心上的激光扫描仪；安装在云台上并位于激光扫描仪两侧对称的两台单反摄像机；安装于云台上并位于激光扫描仪后上方的一台GNNS；安装于云台上并位于GNNS后上方的一台安装鱼眼镜头朝上的单反摄像机；安装于云台上并位于激光扫描仪上方的惯性测量单元；所述的三台单反摄像机由快门线和继电器连接微处理器模块；所述的GNNS连接微处理器模块；所述的激光扫描仪连接微处理器模块；所述的惯性测量单元连接微处理器模块；所述车载式多传感器集成林业检测系统包括车载式数据采集设备及与所述车载式数据采集设备连接的控制微处理器终端；所述多传感器集成林业检测系统的数据采集设备适于采集激光点云数据、高清图像数据、惯性测量数据；所述的控制微处理器模块适于所述多传感器集成林业检测系统数据采集设备的功能参数设置、机械装置的运动控制。2.根据权利要求1所述的车载式多传感器集成林业检测系统，其特征在于所述多传感器集成林业检测系统的数据采集设备包括：三维激光扫描装置,适于采集激光点云数据；惯性测量单元,适于采集所述车载式数据采集设备的位姿数据；主控单元，与所述三维激光扫描装置、所述惯性测量单元及所述GNNS、所述三台单反摄像机相连接，适于对数据采集的控制及机械装置的运动控制。3.根据权利要求1所述的车载式多传感器集成林业检测系统，其特征在于所述两台...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢涛，王志楼，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23