用于地下空间扫描点云方位校准系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于地下空间扫描点云方位校准系统及方法，包括设置在地下空间内的扫描仪和两个标靶、设置在地上空间内的两个天线和定位装置，以及校准装置，其中两个标靶和两个天线位于同一铅垂面上且两个标靶之间的连线平行于两个天线之间的连线。校准装置用于获取扫描仪发送的点云集合、定位装置发送的天线坐标、预设的天线与标靶之间的垂直高度以及预设的两个标靶之间的长度，根据天线坐标获得天线的天线方位角，并根据天线坐标、天线与标靶之间的垂直高度和天线方位角获得标靶的校准坐标；还用于根据标靶的点坐标和校准坐标进行点云方位校准，解决了目前点云方位校准易出现的偏差问题。

Azimuth calibration system and method for scanning point cloud in underground space

The present invention provides an azimuth calibration system and method for scanning point clouds in underground space, including a scanner and two targets set in underground space, two antennas and positioning devices set in underground space, and a calibration device, wherein two targets and two antennas are located on the same vertical plane and between two targets. The connection between two antennas parallel to each other. The calibration device is used to obtain the set of point clouds transmitted by the scanner, the antenna coordinates transmitted by the positioning device, the vertical height between the preset antenna and the target, and the length between the preset two targets. The antenna azimuth angle is obtained according to the antenna coordinates, and the antenna coordinates, the vertical height between the antenna and the target and the vertical height sum between the antenna and the target The antenna azimuth obtains the calibration coordinates of the target, and is also used to calibrate the point cloud azimuth according to the point coordinates and the calibration coordinates of the target.

【技术实现步骤摘要】
用于地下空间扫描点云方位校准系统及方法
本专利技术涉及信息处理
，尤其涉及一种用于地下空间扫描点云方位校准系统。
技术介绍
在使用三维激光扫描仪进行地下狭小空间扫描时，需要将点云的绝对方位的处理准确。由于地下空间的磁场受到一些因素的干扰，使用电子罗盘无法时不但无法对单站扫描的点云进行准确定向，反而可能会导致较大的方向偏差。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于地下空间扫描点云方位校准系统及方法，用于解决现有技术中点云方位易出现偏差的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种用于地下空间扫描点云方位校准系统，包括设置在地下空间内的扫描仪和两个标靶、设置在地上空间内的两个天线和定位装置，以及校准装置，其中两个标靶和两个天线位于同一铅垂面上且两个标靶之间的连线平行于两个天线之间的连线；所述扫描仪，用于对所述地下空间进行扫描获得点云集合，其中所述点云集合包括两个标靶的点坐标；所述定位装置，用于获取所述天线对应的天线坐标；所述校准装置，用于获取所述扫描仪发送的点云集合、所述定位装置发送的天线坐标、预设的天线与标靶之间的垂直高度以及预设的两个标靶之间的长度，根据所述天线坐标获得所述天线的天线方位角，并根据所述天线坐标、天线与标靶之间的垂直高度和所述天线方位角获得所述标靶的校准坐标；所述校准装置，还用于根据所述标靶的点坐标和校准坐标进行点云方位校准。可选地，所述校准装置具体用于：根据两个天线坐标获得两个天线之间的连线的第一中点坐标；根据所述天线坐标和所述第一中点坐标获得第一中点坐标到各个天线坐标的天线方位角；根据所述第一中点坐标和所述垂直高度获得两个标靶之间的连线的第二中点坐标；根据所述第二中点坐标、两个标靶之间的长度和天线方位角获得所述标靶的校准坐标。可选地，所述校准装置还具体用于：从所述点云集合中获取到标靶的点坐标，将所述标靶的点坐标移动到校准坐标上。可选地，所述定位装置采用GPSRTK定位方式获取所述天线对应的天线坐标。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于上述系统的扫描点云方位校准方法，包括：扫描仪对地下空间进行扫描获得点云集合，其中所述点云集合包括两个标靶的点坐标；定位装置获取所述天线对应的天线坐标；所述校准装置获取所述扫描仪发送的点云集合、所述定位装置发送的天线坐标、预设的天线与标靶之间的垂直高度以及预设的两个标靶之间的长度，根据所述天线坐标获得所述天线的天线方位角，并根据所述天线坐标、天线与标靶之间的垂直高度和所述天线方位角获得所述标靶的校准坐标；所述校准装置根据所述标靶的点坐标和校准坐标进行点云方位校准。可选地，所述校准装置获取所述扫描仪发送的点云集合、所述定位装置发送的天线坐标、预设的天线与标靶之间的垂直高度以及预设的两个标靶之间的长度，根据所述天线坐标获得所述天线的天线方位角，并根据所述天线坐标、天线与标靶之间的垂直高度和所述天线方位角获得所述标靶的校准坐标，具体包括：根据两个天线坐标获得两个天线之间的连线的第一中点坐标；根据所述天线坐标和所述第一中点坐标获得第一中点坐标到各个天线坐标的天线方位角；根据所述第一中点坐标和所述垂直高度获得两个标靶之间的连线的第二中点坐标；根据所述第二中点坐标、两个标靶之间的长度和天线方位角获得所述标靶的校准坐标。可选地，所述校准装置根据所述标靶的点坐标和校准坐标进行点云方位校准，具体包括：从所述点云集合中获取到标靶的点坐标，将所述标靶的点坐标移动到校准坐标上。可选地，所述定位装置采用GPSRTK定位方式获取所述天线对应的天线坐标。由上述技术方案可知，本专利技术实施例提供的一种用于地下空间扫描点云方位校准系统及方法，通过井上天线坐标以及预设数据计算得到地下空间设置的标靶的校准坐标，以点云集合中标靶的点坐标和校准坐标完成点云方位校准，解决了目前点云方位校准易出现的偏差问题。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的用于地下空间扫描点云方位校准系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1示出了本专利技术一实施例提供一种用于地下空间扫描点云方位校准系统，包括设置在地下空间内的扫描仪和两个标靶(标靶1和标靶2)、设置在地上空间内的两个天线(GPS1和GPS2)和定位装置，以及校准装置，其中两个标靶和两个天线位于同一铅垂面上且两个标靶之间的连线平行于两个天线之间的连线；所述扫描仪，用于对所述地下空间进行扫描获得点云集合，其中所述点云集合包括两个标靶的点坐标；所述定位装置，用于采用GPSRTK定位方式获取所述天线对应的天线坐标；所述校准装置，用于获取所述扫描仪发送的点云集合、所述定位装置发送的天线坐标、预设的天线与标靶之间的垂直高度H以及预设的两个标靶之间的长度(LB1与LB2之和)，根据所述天线坐标获得所述天线的天线方位角，并根据所述天线坐标、天线与标靶之间的垂直高度和所述天线方位角获得所述标靶的校准坐标；所述校准装置，还用于根据所述标靶的点坐标和校准坐标进行点云方位校准。在本专利技术实施例中，一般会选取两个标靶之间的连线和两个天线之间的连线均在同一水平线上。在本专利技术实施例中，所述校准装置在校准过程中具体可实现：所述校准装置具体用于：根据两个天线坐标获得两个天线之间的连线的第一中点坐标；根据所述天线坐标和所述第一中点坐标获得第一中点坐标到各个天线坐标的天线方位角；根据所述第一中点坐标和所述垂直高度获得两个标靶之间的连线的第二中点坐标；根据所述第二中点坐标、两个标靶之间的长度和天线方位角获得所述标靶的校准坐标。针对上述获取校准坐标的过程，需要以具体实例进行说明：如图1所示，两个天线的坐标分别为：GPS1(X1，Y1，Z1)GPS2(X2，Y2，Z2)。GPS1与GPS2连线平行于标靶1与标靶2的连线。GPS1与GPS2连线的中心点为O，标靶1与标靶2连线的中心点为M。O点为GPS1与GPS2连线中心点，所以坐标为((X1+X2)/2，(Y1+Y2)/2，(Z1+Z2)/2)。以GPS2为例进行解释说明，具体如下：O-GPS2的方位角＝arctan{[Y2-(Y1+Y2)/2]/[X2-(X1+X2)/2)]}。M坐标由o减去H后传递下来，所以M为((X1+X2)/2，(Y1+Y2)/2，(Z1+Z2)/2-H)。O-GPS2平行于M-标靶2，所以方位角相等。所以求得标靶2的X，Y坐标分别为：X＝Xm+LB2*COS(O-GPS2的方位角)＝(X1+X2)/2+LB2*COS【arctan{[Y2-(Y1+Y2)/2]/[X2-(X1+X2)/2)]}】。Y＝Ym+LB2*SIN(O-GPS2的方位角)＝(Y1+Y2)/2+LB2*SIN【arctan{[Y2-(Y1+Y2)/2]/[X2-(X1+X2)/2)]}】。标靶2的坐标为：((X1+X2)/2+LB2*COS【arctan{[Y2-(Y1+Y2)/2]/[X2-(X1+X2)/2)]}】,(Y1+Y2)/2+LB2*SIN【arctan{[Y2-(Y1+Y2)/2]/[X2-(X1+X2)/2)]}】，(Z1+Z2)/2-H)。其中，标靶1和标靶2上述的计算方式一样，在此不再赘述。所述校准装置还具体用于：从所述点云集合中获取到标靶的点坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于地下空间扫描点云方位校准系统，其特征在于，包括设置在地下空间内的扫描仪和两个标靶、设置在地上空间内的两个天线和定位装置，以及校准装置，其中两个标靶和两个天线位于同一铅垂面上且两个标靶之间的连线平行于两个天线之间的连线；所述扫描仪，用于对所述地下空间进行扫描获得点云集合，其中所述点云集合包括两个标靶的点坐标；所述定位装置，用于获取所述天线对应的天线坐标；所述校准装置，用于获取所述扫描仪发送的点云集合、所述定位装置发送的天线坐标、预设的天线与标靶之间的垂直高度以及预设的两个标靶之间的长度，根据所述天线坐标获得所述天线的天线方位角，并根据所述天线坐标、天线与标靶之间的垂直高度和所述天线方位角获得所述标靶的校准坐标；所述校准装置，还用于根据所述标靶的点坐标和校准坐标进行点云方位校准。

【技术特征摘要】
1.一种用于地下空间扫描点云方位校准系统，其特征在于，包括设置在地下空间内的扫描仪和两个标靶、设置在地上空间内的两个天线和定位装置，以及校准装置，其中两个标靶和两个天线位于同一铅垂面上且两个标靶之间的连线平行于两个天线之间的连线；所述扫描仪，用于对所述地下空间进行扫描获得点云集合，其中所述点云集合包括两个标靶的点坐标；所述定位装置，用于获取所述天线对应的天线坐标；所述校准装置，用于获取所述扫描仪发送的点云集合、所述定位装置发送的天线坐标、预设的天线与标靶之间的垂直高度以及预设的两个标靶之间的长度，根据所述天线坐标获得所述天线的天线方位角，并根据所述天线坐标、天线与标靶之间的垂直高度和所述天线方位角获得所述标靶的校准坐标；所述校准装置，还用于根据所述标靶的点坐标和校准坐标进行点云方位校准。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述校准装置具体用于：根据两个天线坐标获得两个天线之间的连线的第一中点坐标；根据所述天线坐标和所述第一中点坐标获得第一中点坐标到各个天线坐标的天线方位角；根据所述第一中点坐标和所述垂直高度获得两个标靶之间的连线的第二中点坐标；根据所述第二中点坐标、两个标靶之间的长度和天线方位角获得所述标靶的校准坐标。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述校准装置还具体用于：从所述点云集合中获取到标靶的点坐标，将所述标靶的点坐标移动到校准坐标上。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述定位装置采用GPSRTK定位方式获取所述天线对应的天线坐标。5.一种基于上述权利要求1-4中任一权利要求所述系统的扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭阳，詹登峰，马怡昌，李毅，柴贝，
申请(专利权)人：北京麦格天宝科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11