激光点云数据处理方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种激光点云数据处理方法、装置及系统，在获取待测区域的测量数据后，根据惯性测量数据及编码器数据，确定待测区域的初始POS轨迹；然后通过初始POS轨迹和激光点云数据及预先确定的控制点网络，对初始POS轨迹的姿态及位置进行校正，得到最终校正POS轨迹；进而根据最终POS轨迹，对激光点云数据进行校正融合处理，得到处理后的激光点云数据。本发明专利技术在隧道等无GNSS的测量环境中，对POS轨迹进行了校正，降低了激光点云数据处理误差，提高了对待测区域的测量精度。

Data processing method, device and system of laser point cloud

【技术实现步骤摘要】
激光点云数据处理方法、装置及系统
本专利技术涉及三维测量
，尤其是涉及一种激光点云数据处理方法、装置及系统。
技术介绍
相关技术中，由于定位定姿系统(positionandorientationsystem，POS)依赖GNSS(GNSSGlobalNavigationSatelliteSystem全球卫星导航系统)的定位信息及惯性导航器件的实时姿态角进行组合导航解算，在隧道等无GNSS的测量环境中使用GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)参与解算得到的POS(positionandorientationsystem,定位定姿系统)的数据位置平顺性差，其姿态角也受IMU(Inertialmeasurementunit，惯性测量单元，也称为惯导器件)随时间累积误差影响，导致激光点云数据变形严重，测量精度较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种激光点云数据处理方法、装置及系统，以在隧道等无GNSS的测量环境中，通过对POS轨迹的姿态和位置进行了校正，提高激光点云数据的测量精度。第一方面，本专利技术实施例提供了一种激光点云数据处理方法，包括：获取待测区域的测量数据；测量数据包括惯性测量数据、激光点云数据及编码器数据；根据惯性测量数据及编码器数据，确定待测区域的初始POS轨迹；根据初始POS轨迹、激光点云数据及预先确定的控制点网络，对初始POS轨迹进行校正处理，得到最终POS轨迹；根据最终POS轨迹，对激光点云数据进行校正融合处理，得到处理后的激光点云数据。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，根据惯性测量数据及编码器数据，确定待测区域的初始POS轨迹的步骤，包括：基于惯性测量数据、编码器数据及预设的起始POS位置，通过航位推算法推算得到待测区域的初始POS轨迹。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根据初始POS轨迹、激光点云数据及预先确定的控制点网络，对初始POS轨迹进行校正处理，得到最终POS轨迹的步骤，包括：根据初始POS轨迹对激光点云数据进行融合处理，得到第一融合点云数据；根据第一融合点云数据和预先确定的控制点网络，对POS轨迹的姿态进行校正，得到第一校正POS轨迹；根据所述第一校正POS轨迹对所述激光点云数据进行融合处理，得到第二融合点云数据；根据第二融合点云数据和预先确定的控制点网络，对第一校正POS轨迹的位置进行校正，得到最终校正POS轨迹。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，根据初始POS轨迹对激光点云数据进行融合处理，得到第一融合点云数据的步骤，包括：基于初始POS轨迹，构建初始坐标旋转矩阵；基于初始坐标旋转矩阵，对激光点云数据进行坐标转换，得到第一融合点云数据。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述控制点网络包括多个控制点靶标，控制点靶标设置在待测区域中；控制点靶标的位置信息预先确定；根据第一融合点云数据和预先确定的控制点网络，对POS轨迹的姿态进行校正，得到第一校正POS轨迹的步骤，包括：基于位置信息及编码器数据，在第一融合点云数据中查找与控制点靶标对应的点云数据，将点云数据作为第一目标数据；在第一融合点云数据中查找同一时刻获取到的两个第一目标数据；计算两个第一目标数据的连线与两个第一目标数据对应的两个控制点靶标的连线的夹角；通过夹角对初始POS轨迹的姿态进行校正，得到第一校正POS轨迹。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，根据第二融合点云数据和预先确定的控制点网络，对第一校正POS轨迹的位置进行校正，得到最终校正POS轨迹的步骤，包括：基于位置信息及编码器数据，在第二融合点云数据中查找与控制点靶标对应的点云数据，将点云数据作为第二目标数据；计算第二目标数据的坐标与控制点靶标的位置信息之间的位置偏差；通过位置偏差对第一校正POS轨迹的位置进行校正，得到最终校正POS轨迹。第二方面，本专利技术实施例还提供一种激光点云数据处理装置，包括：数据获取模块，用于获取待测区域的测量数据；测量数据包括惯性测量数据、激光点云数据及编码器数据；初始POS轨迹确定模块，用于根据惯性测量数据及编码器数据，确定待测区域的初始POS轨迹；校正模块，根据初始POS轨迹、激光点云数据及预先确定的控制点网络，对初始POS轨迹进行校正处理，得到最终POS轨迹；控制点网络包括多个控制点靶标，控制点靶标设置在待测区域中；三维图像得到模块，用于根据最终POS轨迹，对激光点云数据进行校正融合处理，得到处理后的激光点云数据。第三方面，本专利技术实施例还提供一种激光点云数据处理系统，包括运动平台、惯性导航器件、激光扫描仪、里程编码器及控制器；惯性导航器件、激光扫描仪及里程编码器设置在运动平台上；运动平台沿着待测区域的轨道运动；控制器与惯性导航器件、激光扫描仪、里程编码器通信连接；如上述装置设置于控制器中。第四方面，本专利技术实施例还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，处理器执行机器可执行指令以实现上述方法。第五方面，本专利技术实施例还提供一种机器可读存储介质，机器可读存储介质存储有机器可执行指令，机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现上述方法。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供了一种激光点云数据处理方法、装置及系统，在获取待测区域的测量数据后，根据惯性测量数据及编码器数据，确定待测区域的初始POS轨迹；然后通过初始POS轨迹和激光点云数据及预先确定的控制点网络，对初始POS轨迹进行校正，得到最终校正POS轨迹；进而根据最终POS轨迹，对激光点云数据进行校正融合处理，得到处理后的激光点云数据。该方式在隧道等无GNSS的测量环境中，对POS轨迹进行了校正，降低了激光点云数据处理误差，提高了对待测区域的测量精度。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本专利技术的上述技术即可得知。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种激光点云数据处理方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的另一种激光点云数据处理方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于控制网的隧道无GPS移动测量系统激光点云精度改善方法的流程图；图4为本专利技术实施例提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光点云数据处理方法，其特征在于，包括：/n获取待测区域的测量数据；所述测量数据包括惯性测量数据、激光点云数据及编码器数据；/n根据所述惯性测量数据及所述编码器数据，确定所述待测区域的初始POS轨迹；/n根据所述初始POS轨迹、所述激光点云数据及预先确定的控制点网络，对所述初始POS轨迹进行校正处理，得到最终POS轨迹；/n根据所述最终POS轨迹，对所述激光点云数据进行校正融合处理，得到处理后的激光点云数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光点云数据处理方法，其特征在于，包括：
获取待测区域的测量数据；所述测量数据包括惯性测量数据、激光点云数据及编码器数据；
根据所述惯性测量数据及所述编码器数据，确定所述待测区域的初始POS轨迹；
根据所述初始POS轨迹、所述激光点云数据及预先确定的控制点网络，对所述初始POS轨迹进行校正处理，得到最终POS轨迹；
根据所述最终POS轨迹，对所述激光点云数据进行校正融合处理，得到处理后的激光点云数据。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述惯性测量数据及所述编码器数据，确定所述待测区域的初始POS轨迹的步骤，包括：
基于所述惯性测量数据、所述编码器数据及预设的起始POS位置，通过航位推算法推算得到所述待测区域的初始POS轨迹。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述初始POS轨迹、所述激光点云数据及预先确定的控制点网络，对所述初始POS轨迹进行校正处理，得到最终POS轨迹的步骤，包括：
根据所述初始POS轨迹对所述激光点云数据进行融合处理，得到第一融合点云数据；
根据所述第一融合点云数据和预先确定的控制点网络，对所述POS轨迹的姿态进行校正，得到第一校正POS轨迹；
根据所述第一校正POS轨迹对所述激光点云数据进行融合处理，得到第二融合点云数据；
根据所述第二融合点云数据和预先确定的控制点网络，对所述第一校正POS轨迹的位置进行校正，得到最终校正POS轨迹。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述初始POS轨迹对所述激光点云数据进行融合处理，得到第一融合点云数据的步骤，包括：
基于所述初始POS轨迹，构建初始坐标旋转矩阵；
基于所述初始坐标旋转矩阵，对所述激光点云数据进行坐标转换，得到第一融合点云数据。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制点网络包括多个控制点靶标，所述控制点靶标设置在所述待测区域中；所述控制点靶标的位置信息预先确定；
根据所述第一融合点云数据和预先确定的控制点网络，对所述POS轨迹的姿态进行校正，得到第一校正POS轨迹的步骤，包括：
基于所述位置信息及所述编码器数据，在所述第一融合点云数据中查找与控制点靶标对应的点云数据，将所述点云数据作为第一目标数据；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清泉，毛庆洲，熊勇钢，李夏亮，朱旭波，李杨，余建伟，来德辉，
申请(专利权)人：武汉汉宁轨道交通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42