一种机载LiDAR数据处理的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机载LiDAR数据处理的方法及装置，涉及无人机测绘技术领域，其方法包括：通过对全球定位系统GPS数据和惯导数据进行处理，生成最佳平滑轨迹数据，同时对激光探测与测量LiDAR数据进行处理，得到LiDAR坐标系下的三维坐标数据；通过对所述最佳平滑轨迹数据和所述LiDAR坐标系下的三维坐标数据进行时间同步处理，得到第一最佳平滑轨迹数据和第一三维坐标数据；通过对所述第一最佳平滑轨迹数据进行插值处理，得到第二最佳平滑轨迹数据；利用所述第二最佳平滑轨迹数据和所述第一三维坐标数据进行空间同步处理，得到并输出所述空间同步结果。

【技术实现步骤摘要】
一种机载LiDAR数据处理的方法及装置
本专利技术涉及无人机测绘
，特别涉及一种机载LiDAR数据处理的方法及装置。
技术介绍
随着科技的进步以及人们对地球空间信息需求的与日俱增，由全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)、RS(RemoteSensing，遥感技术)、GIS(GeographicInformationSystem，地理信息系统)和互联网等现代信息技术所组成的地球空间信息科学正得到不断的完善和发展。目前用于空间信息获取的技术手段也越来越多样化，正朝着多传感器、多角度、多极化、高时间分辨率、高空间分辨率、高光谱分辨率等方向发展。机载LiDAR(LightDetectionAndRanging，激光探测与测量)作为一种新型的对地观测技术，由于其主动性、受天气影响小、不受阴影影响以及对地物间缝隙具有一定的穿透性等优点引起了各行各业的广泛关注。机载LiDAR集成了GPS技术、INS惯性导航技术、激光测距技术等多种先进技术，可以同时获得大量密集地面点的三维坐标、反射强度以及地面影像信息，已逐渐成为极其重要的一种地球空间信息采集方式。与微波以及传统的光学成像不同，大部分LiDAR传感器采用红外或近红外波长，直接获得地面点的三维空间坐标。这种技术能直接采集各种实体或实景的三维数据，并快速重构出目标的三维模型，进而获取三维空间的线、面和体等各种制图数据。目前，机载LiDAR已逐渐应用于三维城市建模、大范围高精度数字地面模型的获取、高精度真正射影像的制作、森林资源的管理和评估、管线勘察等多个领域。机载LiDAR涉及到多传感器数据的读取和融合，时间对准，坐标系转换，传感器标定等一系列难题，要实现测绘级精度是很困难的事。
技术实现思路
根据本专利技术实施例提供的方案解决的技术了从多传感器原始数据到重建后的点云LAS数据的问题。根据本专利技术实施例提供的一种机载LiDAR数据处理的方法，包括：通过对全球定位系统GPS数据和惯导数据进行处理，生成最佳平滑轨迹数据，同时对激光探测与测量LiDAR数据进行处理，得到LiDAR坐标系下的三维坐标数据；通过对所述最佳平滑轨迹数据和所述LiDAR坐标系下的三维坐标数据进行时间同步处理，得到第一最佳平滑轨迹数据和第一三维坐标数据；通过对所述第一最佳平滑轨迹数据进行插值处理，得到第二最佳平滑轨迹数据；利用所述第二最佳平滑轨迹数据和所述第一三维坐标数据进行空间同步处理，得到并输出所述空间同步结果。优选地，通过GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem，全球导航卫星系统)以第一频率的采集方式获取包含位置时间信息和位置信息的所述GPS数据；通过INS(InertialNavigationSystem，惯性导航系统)以第二频率的采集方式获取包含姿态时间信息和姿态信息的所述惯导数据；通过LiDAR设备以第三频率的采集方式获取包含坐标时间信息和坐标信息的所述LiDAR数据；其中，所述第一频率<所述第二频率<所述第三频率。优选地，所述通过对全球定位系统GPS数据和惯导数据进行处理，生成最佳平滑轨迹数据包括：通过采用PPK(PostProcessedKinematic，动态后处理技术)对所述GPS数据中的位置信息和所述惯导数据中的姿态信息分别进行互补以及偏差纠正处理，生成最佳平滑轨迹数据。优选地，所述通过对所述最佳平滑轨迹数据和所述LiDAR坐标系下的三维坐标数据进行时间同步处理，得到第一最佳平滑轨迹数据和第一三维坐标数据包括：所述最佳平滑轨迹数据获取UTC(CoordinatedUniversalTime，协调世界时)时间；所述LiDAR坐标系下的三维坐标数据的本地时间与所述协调世界时UTC时间进行时间同步处理，得到第一最佳平滑轨迹数据和第一三维坐标数据。优选地，所述通过对所述第一最佳平滑轨迹数据进行插值处理，得到第二最佳平滑轨迹数据包括：利用插值方法对所述第一最佳平滑轨迹数据进行插值处理，得到第二最佳平滑轨迹数据；其中，所述插值方法包括以下任一：最邻近插值方法、线性内插方法、双线性二次插值方法以及三次样条插值方法。优选地，在得到第二最佳平滑轨迹数据之后，还包括：根据所述第一三维坐标数据对所述第二最佳平滑轨迹数据中的插值数据进行采样处理，使得所述每个第一三维坐标数据与所述第二最佳平滑轨迹数据一一对应匹配。优选地，所述利用所述第二最佳平滑轨迹数据和所述第一三维坐标数据进行空间同步处理，得到并输出所述空间同步结果包括：根据所述第一三维坐标数据，获取待测对象在所述LiDAR坐标系下的三维坐标信息；利用所述第二最佳平滑轨迹数据和所述第一三维坐标数据，对所述待测对象的三维坐标信息从所述LiDAR坐标系下进行空间同步处理，得到所述待测对象在大地坐标下三维坐标信息；将所述待测对象在大地坐标下三维坐标信息以LAS文件的形式进行存储，并在接收到输出指令时，输出所述存储的LAS文件。优选地，所述待测对象的三维坐标信息从所述LiDAR坐标系下进行空间同步处理包括：从所述LiDAR坐标系下转换到惯性测量单元IMU坐标系；从所述IMU坐标系下转换到北东地NED坐标系；从所述NED坐标系下转换到地心地固ECEF坐标系；从所述ECEF坐标系下转换到通用横墨卡托格网系统UTM坐标系。根据本专利技术实施例提供的一种机载LiDAR数据处理的装置，包括：数据获取模块，用于通过对全球定位系统GPS数据和惯导数据进行处理，生成最佳平滑轨迹数据，同时对激光探测与测量LiDAR数据进行处理，得到LiDAR坐标系下的三维坐标数据；时间同步模块，用于通过对所述最佳平滑轨迹数据和所述LiDAR坐标系下的三维坐标数据进行时间同步处理，得到第一最佳平滑轨迹数据和第一三维坐标数据；插值模块，用于通过对所述第一最佳平滑轨迹数据进行插值处理，得到第二最佳平滑轨迹数据；空间同步模块，用于利用所述第二最佳平滑轨迹数据和所述第一三维坐标数据进行空间同步处理，得到并输出所述空间同步结果。优选地，通过全球导航卫星系统GNSS以第一频率的采集方式获取包含位置时间信息和位置信息的所述GPS数据；通过惯性导航系统INS以第二频率的采集方式获取包含姿态时间信息和姿态信息的所述惯导数据；通过LiDAR设备以第三频率的采集方式获取包含坐标时间信息和坐标信息的所述LiDAR数据；其中，所述第一频率<所述第二频率<所述第三频率。根据本专利技术实施例提供的方案，从数据采集，分析，解算，到多传感器的时间和空间同步等一整套流程算法，实现了无人机机载LiDAR在测绘领域中对环境信息的高效重建。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种机载LiDAR数据处理的方法流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种机载LiDAR数据处理的装置示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机载LiDAR数据处理的方法，其特征在于，包括：/n通过对全球定位系统GPS数据和惯导数据进行处理，生成最佳平滑轨迹数据，同时对激光探测与测量LiDAR数据进行处理，得到LiDAR坐标系下的三维坐标数据；/n通过对所述最佳平滑轨迹数据和所述LiDAR坐标系下的三维坐标数据进行时间同步处理，得到第一最佳平滑轨迹数据和第一三维坐标数据；/n通过对所述第一最佳平滑轨迹数据进行插值处理，得到第二最佳平滑轨迹数据；/n利用所述第二最佳平滑轨迹数据和所述第一三维坐标数据进行空间同步处理，得到并输出所述空间同步结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种机载LiDAR数据处理的方法，其特征在于，包括：
通过对全球定位系统GPS数据和惯导数据进行处理，生成最佳平滑轨迹数据，同时对激光探测与测量LiDAR数据进行处理，得到LiDAR坐标系下的三维坐标数据；
通过对所述最佳平滑轨迹数据和所述LiDAR坐标系下的三维坐标数据进行时间同步处理，得到第一最佳平滑轨迹数据和第一三维坐标数据；
通过对所述第一最佳平滑轨迹数据进行插值处理，得到第二最佳平滑轨迹数据；
利用所述第二最佳平滑轨迹数据和所述第一三维坐标数据进行空间同步处理，得到并输出所述空间同步结果。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过全球导航卫星系统GNSS以第一频率的采集方式获取包含位置时间信息和位置信息的所述GPS数据；通过惯性导航系统INS以第二频率的采集方式获取包含姿态时间信息和姿态信息的所述惯导数据；通过LiDAR设备以第三频率的采集方式获取包含坐标时间信息和坐标信息的所述LiDAR数据；
其中，所述第一频率<所述第二频率<所述第三频率。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过对全球定位系统GPS数据和惯导数据进行处理，生成最佳平滑轨迹数据包括：
通过采用动态后处理技术PPK对所述GPS数据中的位置信息和所述惯导数据中的姿态信息分别进行互补以及偏差纠正处理，生成最佳平滑轨迹数据。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过对所述最佳平滑轨迹数据和所述LiDAR坐标系下的三维坐标数据进行时间同步处理，得到第一最佳平滑轨迹数据和第一三维坐标数据包括：
所述最佳平滑轨迹数据获取协调世界时UTC时间；
所述LiDAR坐标系下的三维坐标数据的本地时间与所述协调世界时UTC时间进行时间同步处理，得到第一最佳平滑轨迹数据和第一三维坐标数据。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过对所述第一最佳平滑轨迹数据进行插值处理，得到第二最佳平滑轨迹数据包括：
利用插值方法对所述第一最佳平滑轨迹数据进行插值处理，得到第二最佳平滑轨迹数据；
其中，所述插值方法包括以下任一：最邻近插值方法、线性内插方法、双线性二次插值方法以及三次样条插值方法。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在得到第二最佳平滑轨迹数据之后，还包括：
根据所述第一三维坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢国栋，陈良良，钟振，
申请(专利权)人：广东瑞图万方科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44