一种基于地理位置的点云信息提取系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于地理位置的点云信息提取系统，包括服务器和点云采集装置。服务器的总控制器连接有卫星授时装置；服务器每间隔第一设定时间向各点云采集装置发送授时请求信息；点云采集装置接收到授时请求信息的第二设定时间后，向服务器发送授时响应信息；服务器接收到授时响应信息后，计算出服务器与点云采集装置之间的通讯延时，并将从卫星授时装置获取到的时间信息和通讯延时打包后发送给点云采集装置；点云采集装置根据接收到的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正，将本地时间在第三设定时间内与服务器时间同步，且本地时间在第三设定时间内单调递增。本发明专利技术所提供的技术方案能够解决由于时间不同步而造成检测结果不准确的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于地理位置的点云信息提取系统
本专利技术属于点云信息提取
，具体涉及一种基于地理位置的点云信息提取系统。
技术介绍
激光雷达技术可以快速获取高密集、高精度的激光点云数据，通过后期处理点云数据，能够建立精度为厘米级的三维立体模型。这种精细化技术已经应用于军事、民用各个层次，例如，无人驾驶、虚拟现实、建筑工程等。然而，由于这种技术采集的数据量巨大(通常为TB级)，如何有效存储和管理这些海量数据、基于海量数据的快速处理及三维立体模型的建模，基于海量空间数据的实时检索还存在技术瓶颈，成为激光雷达技术广泛应用的一种障碍。随着点云数据技术的逐渐发展，利用点云数据技术检测的空间范围也在也来越大。对于大的空间范围，目前常用的检测方法有两种，其中一种是将检测设备装载在移动设备上，如无人机上，对检测空间进行动态检测；另一种是分区检测，即将整个检测空间划分为多个子空间，每个子空间设置一个检测装置，各检测装置获取相应子空间的点云数据并发送给服务器，服务器根据各检测装置检测到的点云数据得到整个检测空间中的物体。用于动态检测存在一定盲区，在某一时刻只能够对小范围的空间进行检测，因此后一种检测方法相对于前一种检测方法的可靠性更高。但是如果服务器得到的各检测装置检测到的数据时间不同步，则将造成对整个空间检测结果不准确的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于地理位置的点云信息提取系统，以解决现有技术中由于各个检测装置检测数据时间不同步而造成检测结果不准确的问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于地理位置的点云信息提取系统，包括服务器以及多个与服务器通讯连接的点云采集装置；各点云采集装置检测相应区域的点云数据，并根据检测到的点云数据得到相应区域内的物体；各点云采集装置将检测到的相应区域内的物体与采集点云数据时的时间一起打包发送给服务器；服务器根据各点云采集装置的所在区域，将相同时刻各区域内的物体进行组合，得到整个区域内的物体；所述服务器包括总控制器，总控制器连接有卫星授时装置，服务器采用如下方法对各点云采集装置授时：服务器通过卫星授时装置获取时间信息，并每间隔第一设定时间向各点云采集装置发送授时请求信息；点云采集装置接收到授时请求信息的第二设定时间后，向服务器发送授时响应信息；服务器接收到授时响应信息后，计算出服务器与点云采集装置之间的通讯延时，并将从卫星授时装置获取到的时间信息和通讯延时打包后发送给点云采集装置；点云采集装置根据接收到的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正，将本地时间在第三设定时间内与服务器时间同步，且本地时间在第三设定时间内单调递增。进一步的，所述点云采集装置包括子控制器，子控制器连接有子授时装置；点云采集装置根据授时的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正的方法为：设点云采集装置接收到授时的时间信息和通讯延时信息时本地时间为t1，接收到的授时的时间信息为t2，通讯延时为Δt，校正后的本地时间为t′，第三设定时间为t3,则t′＝α×t+dα＝(t2+Δt+t3)/(t1+t3)其中d为常数，t为在第三设定时间内子点云采集装置控制器从子守时装置接收到的时间信息。进一步的，设通讯延时为Δt，则其计算方法为Δt＝(t22-t21-t20)/2其中t21为总控制器发出授时请求信息的时间，t22为总控制器接收到授时响应信息的时间，t20为所述第二设定时间。进一步的，所述服务器的总控制器向点云采集装置发送设定次数的授时请求信息并计算出设定次数的通讯延时，判断其最大值和最小值之差是否大于第一设定差值，如果大于则判断为服务器与点云采集装置之间的通讯连接不稳定，不向点云采集装置发送时间信息和通讯延时。进一步的，当点云采集装置连续接收到授时信息后，先根据授时时间和通讯延时计算出服务器的时间，然后计算服务器时间与其本地时间之间的差值；如果连续设定次数计算出的服务器时间与其本地时间之间的差值为第二设定差值，则根据该差值对本地时间进行修正。进一步的，各点云采集装置对采集到的点云数据进行处理的方法为基于结构分析的点云场景物体识别方法。本专利技术所提供的技术方案，服务器对设置在个子空间内的点云检测装置进行授时，从而保证服务器与各点云检测装置之间的时间同步。并且本专利技术的技术方案，当点云检测装置获取到服务器发送过来的授时的时间信息和通讯延时之后，在第三设定时间内将本地时间与服务器的时间同步，且在第三设定时间内本地时间单调递增，因此点云检测装置向服务器发送的信息上的时间戳不会出现重复的现象。因此本专利技术所提供的技术方案能够以解决现有技术中由于各个检测装置检测数据时间不同步而造成检测结果不准确的问题。附图说明图1是本专利技术实施例中基于地理位置的点云信息提取系统的示意图；图2是本专利技术实施例中服务器对点云采集装置授时方法的流程图。具体实施方式本专利技术的目的是提供一种基于地理位置的点云信息提取系统，以解决现有技术中由于各个检测装置检测数据时间不同步而造成检测结果不准确的问题。本实施例所提供的基于地理位置的点云信息提取系统，其结构如图1所示，包括服务器和多个点云采集装置。服务器包括总控制器，总控制器连接有总授时装置和总通讯装置，本实施例中的总授时装置为GPS卫星授时装置；点云采集装置包括子控制器，子控制器连接有子守时模块、子通讯模块和雷达点云采集模块，子守时模块包括相应的晶振，子控制器根据其连接的晶振产生的振动信号进行守时。服务器的总控制器与各点云采集装置的子控制器通讯连接，各点云采集装置设置在相应的子区域，用于检测相应子区域内的点云信息。本实施例中，基于地理位置的点云信息提取系统的数据处理方法为：步骤一：各点云采集装置检测相应区域的点云数据，并根据检测到的点云数据得到相应区域内的物体。步骤二：各点云采集装置将检测到的相应区域内的物体与检测时的时间一起打包发送给服务器。步骤三：服务器根据各点云采集装置的所在区域，将相同时刻检测到的各区域内的物体进行组合，得到整个区域内的物体。本实施例的步骤一中，采用基于结构分析的点云场景物体识别方法对点云数据进行识别，该方法包括如下步骤：步骤1.1：利用区域增长的方法以及基于距离的聚类算法对点云场景进行分割，并基于高斯球的性质提取点云场景中的平面，按照下述步骤进行：步骤1.1.1：利用主元分析法计算点云的法向量点云场景中的任意一点p，找到点p的k个邻近点{p1,p2,…,pk}，点p的三阶协方差矩阵M为：其中，为点p的k个邻近点的平均位置，采用奇异值分解法对点p的三阶协方差矩阵M进行特征值分解，得到协方差矩阵M的特征值λ3、λ2、λ1，且λ3＞λ2＞λ1＞0，点p的法向量为最小特征值λ1所对应的特征向量对于点云数据中的任意一点p，利用k-d树找出与点p最近的点q，如果则将点p的法向量方向反转。步骤1.2：用区域增长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于地理位置的点云信息提取系统，其特征在于，包括服务器以及多个与服务器通讯连接的点云采集装置；各点云采集装置检测相应区域的点云数据，并根据检测到的点云数据得到相应区域内的物体；各点云采集装置将检测到的相应区域内的物体与采集点云数据时的时间一起打包发送给服务器；服务器根据各点云采集装置的所在区域，将相同时刻各区域内的物体进行组合，得到整个区域内的物体；/n所述服务器包括总控制器，总控制器连接有卫星授时装置，服务器采用如下方法对各点云采集装置授时：/n服务器通过卫星授时装置获取时间信息，并每间隔第一设定时间向各点云采集装置发送授时请求信息；/n点云采集装置接收到授时请求信息的第二设定时间后，向服务器发送授时响应信息；/n服务器接收到授时响应信息后，计算出服务器与点云采集装置之间的通讯延时，并将从卫星授时装置获取到的时间信息和通讯延时打包后发送给点云采集装置；/n点云采集装置根据接收到的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正，将本地时间在第三设定时间内与服务器时间同步，且本地时间在第三设定时间内单调递增。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于地理位置的点云信息提取系统，其特征在于，包括服务器以及多个与服务器通讯连接的点云采集装置；各点云采集装置检测相应区域的点云数据，并根据检测到的点云数据得到相应区域内的物体；各点云采集装置将检测到的相应区域内的物体与采集点云数据时的时间一起打包发送给服务器；服务器根据各点云采集装置的所在区域，将相同时刻各区域内的物体进行组合，得到整个区域内的物体；
所述服务器包括总控制器，总控制器连接有卫星授时装置，服务器采用如下方法对各点云采集装置授时：
服务器通过卫星授时装置获取时间信息，并每间隔第一设定时间向各点云采集装置发送授时请求信息；
点云采集装置接收到授时请求信息的第二设定时间后，向服务器发送授时响应信息；
服务器接收到授时响应信息后，计算出服务器与点云采集装置之间的通讯延时，并将从卫星授时装置获取到的时间信息和通讯延时打包后发送给点云采集装置；
点云采集装置根据接收到的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正，将本地时间在第三设定时间内与服务器时间同步，且本地时间在第三设定时间内单调递增。


2.根据权利要求1所述的基于地理位置的点云信息提取系统，其特征在于，所述点云采集装置包括子控制器，子控制器连接有子授时装置；点云采集装置根据授时的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正的方法为：
设点云采集装置接收到授时的时间信息和通讯延时信息时本地时间为t1，接收到的授时的时间信息为t2，通讯延时为Δt，校正后的本地时间为t...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊峰，沈燕，田伟丽，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南;41