基于线扫描的精细化三维测量与建模方法技术

本申请提供一种基于线扫描的精细化三维测量与建模方法，包括：获取由至少一套线扫描三维测量传感器采集的被测物体的多个原始三维断面数据及由多套线结构光三维测量传感器采集的被测物体的姿态计算数据；对被测物体的姿态计算数据进行预处理和数据拼接，确定被测物体的角度及高程；根据角度及高程获取被测物体姿态；结合被测物体姿态和原始三维断面数据，获取原始三维断面数据的测量姿态；基于原始三维断面数据的测量姿态对各原始三维断面数据进行矫正，并对矫正后的三维断面数据做拼接，得到被测物体表面的三维轮廓数据；根据被测物体表面的三维轮廓数据，建立被测物体的三维模型。能够提高被测物体在高速运动的情况下，三维模型建立的准确性。三维模型建立的准确性。三维模型建立的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于线扫描的精细化三维测量与建模方法


[0001]本申请涉及精细化三维测量与建模
，具体而言，涉及一种基于线扫描的精细化三维测量与建模方法。

技术介绍

[0002]基于线扫描的三维测量技术具备测量精度高、抗环境干扰能力强等优点，适用于高精度、高频率、大幅宽的三维动态测量需求。目前已广泛应用于各种场景，特别是表观缺陷检测场景。线扫描三维测量技术单次测量可获取相同测量姿态下的断面高程信息，为快速获取被测物体表面的精密三维轮廓信息，需要测量传感器或被测物体快速运动，即需要在高动态条件下采集数据。通常高速运动物体在不同时刻具备不同的姿态，为保障物体表面三维建模的准确性，需要准确获取不同时刻下的测量姿态，并对测量姿态进行补偿矫正。
[0003]在现有的三维测量技术中，通常采用惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，简称IMU)获取实时测量姿态，进而实现被测物体表面三维建模。
[0004]但是，对于精细化三维测量与建模场景，对高速运动物体在不同时刻的不同姿态的采样频率和测量精度均提出了很高的要求，在考虑合理的测量成本条件下，现有的IMU通常无法满足测量精度以及采样频率的要求，因此，无法准确地获取高速运动物体在不同时刻下的测量姿态，进而无法准确地建立物体表面的三维模型。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种基于线扫描的精细化三维测量与建模方法，以便解决现有技术中存在的，在考虑合理的测量成本条件下，使用现有的IMU无法准确地获取高速运动物体在不同时刻下的测量姿态，进而无法准确地建立物体表面的三维模型的问题。
[0006]为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0007]本申请实施例提供了一种基于线扫描的精细化三维测量与建模方法，所述方法包括：
[0008]获取由至少一套线扫描三维测量传感器采集的被测物体的多个原始三维断面数据以及由多套线结构光三维测量传感器采集的所述被测物体的姿态计算数据；
[0009]对所述被测物体的姿态计算数据进行数据预处理和数据拼接，确定所述被测物体的角度以及高程；
[0010]根据所述被测物体的角度及高程，获取被测物体姿态；
[0011]结合所述被测物体姿态和所述原始三维断面数据，获取原始三维断面数据的测量姿态；
[0012]基于原始三维断面数据的测量姿态对各所述原始三维断面数据进行矫正，并对矫正后的三维断面数据进行拼接，得到所述被测物体表面的三维轮廓数据；
[0013]根据被测物体表面的三维轮廓数据，建立所述被测物体的三维模型。
[0014]可选的，所述基于原始三维断面数据的测量姿态对各所述原始三维断面数据进行矫正，并对矫正后的三维断面数据进行拼接，得到所述被测物体表面的三维轮廓数据，包括：
[0015]使用所述原始三维断面数据的测量姿态，对各所述原始三维断面数据进行姿态矫正，得到各矫正后的三维断面数据；
[0016]将各所述矫正后的三维断面数据沿所述被测物体或测量载体的移动方向进行拼接，得到所述被测物体表面的三维轮廓数据。
[0017]可选的，所述对所述被测物体的姿态计算数据进行数据预处理和数据拼接，确定所述被测物体的角度以及高程，包括：
[0018]对所述被测物体的姿态计算数据进行像方转化物方处理以及异常值处理，得到预处理后的姿态计算数据；
[0019]利用所述预处理后的姿态计算数据中相邻断面轮廓数据重叠测量区域的轮廓一致性信息，确定所述相邻断面的测量姿态差异，并根据所述测量姿态差异对所述预处理后的姿态计算数据进行矫正，得到矫正后的姿态计算数据；
[0020]对所述矫正后的姿态计算数据进行拼接，得到拼接后姿态计算数据；
[0021]根据所述拼接后姿态计算数据，确定所述被测物体的角度以及高程。
[0022]可选的，所述结合所述被测物体姿态和所述原始三维断面数据，获取原始三维断面数据的测量姿态，包括：
[0023]根据所述拼接后姿态计算数据以及所述线结构光三维测量传感器与线扫描三维测量传感器的安装位置关系，确定各组测点对应的被测物体的横向斜率和高程；
[0024]根据所述原始三维断面数据、线结构光三维测量传感器与线扫描三维测量传感器的安装位置关系，以及所述线扫描三维测量传感器在测量载体或被测物体移动方向的采样间距，确定横断面代表斜率和代表高程；
[0025]根据所述线结构光三维测量传感器与所述线扫描三维测量传感器在垂直于测量载体或被测物体移动方向的安装位置关系、所述各组测点对应的被测物体的横向斜率、以及所述横断面代表斜率，确定所述横断面的测量角度姿态，并根据各组测点对应的被测物体的高程以及所述横断面代表高程，确定所述横断面的测量高程姿态；
[0026]根据所述横断面的测量角度姿态和所述横断面的测量高程姿态，得到原始三维断面数据的测量姿态。
[0027]可选的，所述根据所述拼接后姿态计算数据以及所述线结构光三维测量传感器与线扫描三维测量传感器的安装位置关系，确定各组测点对应的被测物体的横向斜率和高程，包括：
[0028]使用公式和计算得到纵向第i组测点对应的被测物体的横向斜率和高程；
[0029]其中，k
i
为第i组测点对应的被测物体的横向斜率，为第i组测点对应的被测物体的高程，z
m,u
为右侧线结构光三维测量传感器第m个测量纵断面第u个测点位置对应的物方高程，z
n,v
为左侧线结构光三维测量传感器第n个测量纵断面第v个测点对应的物方高程，z
d
为两套线结构光三维测量传感器在高程方向的安装距离，D
x
为两套线结构光三维测量传感
器在垂直于测量载体或被测物体移动方向的安装距离。
[0030]可选的，所述根据所述原始三维断面数据、线结构光三维测量传感器与线扫描三维测量传感器的安装位置关系，以及所述线扫描三维测量传感器在测量载体或被测物体移动方向的采样间距，确定横断面代表斜率和代表高程，包括：
[0031]使用公式和计算得到所述被测物体的横向代表斜率和代表高程；
[0032]其中，Rk
j
为第j个测量横断面的代表斜率，为第j个测量横断面的代表高程，z'
j,s
为第j个测量横断面的第s个测点的物方高程数据，z'
j,t
为第j个测量横断面的第t个测点的物方高程数据，s为右侧线结构光三维测量传感器在线扫描三维测量传感器测量幅宽方向安装位置对应的横断面中横断面测量位置的序号，t为左侧线结构光三维测量传感器在线扫描三维测量传感器测量幅宽方向安装位置对应的横断面中横断面测量位置的序号。
[0033]可选的，所述根据所述线结构光三维测量传感器与所述线扫描三维测量传感器在垂直于测量载体或被测物体移动方向的安装位置关系、所述各组测点对应的被测物体的横向斜率、以及所述横断本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于线扫描的精细化三维测量与建模方法，其特征在于，所述方法包括：获取由至少一套线扫描三维测量传感器采集的被测物体的多个原始三维断面数据以及由多套线结构光三维测量传感器采集的所述被测物体的姿态计算数据；对所述被测物体的姿态计算数据进行数据预处理和数据拼接，确定所述被测物体的角度以及高程；根据所述被测物体的角度及高程，获取被测物体姿态；结合所述被测物体姿态和所述原始三维断面数据，获取原始三维断面数据的测量姿态；基于原始三维断面数据的测量姿态对各所述原始三维断面数据进行矫正，并对矫正后的三维断面数据进行拼接，得到所述被测物体表面的三维轮廓数据；根据被测物体表面的三维轮廓数据，建立所述被测物体的三维模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于原始三维断面数据的测量姿态对各所述原始三维断面数据进行矫正，并对矫正后的三维断面数据进行拼接，得到所述被测物体表面的三维轮廓数据，包括：使用所述原始三维断面数据的测量姿态，对各所述原始三维断面数据进行姿态矫正，得到各矫正后的三维断面数据；将各所述矫正后的三维断面数据沿所述被测物体或测量载体的移动方向进行拼接，得到所述被测物体表面的三维轮廓数据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述被测物体的姿态计算数据进行数据预处理和数据拼接，确定所述被测物体的角度以及高程，包括：对所述被测物体的姿态计算数据进行像方转化物方处理以及异常值处理，得到预处理后的姿态计算数据；利用所述预处理后的姿态计算数据中相邻断面轮廓数据重叠测量区域的轮廓一致性信息，确定所述相邻断面的测量姿态差异，并根据所述测量姿态差异对所述预处理后的姿态计算数据进行矫正，得到矫正后的姿态计算数据；对所述矫正后的姿态计算数据进行拼接，得到拼接后姿态计算数据；根据所述拼接后姿态计算数据，确定所述被测物体的角度以及高程。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述结合所述被测物体姿态和所述原始三维断面数据，获取原始三维断面数据的测量姿态，包括：根据所述拼接后姿态计算数据以及所述线结构光三维测量传感器与线扫描三维测量传感器的安装位置关系，确定各组测点对应的被测物体的横向斜率和高程；根据所述原始三维断面数据、线结构光三维测量传感器与线扫描三维测量传感器的安装位置关系，以及所述线扫描三维测量传感器在测量载体或被测物体移动方向的采样间距，确定横断面代表斜率和代表高程；根据所述线结构光三维测量传感器与所述线扫描三维测量传感器在垂直于测量载体或被测物体移动方向的安装位置关系、所述各组测点对应的被测物体的横向斜率、以及所述横断面代表斜率，确定所述横断面的测量角度姿态，并根据各组测点对应的被测物体的高程以及所述横断面代表高程，确定所述横断面的测量高程姿态；根据所述横断面的测量角度姿态和所述横断面的测量高程姿态，得到原始三维断面数
据的测量姿态。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述拼接后姿态计算数据以及所述线结构光三维测量传感器与线扫描三维测量传感器的安装位置关系，确定各组测点对应的被测物体的横向斜率和高程，包括：使用公式和计算得到纵向第i组测点对应的被测物体的横...

【专利技术属性】
技术研发人员：林红，曹民，王育强，李辉，卢毅，胡秀文，严懿，
申请(专利权)人：武汉光谷卓越科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：