一种下雨环境下无人机点云数据扫描实现方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及激光点云采集技术领域，提供了一种下雨环境下无人机点云数据扫描实现方法和系统。第一无人机和第二无人机获取待扫描目标对象的定位信息和空间大小信息；获取当前的雨的飘落角度，其中，雨的飘落角度是根据采集到的风向、风力和雨量计算得到；根据飘落角度和待扫描目标对象的高度，设定出第一组内的一级或者多级扫描层；依据第一无人机和第二无人机的扫描数据生成目标对象的点云数据。本发明专利技术充分挖掘了下雨看似无规律，实则在小范围片区内的雨实则较大概率是来自同一片区的云，而他们从空中下落时机存在一定概率的规律性，即存在一定雨滴干扰的分层区，而本发明专利技术则是抓住了这一技术特性设定了相应第一无人机的扫描方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
一种下雨环境下无人机点云数据扫描实现方法和系统


[0001]本专利技术涉及激光点云采集
，特别是涉及一种下雨环境下无人机点云数据扫描实现方法和系统。

技术介绍

[0002]随着虚拟现实和增强现实的普及和应用，实体对象的三维点云数据的采集和生成，成了相应素材和内容生成越来越广泛的来源；在工业应用环境中，三维点云的采集也更多的与实际施工进行结合，用于获取施工环境的硬件数据，从而为施工设计和仿真提供模型数据支持。
[0003]然而，恶劣天气情况则限制了无人机采集点云数据的操作空间，而恶劣天气之中又以下雨天最为普及；尤其在靠近赤道的地区，相应的下雨天气可能连绵数周，现有技术中通常在此情况下都会等待天气转晴之后再进行点云数据采集，这样直接带来的结果就是工期的延长。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是如何在下雨环境下实现无人机点云数据扫描的实现。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种下雨环境下无人机点云数据扫描实现方法，包括至少两个带激光雷达的第一无人机和第二无人机，用于进行目标对象的点云数据扫描；整个系统之中还包括风向传感器和/或风力传感器，以及雨量传感器，方法包括：所述第一无人机和第二无人机获取待扫描目标对象的定位信息和空间大小信息；所述第一无人机和第二无人机获取当前的雨的飘落角度，其中，所述雨的飘落角度是根据采集到的风向、风力和雨量计算得到；根据所述飘落角度和待扫描目标对象的高度，设定出第一组内的一级或者多级扫描层，其中，每一级扫描层需要相应的第一无人机调整到对应级扫描层的高度，以便保证第一无人机的激光雷达的扫描角度与所述雨的飘落角度在同一竖直面上相差小于第一预设值；依据所述第一无人机和第二无人机的扫描数据生成目标对象的点云数据。
[0006]优选的，在保证第一无人机的激光雷达的扫描角度与所述雨的飘落角度在同一竖直面上相差小于第一预设值时，所述方法还包括：第二无人机则相应的根据所述飘落角度和待扫描目标对象的高度，设定出第二组内的一级或者多级扫描层，其中，每一级扫描层需要相应的第二无人机调整到对应级扫描层的高度，以便保证第而无人机的激光雷达的扫描角度与所述雨的飘落角度垂直，并且，在同一竖直面上扫描偏移范围相对自身在相应级扫描层的初始角度的偏移量小于第二预设值；针对第一无人机和第二无人机返回的采集数据，经由第一无人机周期性的定点确
定出当前级扫描层最优的点云捕捉周期，从而在当前下雨状态下获得最优的点云捕捉时机；在所述第一无人机完成目标对象迎向下雨面侧的点云数据同时，所述第二无人机完成目标对象背向下雨面侧的点云数据。
[0007]优选的，对于第二无人机所采集的点云数据，根据当前雨的飘落角度和目标对象的结构属性，在其所划分的一级或者多级扫描层中设定标定点，其中，所述标定点由相应扫描层中所覆盖的目标对象结构相对平整区域构成，具体的：根据所述雨的飘落角度和目标对象对应结构高度计算出微雨量区域，以及激光雷达扫描经过相应微雨量区域所需时间；从而与自身采集过程所发射光信号和接收光信号进行匹配，以相应的扫描经过相应微雨量区域所需时间作为一轮检测周期包含信号量的必备要素，从而排除沿途雨量发射的光信号所造成的检测距离的影响。
[0008]优选的，所述相对平整区域是用户侧根据当前生成的供第二无人机采集用的一级或者多级扫描层在相应目标对象的位置映射关系后，由相应的操作人员手动标定得到。
[0009]优选的，操作人员在确认所述第一组内的一级或者多级扫描层与所述第二组内的一级或者多级扫描层在所述目标对象中的映射关系后，由相应的操作人员对其中关联到目标对象结构位置为对称关系时，通过相应的操作人员进行对称点标记，方法还包括：分析第一无人机和第二无人机在相应标记的对称点上采集的点云数据；以所述第二无人机所采集的数据作为调整参考依据，若出现相应的生成的点云数据对称性超出预设阈值，则触发最优的点云捕捉周期的调整和重新生成。
[0010]优选的，所述雨的飘落角度大于等于第三预设值，相应的目标对象的高度大于等于第四预设值；其中，目标对象的高度越高，其相应对飘落角度的大小要求越小；目标对象的高度越小，其相应对飘落角度的大小要求越大。
[0011]优选的，若相应的雨的飘落角度和相应的目标对象的高度不满足条件，则方法还包括：第二无人机以水平扫描形态，且配合相对第一无人机在相应级扫描层的激光初始发射方向与雨的飘落方向共同构成面，参考所述构成面垂直方位设置，进行辅助采集。
[0012]优选的，根据所述风向传感器检测到的风向变化状态，确认第一无人机通过自身的激光雷达完成所设定出的一级扫描层的目标对象的扫描是否能够完成；若无法完成，则进一步压缩相应每一级扫描层的范围；若确认风向变化速度超过压缩扫描层的极限，则反馈无法在极端天气下完成目标对象点云数据采集通知消息。
[0013]优选的，所述风向变化速度超过压缩扫描层的极限，具体为：相应的风向变化的时间间隔，无法保证无人机的激光雷达完成一个横截面内的目标对象的扫描，则被认定为超过压缩扫描层的极限。
[0014]第二方面，本专利技术还提供了一种下雨环境下无人机点云数据扫描实现系统，包括至少两个带激光雷达的第一无人机和第二无人机，用于进行目标对象的点云数据扫描；地面控制中心；整个系统之中还包括风向和/或风力传感器，以及雨量传感器，系统包括：所述第一无人机和第二无人机获取待扫描目标对象的定位信息和空间大小信息；所述第一无人机和第二无人机获取地面控制中心计算得到当前的雨的飘落角度，以便保证第一无人机的激光雷达的扫描角度与所述雨的飘落角度在同一竖直面上相差小于第一预设值；其中，所述雨的飘落角度是根据采集到的风向、风力和雨量计算得到；
所述地面控制中心根据所述飘落角度和待扫描目标对象的高度，设定出第一组内的一级或者多级扫描层，其中，每一级扫描层需要相应的第一无人机调整到对应级扫描层的高度；依据所述第一无人机和第二无人机的扫描数据生成目标对象的点云数据。
[0015]第三方面，本专利技术还提供了一种下雨环境下无人机点云数据扫描实现装置，用于实现第二方面所述的下雨环境下无人机点云数据扫描实现系统中相应地面控制中心实现的方法内容，所述装置包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，用于执行第二方面所述的下雨环境下无人机点云数据扫描实现系统中相应地面控制中心实现的方法内容。
[0016]第四方面，本专利技术还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，用于完成第第二方面所述的下雨环境下无人机点云数据扫描实现系统中相应地面控制中心实现的方法内容。
[0017]本专利技术充分挖掘了下雨看似无规律，实则在小范围片区内的雨实则较大概率是来自同一片区的云，而他们从空中下落时机存在一定概率的规律性，即存在一定雨滴干扰的分层区，而本专利技术则是抓住了这一技术特性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下雨环境下无人机点云数据扫描实现方法，其特征在于，包括至少两个带激光雷达的第一无人机和第二无人机，用于进行目标对象的点云数据扫描；整个系统之中还包括风向传感器和/或风力传感器，以及雨量传感器，方法包括：所述第一无人机和第二无人机获取待扫描目标对象的定位信息和空间大小信息；所述第一无人机和第二无人机获取当前的雨的飘落角度，其中，所述雨的飘落角度是根据采集到的风向、风力和雨量计算得到；根据所述飘落角度和待扫描目标对象的高度，设定出第一组内的一级或者多级扫描层，其中，每一级扫描层需要相应的第一无人机调整到对应级扫描层的高度，以便保证第一无人机的激光雷达的扫描角度与所述雨的飘落角度在同一竖直面上相差小于第一预设值；依据所述第一无人机和第二无人机的扫描数据生成目标对象的点云数据。2.根据权利要求1所述的下雨环境下无人机点云数据扫描实现方法，其特征在于，在保证第一无人机的激光雷达的扫描角度与所述雨的飘落角度在同一竖直面上相差小于第一预设值时，所述方法还包括：第二无人机则相应的根据所述飘落角度和待扫描目标对象的高度，设定出第二组内的一级或者多级扫描层，其中，每一级扫描层需要相应的第二无人机调整到对应级扫描层的高度，以便保证第而无人机的激光雷达的扫描角度与所述雨的飘落角度垂直，并且，在同一竖直面上扫描偏移范围相对自身在相应级扫描层的初始角度的偏移量小于第二预设值；针对第一无人机和第二无人机返回的采集数据，经由第一无人机周期性的定点确定出当前级扫描层最优的点云捕捉周期，从而在当前下雨状态下获得最优的点云捕捉时机；在所述第一无人机完成目标对象迎向下雨面侧的点云数据同时，所述第二无人机完成目标对象背向下雨面侧的点云数据。3.根据权利要求2所述的下雨环境下无人机点云数据扫描实现方法，其特征在于，对于第二无人机所采集的点云数据，根据当前雨的飘落角度和目标对象的结构属性，在其所划分的一级或者多级扫描层中设定标定点，其中，所述标定点由相应扫描层中所覆盖的目标对象结构相对平整区域构成，具体的：根据所述雨的飘落角度和目标对象对应结构高度计算出微雨量区域，以及激光雷达扫描经过相应微雨量区域所需时间；从而与自身采集过程所发射光信号和接收光信号进行匹配，以相应的扫描经过相应微雨量区域所需时间作为一轮检测周期包含信号量的必备要素，从而排除沿途雨量发射的光信号所造成的检测距离的影响。4.根据权利要求3所述的下雨环境下无人机点云数据扫描实现方法，其特征在于，所述相对平整区域是用户侧根据当前生成的供第二无人机采集用的一级或者多级扫描层在相应目标对象的位置映射关系后，由相应的操作人员手动标定得到。5.根据权利要求3所述的下雨环境下无人机点云数据扫描实现方法，其特征在于，操作人员在确认所述第一组内的一级...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐泽峰，张石，李亚锋，袁志林，
申请(专利权)人：深圳煜炜光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：