【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废钢智能判级领域，具体地，涉及基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法和系统。
技术介绍
1、废钢对于钢铁生产行业是一种重要的绿色资源，随着“碳中和、碳达峰”目标的实施，钢铁厂要逐步加大对废钢的采购，出产的钢铁品种、质量和生产工艺都和废钢息息相关。因此废钢需要更加智能的判定系统。由于废钢种类形状复杂，目前主要都由人工进行目测判定，判定尺度因人而异，判定结果浮动较大、缺少合理的科学根据。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法和系统。
2、根据本专利技术提供的一种基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法，包括：
3、模拟仿真步骤s1：通过模拟仿真的方式，结合激光雷达的扫描视域，寻找激光雷达的安装位置和安装角度，使得激光雷达覆盖上磅车辆的外部轮廓和车斗内的货物；
4、激光雷达的标定步骤s2：确定各个激光雷达之间的相对关系，并计算出对应的转换矩阵，将各激光雷达的三维点云统一地转换至以地磅为基准的坐标系，记为地磅坐标系；
5、点云采集步骤s3：采集各激光雷达发送的三维点云，并应用相对应的标定转换矩阵，确保获得的各点云都处于同一地磅坐标系下；在采集完毕后，合并各激光雷达的三维点云，得到一组完整的三维点云；
6、点云去噪步骤s4：提取合并后三维点云中地磅范围内的点云，删除地磅平面和磅房内无关的点云；对得到保留的三维点云进行去噪，删除离散的噪点
7、坐标系矫正步骤s5：对降噪后的点云，即车辆点云，进行坐标变换；将地磅坐标系的坐标轴中心转换至车辆质心在地面上的投影；x轴和车辆中轴线一致，正方向由车尾指向车头；y轴与x轴垂直，正方向由车身右侧指向车身左侧；z轴竖直向上。
8、优选地，所述激光雷达的标定步骤s2，包括：
9、步骤s201：分别采集各台激光雷达的扫描数据，扫描时长需要大于5秒，并保证扫描时磅房内没有移动的物体；
10、步骤s202：先以一台激光雷达作为基础坐标系，选取与这一台相邻的有重叠视域的激光雷达，提取两台激光中同时扫描到的点云，得到两组点云；对两组点云进行配准并求得转换矩阵；得到两两相邻的激光雷达之间的转换矩阵；
11、步骤s203：获得所有激光雷达的转换矩阵后，得到各激光雷达到基础激光雷达坐标的转换矩阵；
12、步骤s204：将所有采集的点云转换至基础坐标系，并拼接组合；提取其中地磅的点云；
13、步骤s205：拟合地磅所在平面并计算其平面法向量，并计算能够使地磅平面保持视频的俯仰角和滚转角；
14、步骤s206：对地磅点云施加计算得到的俯仰角和滚转角；求出地磅的形心位置，作为地磅坐标系的原点，并计算对应的三轴偏移量；
15、步骤s207：再对地磅点云施加三轴偏移量；计算对应的偏航角，使地磅经过旋转后，中轴线和x轴一致，x轴正方向由地磅入口指向出口；
16、步骤s208：根据得到的俯仰角、滚转角、偏航角和三轴偏移量，计算从基础坐标系转换至地磅坐标系的转换矩阵；
17、步骤s209：对各激光雷达到基础坐标系的转换矩阵再次施加转换至地磅坐标系的转换矩阵，得到最终的标定矩阵。
18、优选地，在所述步骤s202中，如果存在两台激光雷达的视域之间完全不重合，或重合部分小于阈值难以配准，则用额外一台激光雷达对其盲区进行补足，并令额外一台激光雷达分别和这两台激光雷达进行标定。
19、优选地，所述坐标系矫正步骤s5，包括：
20、步骤s501：对车辆三维点云进行二维化处理，删去高度信息，得到二维点云；
21、步骤s502：对车辆二维点云进行降采样处理，确保点云密度一致；
22、步骤s503：计算车辆二维点云的质心，并将质心作为车辆坐标系的原点；
23、步骤s504：将车辆二维点云转换到车辆坐标系；
24、步骤s505：对车辆二维点云施加从-15°至15°，间隔为1°的偏转角的旋转，并计算各旋转角度下二维点云所占包围盒的面积，求出包围盒面积最小时对应的旋转角。
25、优选地，重复步骤s505，偏转角范围改为步骤505求得的旋转角度±1°，间隔为0.1°；根据步骤s503获得的偏移量和重复步骤s505获得的旋转角度，计算转换车辆坐标系的转换矩阵。
26、根据本专利技术提供的一种基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模系统，包括：
27、模拟仿真模块m1：通过模拟仿真的方式，结合激光雷达的扫描视域，寻找激光雷达的安装位置和安装角度，使得激光雷达覆盖上磅车辆的外部轮廓和车斗内的货物；
28、激光雷达的标定模块m2：确定各个激光雷达之间的相对关系，并计算出对应的转换矩阵，将各激光雷达的三维点云统一地转换至以地磅为基准的坐标系，记为地磅坐标系；
29、点云采集模块m3：采集各激光雷达发送的三维点云，并应用相对应的标定转换矩阵，确保获得的各点云都处于同一地磅坐标系下；在采集完毕后，合并各激光雷达的三维点云，得到一组完整的三维点云；
30、点云去噪模块m4：提取合并后三维点云中地磅范围内的点云，删除地磅平面和磅房内无关的点云；对得到保留的三维点云进行去噪，删除离散的噪点；
31、坐标系矫正模块m5：对降噪后的点云，即车辆点云，进行坐标变换；将地磅坐标系的坐标轴中心转换至车辆质心在地面上的投影；x轴和车辆中轴线一致，正方向由车尾指向车头；y轴与x轴垂直，正方向由车身右侧指向车身左侧；z轴竖直向上。
32、优选地，所述激光雷达的标定模块m2，包括：
33、模块m201：分别采集各台激光雷达的扫描数据，扫描时长需要大于5秒，并保证扫描时磅房内没有移动的物体；
34、模块m202：先以一台激光雷达作为基础坐标系，选取与这一台相邻的有重叠视域的激光雷达，提取两台激光中同时扫描到的点云，得到两组点云；对两组点云进行配准并求得转换矩阵；得到两两相邻的激光雷达之间的转换矩阵；
35、模块m203：获得所有激光雷达的转换矩阵后，得到各激光雷达到基础激光雷达坐标的转换矩阵；
36、模块m204：将所有采集的点云转换至基础坐标系，并拼接组合；提取其中地磅的点云；
37、模块m205：拟合地磅所在平面并计算其平面法向量，并计算能够使地磅平面保持视频的俯仰角和滚转角；
38、模块m206：对地磅点云施加计算得到的俯仰角和滚转角；求出地磅的形心位置，作为地磅坐标系的原点，并计算对应的三轴偏移量；
39、模块m207：再对地磅点云施加三轴偏移量；计算对应的偏航角，使地磅经过旋转后，中轴线和x轴一致，x轴正方向由地磅入口指向出口；
40、模块m208：根据得到的俯仰角、滚转角、偏航角和三轴偏移量，计算从基础坐标系转换至地磅坐标系的转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法，其特征在于，所述激光雷达的标定步骤S2，包括：
3.根据权利要求2所述的基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法，其特征在于，在所述步骤S202中，如果存在两台激光雷达的视域之间完全不重合，或重合部分小于阈值难以配准，则用额外一台激光雷达对其盲区进行补足，并令额外一台激光雷达分别和这两台激光雷达进行标定。
4.根据权利要求2所述的基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法，其特征在于，所述坐标系矫正步骤S5，包括：
5.根据权利要求4所述的基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法，其特征在于，重复步骤S505，偏转角范围改为步骤505求得的旋转角度±1°，间隔为0.1°；根据步骤S503获得的偏移量和重复步骤S505获得的旋转角度，计算转换车辆坐标系的转换矩阵。
6.一种基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述
8.根据权利要求7所述的基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模系统，其特征在于，在所述模块M202中，如果存在两台激光雷达的视域之间完全不重合，或重合部分小于阈值难以配准，则用额外一台激光雷达对其盲区进行补足，并令额外一台激光雷达分别和这两台激光雷达进行标定。
9.根据权利要求7所述的基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模系统，其特征在于，所述坐标系矫正模块M5，包括：
10.根据权利要求9所述的基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模系统，其特征在于，重复触发模块M505执行，偏转角范围改为步骤505求得的旋转角度±1°，间隔为0.1°；根据模块M503获得的偏移量和重复触发模块M505执行获得的旋转角度，计算转换车辆坐标系的转换矩阵。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法，其特征在于，所述激光雷达的标定步骤s2，包括：
3.根据权利要求2所述的基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法，其特征在于，在所述步骤s202中，如果存在两台激光雷达的视域之间完全不重合，或重合部分小于阈值难以配准，则用额外一台激光雷达对其盲区进行补足，并令额外一台激光雷达分别和这两台激光雷达进行标定。
4.根据权利要求2所述的基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法，其特征在于，所述坐标系矫正步骤s5，包括：
5.根据权利要求4所述的基于多台激光雷达对上磅车辆的三维点云建模方法，其特征在于，重复步骤s505，偏转角范围改为步骤505求得的旋转角度±1°，间隔为0.1°；根据步骤s503获得的偏移量和重复步骤s505获得的旋转角度，计算转换车辆坐标系的转换矩阵。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张宇涵，敖珩，楼豹，周子添，陶钧，
申请(专利权)人：上海宝信软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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