【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线电波测距，具体涉及一种激光雷达近场运动目标三维测量方法。
技术介绍
1、激光雷达单站三维测量的优势使其广泛地活跃于航空航天和自动驾驶等领域。通过灵活布站，激光雷达可对视野范围内的场景目标进行快速成像，获得密集的三维点坐标和距离、反射回波强度等信息，对于场景理解、目标检测及动态跟踪具有重要意义。然而，受限于目前的制造水平、激光雷达的休止时间，激光雷达难以应对特近距离(如<1.5m)成像，也无法发射绝对理想的点斑进行表面探测，引起固有的盲区″吸点”和边缘″拖尾″问题，导致目标在近场飞行时点云数据产生大量噪点，严重影响了数据的可靠性和跟踪结果的稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决激光雷达无法发射绝对理想的点斑进行表面探测，引起固有的盲区“吸点”和边缘“拖尾″问题，进而导致目标在近场飞行时点云数据产生大量噪点，严重影响了数据的可靠性和跟踪结果的稳定性的不足之处，而提供一种激光雷达近场运动目标三维测量方法。
2、为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本专利技术提供了如下技术解决方案：
3、一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：
4、步骤1、将目标的表面颜色置为白色，并根据目标的最长尺寸确定激光雷达布站距离；
5、步骤2、通过激光雷达采集目标一段时间内的目标三维点云；
6、步骤3、设置搜索坐标距离极值，得到坐标阈值区域s；然后去除步骤2得到的目标三维点云的原始场景点云
7、步骤4、筛选出步骤3得到的点云mk中回波强度处于回波强度阈值区间内的点，得到目标正确点云mf；
8、步骤5、对步骤4得到的目标正确点云mf进行拟合，根据拟合结果估计目标的运动轨迹，完成目标三维测量。
9、进一步地，步骤1中，所述根据目标的最长尺寸确定激光雷达布站距离具体为：
10、设目标的最长尺寸为d，则激光雷达的布站距离d满足：d≈60d且d＞1.5m。
11、进一步地，所述步骤3具体为：
12、设置搜索坐标距离极值[xmax，xmin]、[ymax，ymin]、[zmax，zmin]，得到坐标阈值区域s；
13、记步骤2得到的目标三维点云对应的原始场景点云为mi，去除原始场景点云mi的背景点云，抠取出目标点云mj：
14、
15、式中，xi，yi，zi为原始场景点云mi的坐标，xj，yj，zj为目标点云mj的坐标，ρj为目标点云mj的回波强度，i、j分别为原始场景点云mi、目标点云mj的点云个数；
16、然后，给定最小回波强度阈值ρmin，选出目标点云mj中回波强度ρj大于最小回波强度阈值ρmin的三维点，构成点云mk如下：
17、
18、式中，xk，yk，zk为点云mk的坐标，ρk为点云mk的回波强度，k为点云mk的点云个数。
19、进一步地，所述步骤4具体为：
20、筛选出点云mk中回波强度处于回波强度阈值区间[ρavg±δρ]内的点，得到目标正确点云mf如下：
21、
22、式中，xf，yf，zf为目标正确点云mf的坐标，ρf为目标正确点云mf的回波强度，f为目标正确点云mf的点云个数；ρavg为点云mk的平均回波强度，δρ为波动值，满足δρ＜ρavg/2。
23、进一步地，步骤4中，白天采集的目标三维点云对应的所述δρ大于夜晚采集的目标三维点云对应的所述δρ。
24、进一步地，步骤1中，所述目标为球形；
25、所述步骤5中具体为：运用最小二乘法拟合对步骤4得到的目标正确点云mf的包围球进行拟合，如下：
26、min∑((xf-a)2+(yf-b)2+(zf-c)2-r2)2
27、式中：a、b、c为包围球的球心坐标，r为包围球的球半径。
28、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
29、(1)本专利技术一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，首先将目标表面颜色置为白色，并根据目标的最长尺寸确定激光雷达布站距离，从外在技术参数上进行了择优，然后利用回波强度进行筛选，通过最小回波强度阈值ρmin和回波强度阈值区间滤除了目标三维点云中的边缘拖尾点云和异常点得到目标正确点云mf，最后对目标正确点云mf进行拟合，得到目标的运动轨迹，有效提升了近场目标三维测量的稳定性。
30、(2)本专利技术一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，通过硬件与算法结合的方式进行点云去噪，硬件上选择目标表面颜色和激光雷达布站距离，保证了成像质量，从而简化了算法的复杂度，有效提升了点云去噪效果。
31、(3)本专利技术一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，盲区“吸点”和边缘“拖尾”是激光雷达的固有问题，本专利技术能够有效应对上述问题，降低了其三维测量的误差，且具有较强的通用性。
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1.一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，其特征在于，步骤1中，所述根据目标的最长尺寸确定激光雷达布站距离具体为：
3.根据权利要求1所述的一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
4.根据权利要求3所述的一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
5.根据权利要求4所述的一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，其特征在于：步骤4中，白天采集的目标三维点云对应的所述Δρ大于夜晚采集的目标三维点云对应的所述Δρ。
6.根据权利要求5所述的一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，其特征在于，步骤1中，所述根据目标的最长尺寸确定激光雷达布站距离具体为：
3.根据权利要求1所述的一种激光雷达近场运动目标三维测量方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢梅林，郝伟，郭敏，叶美图，廉学正，田广元，杨小军，刘波，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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