[發明專利]一種三維激光掃描儀設站定向裝置及方法有效
| 申請號: | 201810455440.4 | 申請日: | 2018-05-14 |
| 公開(公告)號: | CN108646259B | 公開(公告)日: | 2021-05-07 |
| 發明(設計)人: | 尤相駿;龍四春 | 申請(專利權)人: | 南京數聯空間測繪科技有限公司;湖南科技大學 |
| 主分類號: | G01S17/89 | 分類號: | G01S17/89;G01S17/86;G01S7/481;G01B11/24;G01C15/00 |
| 代理公司: | 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204 | 代理人: | 婁嘉寧 |
| 地址: | 210000 江蘇省南*** | 國省代碼: | 江蘇;32 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 三維 激光 掃描儀 定向 裝置 方法 | ||
1.一種三維激光掃描儀設站定向裝置的定向方法,其特征在于:所述定向裝置包括數碼廣角光學相機、三維激光掃描儀和四個黑白棋盤靶標;所述數碼廣角光學相機位于三維激光掃描儀中轉鏡的水平橫軸上;所述四個黑白棋盤靶標設置在三維激光掃描儀的四周,且三維激光掃描儀位于四個黑白棋盤靶標圍成的圖形的中心點上;包括以下步驟:
步驟10:將數碼廣角光學相機和掃描儀架設在測繪三腳架上,并固定四個黑白棋盤靶標的位置,通過三維激光掃描儀、相機、四個黑白棋盤靶標和全站儀結合進行外業數據采集,采集所有被測黑白棋盤靶標的三維點云和黑白棋盤靶標十字絲中心的全站儀特征點;
步驟20:將步驟10中采集的外業數據導入到計算機;
步驟30:計算機中的數據計算模塊根據被測黑白棋盤靶標的三維點云和黑白棋盤靶標十字絲中心的全站儀測量特征點計算出被測黑白棋盤靶標的三維點云絕對位置坐標并輸出到計算機中的輸出模塊;所述步驟30中的數據計算模塊的計算方法為:
步驟301:根據三維激光掃描儀采集的每站三維點云文件名、每站相機拍攝的前后2張影像文件名和全站儀特征點的點號自動把同一個掃描測站的數據匹配在一起;形成集合{SX、IX1、IX2、SX1、SX2、SX3、SX4},其中X是三維激光掃描儀測站的編號;SX表示第X個三維激光掃描儀測站上獲得的被測物體和四個標靶的三維點云,IX1表示第X個三維激光掃描儀測站上采集的第一張三維激光掃描儀前方物體影像,IX2表示第X個三維激光掃描儀測站上采集的第二張三維激光掃描儀前方物體影像,SX1第X個三維激光掃描儀測站上采集的第一個黑白標靶的黑白塊相交十字絲中心的坐標,SX2第X個三維激光掃描儀測站上采集的第二個黑白標靶的黑白塊相交十字絲中心的坐標,SX3第X個三維激光掃描儀測站上采集的第三個黑白標靶的黑白塊相交十字絲中心的坐標,SX4第X個三維激光掃描儀測站上采集的第四個黑白標靶的黑白塊相交十字絲中心的坐標;
步驟302:在計算機中選取每站前后拍攝的2張影像中的4個黑白棋盤標靶的初略中心位置;
步驟303:計算機使用圖像自動識別算法確定黑白棋盤標靶的中心位置,并量測出每個黑白棋盤標靶中心影像在掃描儀水平和垂直度盤上的角度讀數Hz和V;每個標靶中心到掃描儀中心的距離從每站的被測物體和四個標靶的三維點云SX中獲?。徊税兄行奈恢门c全站儀測量對應標靶的三維坐標進行自動匹配,匹配后,4個黑白棋盤標靶十字絲中心同時具有三維激光掃描儀相對坐標系下和用戶工程坐標系下的兩套三維空間坐標;
步驟304:將步驟303獲得的4個黑白棋盤標靶點的兩套三維空間坐標,使用“七參數”空間直角坐標轉化法計算出每測站獲得的原始點云數據所在的掃描儀相對坐標系與全站儀定位點所在的絕對定位空間坐標系之間的空間位置變換關系所對應的7個轉換參數△X,△Y,△Z,△α,△β,△γ,K,其中,△X表示三維激光掃描儀相對坐標系與絕對坐標系之間x軸的坐標差,△Y表示三維激光掃描儀相對坐標系與絕對坐標系之間y軸的坐標差,△Z表示三維激光掃描儀相對坐標系與絕對坐標系之間z軸的坐標差,△α表示繞掃描儀相對坐標系X軸旋轉角度,△β表示繞掃描儀相對坐標系Y軸旋轉角度,△γ表示繞掃描儀相對坐標系Z軸旋轉角度,K表示兩個坐標系之間的尺度縮放因子;
步驟305:根據掃描儀原始數據所在的臨時任意空間坐標系與全站儀定位點所在的絕對定位空間坐標系之間的空間位置變換關系和參數,再將掃描儀每站原始點云數據中的每一個點的相對任意空間坐標系坐標,轉換到與全站儀設站定向后所在的用戶工程坐標系中的坐標,并作為中間成果輸出到輸出模塊;
步驟40:計算機中的輸出模塊輸出定位好的具有與全站儀控制測量坐標系統一致的三維激光點云數據結果。
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