[发明专利]基于双处理器结构的点云数据采集及处理方法

权利要求书

1.一种基于双处理器结构的点云数据采集及处理方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

S1、协处理器初始化后开启串口中断采集GPS的定位数据，并以阻塞等待的方式等待扫描仪数据包；

S2、协处理器接收到扫描仪数据包后，立刻开启定时中断分布采集当前时刻惯性测量单元的姿态数据；

S3、协处理器在网口空闲时期把采集到的扫描仪数据包和相应的姿态数据、定位数据打包，通过以太网模块发送到主处理器；

S4、主处理器的主线程以阻塞等待的方式采集协处理器发送而来的数据包并存储，同时进行数据的预处理；

S5、主处理器通过人为输入信号控制图像采集线程的开启，进行高清图像的采集并进行畸变校正和特征点提取；

S6、主处理器在图像采集线程完成后发送信号量开启数据处理线程，采用扩展卡尔曼滤波方法对所有数据进行处理；

S7、解析扫描仪数据，结合准确的姿态、定位数据得到扫描点的三维坐标，构建三维点云图并实行体素栅格采样。

2.根据权利要求1所述的基于双处理器结构的点云数据采集及处理方法，其特征在于，所述阻塞等待的方式过程如下：程序停留在某一指令，直到扫描仪数据包到达协处理器的以太网口来触发，结束等待，程序往下继续进行；所述串口中断过程如下：设定的串口缓冲区一旦有数据发送中断请求，协处理器响应中断请求，触发数据采集程序采集GPS模块的定位数据；所述定时中断过程如下：协处理器开启定时器计数，计数器计数达到设定的值发送中断请求，协处理器响应中断请求，触发数据采集程序，采集惯性测量单元的数据。

3.根据权利要求1所述的基于双处理器结构的点云数据采集及处理方法，其特征在于，所述步骤S4、步骤S5和步骤S6分别对应数据接收线程、图像采集线程和数据处理线程，主处理器采用多线程技术，线程之间的共享变量通过互斥锁来锁定，线程之间采用信号量的方式进行触发。

4.根据权利要求1所述的基于双处理器结构的点云数据采集及处理方法，其特征在于，所述步骤S4中主线程的数据预处理方法包括一阶低通滤波、窗口滑动滤波和线性插值滤波，具体过程如下：

S401、对惯性测量单元的加速度计、磁力计都进行一阶低通滤波，代码实现公式如下：

x_i＝x_i-1+k*(x_i-x_i-1)

其中，x_i为当前时刻的数据，x_i-1为前一时刻的数据，k为可调参数，根据实际的惯性测量单元而定；

S402、对惯性测量单元的角速度数据采用窗口滑动滤波，实现公式如下：

x_i＝1/n*(x_i-n+1+…+x_i)

x_i为当前时刻的数据，x_i-n+1为x_i前n时刻的数据，n为可调窗口大小参数；

S403、对GPS的定位数据进行线性插值滤波，在两组变化的定位数据之间的时间段插入若干组新的数据，新的数据生成公式如下：

其中，表示新插入的定位数据，代表新插入定位数据的时间，代表两组变化的定位数据的时间，代表两组变化的定位数据。