[发明专利]基于双处理器结构的点云数据采集及处理方法

说明书

本发明公开了一种基于双处理器结构的点云数据采集及处理方法，步骤如下：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；协处理器接收到扫描仪数据包后开启定时中断分布采集当前时刻的姿态数据；协处理器在网口空闲时把采集数据通过以太网模块发送到主处理器；主处理器的主线程以阻塞等待的方式采集协处理器发送的数据包并存储，同时进行数据预处理；主处理器开启图像采集线程，进行高清图像的采集并进行畸变校正和特征点提取；主处理器开启数据处理线程，采用扩展卡尔曼滤波方法对数据进行处理；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。

技术领域

本发明涉及地形测绘和嵌入式系统设计领域，具体涉及一种基于双处理器结构的点云数据采集及处理方法。

背景技术

点云数据包括激光测距的距离信息、发射源的姿态信息、发射源的位置信息，甚至还可能有颜色信息。在地形测绘等测绘领域要求测绘精度达到厘米级，甚至在精细装备的测绘上要求达到微米级，这就要求点云数据有足够高的精度。高精度的点云数据的前提必须是大数据量的数据，其次就是对于点云数据的精确处理。随着测绘技术的发展，倾斜摄影等技术的成熟，测绘设备除了获取点云数据外往往会加入高清图像的获取，正因为以上三点，对采集与处理大数据量的点云数据以及图像数据的处理器以及传输链路就有了很高的性能要求。同时，数据的处理，特别是图像数据的处理需要占用较大的CPU内存资源，往往会影响到数据的采集工作，造成数据的间断缺失，对高性能的处理器要求明显较高。然而，性能强大的处理器往往意味着价格比较昂贵，并且目前性能强大的处理器往往从国外进口，维修、开发等极为不方便。采集的原始数据中不可避免地存在噪声以及误差，如何选择合适的数据处理算法对于高精度的三维点云图来说至关重要。由于原始数据涉及到多种传感器，所以数据处理算法应以数据融合算法为主，目前主流的数据融合算法包括特征融合、神经网络和概率统计方法等。但这些方法计算较为繁琐，影响实时性，并不是特别合适。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于双处理器结构的点云数据采集及处理方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于双处理器结构的点云数据采集及处理方法，包括以下步骤：

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，即无扫描仪数据到来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，减少点云数据量，提高后续点云数据处理的效率。

进一步地，步骤S1和步骤S4中，阻塞等待方式指程序停留在某一指令，直到特殊的信号(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；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；步骤S2中的定时中断过程如下：(1)协处理器开启定时器计数，(2)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。