[实用新型]一种目标物运动监测系统

说明书

本实用新型公开了一种目标物运动监测系统，包括工控机和分别与工控机连接的双目摄像机、3D激光扫描仪以及GNSS/INS组合导航模块；所述工控机对双目视觉数据、激光点云数据和GNSS/INS组合导航模块的测量数据进行融合处理，实时提供目标物相对摄像机的相对位置和姿态，以及目标物相对大地的绝对位置和姿态。本实用新型实现了目标物的非接触式识别及测量，从而大大降低应用场景的限制，增加了目标物运动监测的通用性。同时，由于采用非接触测量，大大降低了检测系统对目标物正常运行的影响。再者，该系统不随目标物共同运动，不受线缆供电或者无线通信等手段的影响，因此大大降低了系统安装的复杂度和运行的稳定性。

技术领域

本实用新型涉及一种基于激光、双目视觉和GNSS/INS的目标物识别、运动监测系统，能够实现目标物智能识别以及位置、姿态的准确感知和监控。

背景技术

目标物识别及运动监测技术能够对目标物进行识别，并感知目标物的运动轨迹和姿态，是掌握目标物实时运动状态的重要方法，也是目标物运动控制的直接依据。目前目标物运动监测常用的手段是目标物位置感知和姿态测量。

按照检测系统与目标物的相对位置关系，运动监测方法分为接触式和非接触式。

目前目标物运动监测方法多为接触式方法，即将测量系统与目标物固连，并且随着目标物共同运动，通过实时感知测量系统的位置和姿态，从而进一步推导出目标物的运动状态。接触式监测方法的优点是监测原理简单、监测系统技术成熟、容易进行系统标定。但是，接触式监测方法不可避免存在以下固有的缺点：

1、应用环境受限

接触式监测方法的安装方式决定了其测量目标物的唯一性，即一台监测系统只能监测与其固连的一个目标物，无法实现多目标物的测量，功能单一。因此，对于多目标物的测量应用，需要多台监测系统共同完成，无形中增加了设备安装工作量和设备投入成本。尤其对于车辆、集装箱监测等需要频繁变换目标物的应用场景，接触式监测方法更是难以完成。

2、对目标物带来影响

由于接触式监测方法需要将监测系统安装于目标物之上，安装过程中不可避免会破坏目标物的原有结构，并且增加的监测系统会改变目标物的原有外形。因此，接触时测量对于一些对结构、外形有严格要求的目标物来说是不可行的。

3、其他

接触式监测系统供电和通信是制约其应用的另一个重要因素，采用线缆形式通信会制约目标物的运动范围，而采用无线通信方法容易受到干扰，也可能会对目标物工作产生潜在影响；接触式监测系统的供电问题也为其应用场景和目标物种类提出了更多限制条件。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型提供了一种用于目标物识别、运动监测的非接触式测量系统，基于双目视觉技术和3D激光扫描技术，利用3D激光扫描仪生成的目标物点云数据以及双目高清摄像机采集的目标物图像数据进行信息融合，完成目标物标记识别，并且计算得到目标物相对摄像机坐标系的实时位置和姿态信息；GNSS/INS组合导航模块测量摄像机的实时位置和姿态，从而提供摄像机坐标系到大地坐标系的实时转换关系；利用上述两组信息，可实时计算出目标物在大地坐标系下的绝对位置和姿态信息。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种目标物运动监测系统，包括工控机和分别与工控机连接的双目摄像机、3D激光扫描仪以及GNSS/INS组合导航模块；所述双目摄像机对目标物进行实时拍摄，得到双目视觉数据并传送给工控机；所述3D激光扫描仪对目标进行扫描，获得激光点云数据并传送给工控机；所述GNSS/INS组合导航模块测量双目摄像机的实时位置和姿态，并将测量数据传送给工控机；所述工控机对双目视觉数据、激光点云数据和GNSS/INS组合导航模块的测量数据进行融合处理，实时提供目标物相对摄像机的相对位置和姿态，以及目标物相对大地的绝对位置和姿态。