[发明专利]激光雷达移动测量系统的快速标定方法

说明书

本发明提供一种激光雷达移动测量系统的快速标定方法，包括以下步骤：将具有惯性导航系统、卫星导航系统和激光扫描雷达系统的移动测量系统在具有形状规则的建筑物的十字路口多次采集激光雷达数据；根据惯性导航系统、卫星导航系统和激光扫描雷达系统采集的数据联合解算点云；将基于激光雷达坐标系的原始点云转换为基于载体坐标系的成果点云；在转换过程中调整姿态角，分别根据翻滚角、航向角和俯仰角调整载体坐标系的点云，补偿各次采集的点云的姿态角误差；通过以上步骤实现激光雷达移动测量系统的快速标定。通过采用以上的方案，不需要建立高精度控制场，不需要人工选取大量控制点，简便快速，能够人工和自动相结合，确保标定参数的正确性。

技术领域

本发明涉及移动测量领域，特别是一种激光雷达移动测量系统的快速标定方法。

背景技术

移动测量系统作为一种采集空间三维信息的技术手段，在数字城市、无人驾驶、地形图测绘等领域有着广泛的应用。移动测量系统包含有多种传感器，采集到的数据有惯性导航系统(以下简称INS)数据、卫星导航系统(以下简称GNSS)数据、激光雷达数据、里程编码器数据、影像数据等。如何获得传感器之间精确的相对位置和姿态关系并将多种传感器数据融合处理，是得到高精度点云的关键问题。激光雷达移动测量系统标定主要是为了获得激光雷达与惯性导航系统之间的相对位置和姿态关系。相对位置和姿态关系用T、R来表示，其中，T代表相对位置矢量，由三维坐标系三个方向的平移量(tx，ty，tz)构成；R代表姿态旋转矩阵，由三个旋转角(航向角yaw，俯仰角pitch，翻滚角roll)的三角函数来构成。故标定参数实际是三个方向的平移量(tx，ty，tz)和三个旋转角(yaw，pitch，roll)总共6个参数。张海啸，钟若飞，孙海丽.顾及平面特征的车载激光扫描系统外参数标定法，提出通过采集不同车行方向的同一区域的点云数据，提取平面特征数据并进行平面特征数据的自动化配准，对多个不同角度的平面特征的共同检校，实现三维空间中不同车行方向采集的相同地物点云的重合，最终完成系统外参数的标定的方法。试验结果显示，该方法对车载激光扫描系统外参数的标定实现了自动化，减少人工参与且达到了较高的检校精度。但是该方案仍存在计算量大，标定速度较慢的问题，每次标定需要花费大量的时间。官云兰，程效军，施贵刚等，提出一种稳健的点云数据平面拟合方法，该法以特征值法为基础，通过利用一定的准则删除点云数据中的粗差或异常值，从而获得稳健的平面参数估计值.在实验中，分别利用最小二乘法、特征值法和该稳健特征值法对点云数据进行拟合，结果显示该法能克服异常值的影响，得到可靠的平面参数估值，具有稳健性。闫利，刘华，陈长军，曹亮等提出了一种无地面控制点的车载激光扫描系统外标定方法，该方法利用车载激光扫描系统对同一地物多次扫描的激光点云需重合作为约束条件，使用L M(L e v e n b e r g-M a r g u ar d t)最优化算法解算标定参数，使用该方法对车载激光扫描系统进行了外标定，并用实测控制点验证了标定后系统的定位精度。但是上述的方案均涉及较多参数的运算，效率较低。中国专利文献CN 110221275 A记载了一种激光雷达与相机之间的标定方法和装置，通过获取旋转矢量和平移矢量计算图像与点云之间的重合度，该方案需要设定一个标定板，操作较为麻烦，而且受场地空间的限制，也难以获得较高精度的标定参数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种激光雷达移动测量系统的标定方法，在符合，能够无需设立额外的标定装置，并且能够快速对激光雷达系统进行标定。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种激光雷达移动测量系统的快速标定方法，包括以下步骤：

S 1、将具有惯性导航系统、卫星导航系统和激光扫描雷达系统的移动测量系统在具有形状规则的建筑物的十字路口多次采集激光雷达数据；

S2、根据惯性导航系统、卫星导航系统和激光扫描雷达系统采集的数据联合解算点云；

将基于激光雷达坐标系的原始点云转换为基于载体坐标系的成果点云；

在转换过程中调整姿态角，分别根据翻滚角、航向角和俯仰角调整载体坐标系的点云，补偿各次采集的点云的姿态角误差；