[发明专利]一种激光摄像装置的姿态矫正方法和系统

权利要求书

1.一种激光摄像装置的姿态矫正方法，其特征在于，包括步骤：

通过激光摄像装置采集参考平面的激光数据集；

将所述激光数据集转化为三维空间下的坐标数据集；

通过预设算法对所述坐标数据集进行处理得所述参考平面的拟合参数；

根据所述拟合参数计算所述激光摄像装置相对于所述参考平面的相关参数；

根据预设度量指标选取最优相关参数；

根据所述最优相关参数对所述激光摄像装置姿态进行调整；

所述“根据所述拟合参数计算所述激光摄像装置相对于所述参考平面的相关参数”，具体还包括步骤：

设平面方程ax+by+cz＝d,且a²+b²+c²＝1，平面法向量w＝(a,b,c)，平面上与y轴交点则激光摄像装置相对于初始位置的水平旋转角度为垂直旋转角度为激光摄像装置到激光点的距离

其中参数T为矩阵转置的符号。

2.根据权利要求1所述的一种激光摄像装置的姿态矫正方法，其特征在于，所述“通过预设算法对所述坐标数据集进行处理得所述参考平面的拟合参数”，具体还包括步骤：

通过结合曲率和特征值的拟合平面算法对所述坐标数据集进行拟合，得所述参考平面的拟合参数。

3.根据权利要求2所述的一种激光摄像装置的姿态矫正方法，其特征在于，所述“通过结合曲率和特征值的拟合平面算法对所述坐标数据集进行拟合，得所述参考平面的拟合参数”，具体还包括步骤：

计算三维空间各点邻域的曲率，选出曲率符合预设条件的点；

通过基于剔除粗差的特征值法拟合平面；

选取拟合精度最高的一组平面参数作为结果。

4.根据权利要求3所述的一种激光摄像装置的姿态矫正方法，其特征在于，所述“计算三维空间各点邻域的曲率”，具体还包括步骤：

通过KNN算法或kd-tree算法对每个数据点建立局部k阶邻域结构N；

对每个k阶邻域建立3×3邻域协方差矩阵Cov；

计算邻域协方差矩阵的特征值λ_i,i＝1,2,3；

计算每个点的邻域曲率Cur。

5.根据权利要求1所述的一种激光摄像装置的姿态矫正方法，其特征在于，所述“将所述激光数据集转化为三维空间下的坐标数据集”前，具体还包括步骤：

对所述激光数据集进行处理剔除异常数据。

6.根据权利要求1所述的一种激光摄像装置的姿态矫正方法，其特征在于，所述“将所述激光数据集转化为三维空间下的坐标数据集”，具体还包括步骤：

由所述激光摄像装置为坐标原点建立三维空间坐标系，已知激光摄像装置的水平旋转角度α、垂直旋转角度β和激光摄像装置到激光点的距离d，水平旋转矩阵A，垂直旋转矩阵B，距离变换矩阵C，则三维空间下的坐标D为：D＝(AB)^-1C，

其中

7.根据权利要求1所述的一种激光摄像装置的姿态矫正方法，其特征在于，所述“根据预设度量指标选取最优相关参数”，具体还包括步骤：

重复步骤“通过预设算法对所述坐标数据集进行处理得所述参考平面的拟合参数；根据所述拟合参数计算所述激光摄像装置相对于所述参考平面的相关参数”直至获得符合预设度量指标的最优相关参数。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种激光摄像装置的姿态矫正方法，其特征在于，所述激光数据集包括：多个激光点数据；

所述激光点数据包括：激光摄像装置的水平旋转角度、激光摄像装置的垂直旋转角度和激光摄像装置到所述参考平面上激光点的距离；

所述三维空间以激光摄像装置为坐标原点，激光发射的反方向为Z轴，Y轴指向地面，X轴根据空间坐标系右手法则确定。

9.一种激光摄像装置的姿态矫正系统，其特征在于，包括：激光摄像装置和服务器；

所述激光摄像装置用于：采集参考平面的激光数据集，并发送所述激光数据集至所述服务器；

所述服务器用于：将所述激光数据集转化为三维空间下的坐标数据集；通过预设算法对所述坐标数据集进行处理得所述参考平面的拟合参数；根据所述拟合参数计算所述激光摄像装置相对于所述参考平面的相关参数；根据预设度量指标选取最优相关参数；根据所述最优相关参数对所述激光摄像装置姿态进行调整；

所述服务器还用于：

设平面方程ax+by+cz＝d,且a²+b²+c²＝1，平面法向量w＝(a,b,c)，平面上与y轴交点则激光摄像装置相对于初始位置的水平旋转角度为垂直旋转角度为激光摄像装置到激光点的距离

其中参数T为矩阵转置的符号。