一种激光扫描仪反射面参数的标定方法
【专利摘要】本发明提供了一种激光扫描仪反射面参数的标定方法，该方法包括：选取激光扫描仪多个反射面中的其中一个反射面作为参考反射面，其余的反射面作为待标定反射面；利用激光扫描仪分别测量得到参考反射面和待标定反射面对应的所述被测物体的点云数据；其中，每一份点云数据均与反射面的参数一一对应；按照预设步距间隔对待标定反射面的参数进行叠加调整，直至根据叠加调整后的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据与参考反射面对应的点云数据符合预设要求时，得到待标定反射面的标定参数，上述方法能够自动的对待标定反射面的参数进行标定，省时省力，且标定后的反射面参数的精确度较高，进一步使得激光测量结果也比较精确。
【专利说明】
一种激光扫描仪反射面参数的标定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及测绘信息技术领域，具体而言，涉及一种激光扫描仪反射面参数的标 定方法。
【背景技术】
[0002] 激光扫描仪作为测绘地理信息行业内重要的采集数据设备，其利用三维激光扫描 技术，能够快速获取地面特征点的三维坐标信息（即点云数据）。另外，激光扫描仪根据载体 的不同可分为:地面三维激光扫描仪、车载三维激光扫描仪及机载三维激光扫描仪等激光 扫描仪，且上述任意一种激光扫描仪均需要采用反射镜改变激光的反射方向，且利用反射 镜的转动测量得到整个被测物体的三维坐标信息。为了更大程度的增加点云数据采集的密 度，现有的激光扫描仪将反射镜的反射面设置为多个。
[0003] 然而，在激光扫描仪生产过程中，由于加工和安装误差，实际的反射镜尺寸、夹角、 旋转轴的位置与理论设计值之间有偏差。如果按照理论设计值进行被测物体坐标的解算， 则由各个反射面反射出去的激光测量到的同一被测物体的坐标是不相等的，这样各个反射 面测量得到的点云叠加在一起会出现物体不重合的现象。为了消除这一现象，需要将反射 镜各个面的实际尺寸、夹角和位置参数通过一些方法检校得到，并应用到点云坐标解算中 去，这一过程就是对反射面参数的标定。
[0004] 以三个反射面的反射镜为例，现有反射面参数的标定方法是用三维空间平面方程 来表示各个反射面的实际尺寸、夹角和位置。首先需要对反射面进行编号。如图1，三个反射 面分别编号为1、2、3。
[0005] 考虑到原点不在1、2、3号反射面上，所以它们的平面方程可表示为：
[0006] aix+biy+ciz = l
[0007] a2X+b2y+C2Z = l
[0008] a3X+b3y+C3Z = l
[0009] 根据光学和机械结构设计，（aibidhw,2,3)的理论设计值是已知的。在解算点云 坐标的过程中，先将这些理论设计值代入进行解算，得到各个反射面测量的点云，再对( ai， 3)的值进行人工调整，使得各个反射面测量的点云物体能重合。
[0010] 发明人在研究中发现，现有技术中的反射面参数的标定方法，采用人工方式进行 参数调整，费时费力，且由于点云是否重合依赖于人眼的直观判断，使得标定的精确度较 差，从而导致后续的激光测量结果同样不精确。
【发明内容】
[0011] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光扫描仪反射面参数的标定方法，能够 自动的对反射面参数进行标定，省时省力，且标定后的反射面参数具有较高的精确度，进一 步使得激光测量结果也比较精确。
[0012] 第一方面，本发明实施例提供了一种激光扫描仪反射面参数的标定方法，包括激 光扫描仪和被测物体，其中，所述激光扫描仪包括多个反射面;所述方法包括：
[0013] 选取其中一个所述反射面作为参考反射面，其余的所述反射面作为待标定反射 面；
[0014] 利用所述激光扫描仪分别测量得到所述参考反射面和所述待标定反射面对应的 所述被测物体的点云数据;其中，每一份所述点云数据均与反射面的参数一一对应；
[0015] 按照预设步距间隔对所述待标定反射面的参数进行叠加调整，直至根据叠加调整 后的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据与所述参考反射面对应的点云数据符合 预设要求时，得到所述待标定反射面的标定参数。
[0016] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，利 用所述激光扫描仪分别测量得到所述参考反射面和所述待标定反射面对应的所述被测物 体的点云数据，包括：
[0017] 所述激光扫描仪向所述被测物体发射第一激光信号；
[0018] 利用所述参考反射面或所述待标定反射面接收所述被测物体反射的第二激光信 号；
[0019] 根据发送所述第一激光信号对应的第一时间与接收所述第二激光信号对应的第 二时间之间的时间差，计算得到所述参考反射面或所述待标定反射面对应的所述被测物体 的点云数据。
[0020] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根 据叠加调整后的待标定反射面的参数重新计算出点云数据，包括：
[0021] 根据所述待标定反射面的参数、所述待标定反射面对应的点云数据及其原始观测 数据之间的函数关系，对所述待标定反射面对应的点云数据进行反向查找，得到所述待标 定反射面对应的原始观测数据；
[0022] 按照预设步距间隔对所述待标定反射面的参数进行叠加调整；
[0023] 将叠加调整后的待标定反射面的参数和所述原始观测数据代入到所述函数关系 中，重新计算出对应的点云数据。
[0024] 结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种 可能的实施方式，其中，待标定反射面的标定参数通过如下步骤获取：
[0025] 按照预设步距间隔对所述待标定反射面的参数进行第一叠加调整；
[0026]利用迭代最近点ICP算法对所述参考反射面对应的点云数据和第一叠加调整后的 待标定反射面的参数重新计算出的点云数据进行配准处理，得到配准处理后的第一平移旋 转参数；
[0027]按照预设步距间隔对所述待标定反射面的参数进行循环的叠加调整，直至第二叠 加调整后的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据经过配准处理后得到的第二平移 旋转参数与所述第一平移旋转参数的差值符合预设阈值时，停止对所述待标定反射面的参 数的叠加调整以得到待标定反射面的标定参数。
[0028]结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种 可能的实施方式，其中，利用迭代最近点ICP算法对所述参考反射面对应的点云数据和叠加 调整后的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据进行配准处理，包括：
[0029]分别对所述参考反射面对应的点云数据的三维直角坐标和叠加调整后的待标定 反射面的参数重新计算出的点云数据的三维直角坐标进行极坐标的转换处理；
[0030] 利用ICP算法对转换处理后的所述参考反射面对应的点云数据和叠加调整后的待 标定反射面的参数重新计算出的点云数据进行配准处理。
[0031] 结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种 可能的实施方式，其中，点云数据所对应的三维直角坐标按照如下公式进行极坐标的转换 处理：
[0035] 其中，（Χ、γ、ζ)对应于所述点云数据的三维直角坐标;(φ、θ、γ)对应于所述点 云数据的极坐标。
[0036] 结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种 可能的实施方式，其中，还包括：
[0037]对所述待标定反射面的标定参数对应的点云数据和所述参考反射面对应的点云 数据进行叠加处理，得到叠加处理后的所述被测物体的点云数据。
[0038] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所 述反射面为三个;三个所述反射面围成三棱柱，且镜面朝外设置。
[0039] 结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种 可能的实施方式，其中，选取其中一个所述反射面作为参考反射面，其余的所述反射面作为 待标定反射面，包括：
[0040] 通过垂直式光栅传感器测量所述三棱柱绕其中心轴进行旋转运动的旋转角度；
[0041] 在所述旋转角度达到预设角度时，选取其中一个所述反射面作为参考反射面，其 余的所述反射面作为待标定反射面。
[0042] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所 述激光扫描仪为三维激光扫描仪。
[0043] 本发明实施例提供的激光扫描仪反射面参数的标定方法，与现有技术中的反射面 参数的标定方法，采用人工方式进行参数调整，费时费力，且标定的精确度较差，导致后续 的激光测量结果同样不精确相比，其首先选取激光扫描仪多个反射面中的其中一个反射面 作为参考反射面，其余的反射面作为待标定反射面，然后再利用激光扫描仪分别测量得到 参考反射面和待标定反射面对应的被测物体的点云数据;其中，每一份点云数据均与反射 面的参数一一对应，最后按照预设步距间隔对待标定反射面的参数进行叠加调整，直至根 据叠加调整后的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据与参考反射面对应的点云数 据符合预设要求时，得到待标定反射面的标定参数，可见，上述方法能够自动的对待标定反 射面的参数进行标定，省时省力，且标定后的反射面参数的精确度较高，进一步使得激光测 量结果也比较精确。
[0044]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合 所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0045] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对 范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。
[0046] 图1示出了传统的反射面参数的标定方法中反射面标号的示意图；
[0047] 图2示出了本发明实施例所提供的一种激光扫描仪反射面参数的标定方法的流程 图；
[0048] 图3示出了本发明实施例所提供的另一种激光扫描仪反射面参数的标定方法的流 程图；
[0049] 图4示出了本发明实施例所提供的另一种激光扫描仪反射面参数的标定方法的流 程图；
[0050] 图5示出了本发明实施例所提供的另一种激光扫描仪反射面参数的标定方法的流 程图；
[0051] 图6示出了本发明实施例所提供的另一种激光扫描仪反射面参数的标定方法的流 程图；
[0052]图7示出了本发明实施例所提供的一种激光扫描仪反射面参数的标定方法的点云 置加效果图；
[0053] 图8示出了本发明实施例所提供的另一种激光扫描仪反射面参数的标定方法的流 程图。
【具体实施方式】
[0054] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅 是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实 施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的 实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实 施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所 有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0055] 考虑到现有技术中的反射面参数的标定方法，采用人工方式进行参数调整，费时 费力，且由于点云是否重合依赖于人眼的直观判断，使得标定的精确度较差，从而导致后续 的激光测量结果同样不精确。基于此，本发明实施例提供了一种激光扫描仪反射面参数的 标定方法，能够自动的对反射面参数进行标定，省时省力，且利用计算机代替人眼对点云是 否重合进行判断，标定后的反射面参数具有较高的精确度，进一步使得激光测量结果也比 较精确。
[0056] 参见图2所述的本发明实施例提供的激光扫描仪反射面参数的标定方法的流程 图，所述方法具体包括如下步骤：
[0057] S101、选取其中一个反射面作为参考反射面，其余的反射面作为待标定反射面；
[0058]具体的，对于激光扫描仪的多个反射面而言，本发明实施例可以根据用户的需要 进行参考反射面的选取，也可以根据相关仪器(如垂直式光栅传感器)选取出参考反射面， 通常来讲，参考反射面只有一个，且作为基础反射面，其他的反射面将作为待标定反射面进 行后续的标定处理。
[0059] S102、利用激光扫描仪分别测量得到参考反射面和待标定反射面对应的被测物体 的点云数据;其中，每一份点云数据均与反射面的参数一一对应；
[0060] 具体的，考虑到地面三维激光扫描仪具有测量精度高、成本低、测试速度快、采集 到点云数目多、测量效率高等优良特性，本发明实施例所提供的激光扫描仪反射面参数的 标定方法中优选采用地面三维激光扫描仪。本发明实施例中以海达数云HS系列地面激光扫 描仪作为待标定激光扫描仪。
[0061] 上述激光扫描仪通过发射激光扫描获取被测物体表面的三维坐标，具体的，其根 据光脉冲在被摄场景中的传播和反射时间获取场景中个点的距离信息，然后再根据结构光 由经过像点和相机光心的直线与光平面的交点得到被测物体各个点的三维坐标。
[0062] 另外，对于上述参考反射面和待标定反射面而言，由于其反射面的参数、反射面对 应的点云数据及其原始观测数据之间符合预设函数关系，则在原始观测数据不变时，点云 数据随着反射面的参数而发生动态变化，即每一份点云数据均与反射面的参数一一对应。 [0063] S103、按照预设步距间隔对待标定反射面的参数进行叠加调整，直至根据叠加调 整后的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据与参考反射面对应的点云数据符合预 设要求时，得到待标定反射面的标定参数。
[0064] 具体的，对于待标定反射面而言，根据预设步距间隔对其反射面的参数进行叠加 调整，直至根据叠加调整后的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据与参考反射面对 应的点云数据符合预设要求时，停止对待标反射面的参数进行调整，从而得到待标定反射 面的标定参数。
[0065] 其中，上述预设要求是指叠加调整后的待标定反射面的参数对应的点云数据和参 考反射面对应的点云数据之间的ICP(Iterative Closest Points，迭代最近点）结果的变 化值小于预设阈值。同时，为了便于上述ICP算法的实现，本发明实施例中优选的将被测目 标选取为表面几何特征明显或表面凹凸明显的物体，或者表面存在连续重复的镂空结构的 物体。
[0066] 本发明实施例提供的激光扫描仪反射面参数的标定方法，与现有技术中的反射面 参数的标定方法，采用人工方式进行参数调整，费时费力，且标定的精确度较差，导致后续 的激光测量结果同样不精确相比，其首先选取激光扫描仪多个反射面中的其中一个反射面 作为参考反射面，其余的反射面作为待标定反射面，然后再利用激光扫描仪分别测量得到 参考反射面和待标定反射面对应的被测物体的点云数据;其中，每一份点云数据均与反射 面的参数一一对应，最后按照预设步距间隔对待标定反射面的参数进行叠加调整，直至根 据叠加调整后的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据与参考反射面对应的点云数 据符合预设要求时，得到待标定反射面的标定参数，可见，上述方法能够自动的对待标定反 射面的参数进行标定，省时省力，且标定后的反射面参数的精确度较高，进一步使得激光测 量结果也比较精确。
[0067]为了更好的生成被测物体的点云数据，上述S102的生成过程，具体通过如下步骤 实现，参见图3所示的流程图，所述方法还包括：
[0068] S201、激光扫描仪向被测物体发射第一激光信号；
[0069] S202、利用参考反射面或待标定反射面接收被测物体反射的第二激光信号；
[0070] S203、根据发送第一激光信号对应的第一时间与接收第二激光信号对应的第二时 间之间的时间差，计算得到参考反射面或待标定反射面对应的被测物体的点云数据。
[0071 ]具体的，上述激光扫描仪首先周期性的驱动自身包括的激光二极管向被测物体发 射第一激光信号，然后由参考反射面或待标定反射面接收被测物体后向反射的第二激光信 号，最后利用稳定的石英时钟对发送第一激光信号对应的第一时间和接收第二激光信号对 应的第二时间的时间差作计数，并通过相关微电脑处理原始数据，从而计算出采样点的空 间距离，通过传动装置的扫描运动，完成对被测物体的全方位扫描，进一步获取得到被测物 体表面的点云数据。
[0072] 考虑到在对待标定反射面的参数进行叠加调整时，需要根据叠加调整后重新计算 出的点云数据对参考反射面对应的点云数据进行分析判断，以得到最终的待标定反射面的 标定参数，在上述整个标定过程中，参考反射面对应的点云数据不变，待标定反射面的参数 叠加调整后对应的点云数据将动态变化，可见，根据叠加调整后的待标定反射面的参数重 新计算出点云数据是本发明实施例所提供的激光扫描仪反射面参数的标定方法中的重要 环节，参见图4，其通过如下步骤进一步实现：
[0073] S301、根据待标定反射面的参数、待标定反射面对应的点云数据及其原始观测数 据之间的函数关系，对待标定反射面对应的点云数据进行反向查找，得到待标定反射面对 应的原始观测数据；
[0074] S302、按照预设步距间隔对待标定反射面的参数进行叠加调整；
[0075] S303、将叠加调整后的待标定反射面的参数和原始观测数据代入到函数关系中， 重新计算出对应的点云数据。
[0076]具体的，首先根据被测物体的点云坐标(X，Y，Z)遍历原始观测文件，反向查找到原 始观测值(hAngle，vAngle，range)。点云坐标与原始观测值的数学关系为：
[0077] (X,Y,Z)=F(hAngle,vAngle, range,ai ,bi, Ci, other) (1)
[0078] 其中，hAngle为原始水平角观测值，vAngle为原始垂直角观测值，range为原始距 离观测值，为反射面参数，对应于反射面的实际尺寸、夹角和位置等参数，other为 扫描仪其他标定参数。
[0079] 那么，根据上述分析，可以得知待标定反射面对应的原始观测数据。对于待标定反 射面的原始参数(a^b^d)而言，按照预设步距间隔进行叠加调整，且每经过一次叠加调 整，均将叠加调整后的待标定反射面的参数代入上述公式（1)中，重新计算出对应的点云数 据。
[0080] 其中，上述预设步距间隔优选为0.001，且每次叠加调整时，对于三个反射面参数 均同步递增一个步距间隔。
[0081] 为了获取待标定反射面的标定参数，上述获取过程，具体通过如下步骤实现，参见 图5所示的流程图，所述方法还包括：
[0082] S401、按照预设步距间隔对待标定反射面的参数进行第一叠加调整；
[0083] S402、利用迭代最近点ICP算法对参考反射面对应的点云数据和第一叠加调整后 的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据进行配准处理，得到配准处理后的第一平移 旋转参数；
[0084] S403、按照预设步距间隔对待标定反射面的参数进行循环的叠加调整，直至第二 叠加调整后的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据经过配准处理后得到的第二平 移旋转参数与第一平移旋转参数的差值符合预设阈值时，停止对待标定反射面的参数的叠 加调整以得到待标定反射面的标定参数。
[0085] 具体的，根据不同用户的不同需求，待标定反射面的标定参数的获取一般需要多 次叠加调整。本发明实施例所提供的激光扫描仪反射面参数的标定方法对叠加调整的次数 进行了进一步的限定。首先按照预设步距间隔对待标定反射面的参数进行第一叠加调整， 再者利用ICP算法对参考反射面对应的点云数据和第一叠加调整后的待标定反射面的参数 重新计算出的点云数据找出两个点集的空间变化，以使得它们能够空间匹配，使得它们能 够匹配的是第一平移旋转参数，然后按照预设步距间隔对待标定反射面的参数进行循环的 叠加调整，直至在第二叠加调整后的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据和参考反 射面对应的点云数据经过配准处理后得到的第二平移旋转参数与第一平移旋转参数的差 值符合预设阈值时，停止对待标定反射面的参数的叠加调整以得到待标定反射面的标定参 数。其中，上述预设阈值优选为1. Of8。
[0086] 为了便于模拟人眼对点云重合的观察，本发明实施例所提供的激光扫描仪反射面 参数的标定方法中还对点云数据的三维直角坐标进行极坐标的转换，参见图6，上述利用迭 代最近点ICP算法对参考反射面对应的点云数据和叠加调整后的待标定反射面的参数重新 计算出的点云数据进行配准处理，具体通过如下步骤进行实现：
[0087] S501、分别对参考反射面对应的点云数据的三维直角坐标和叠加调整后的待标定 反射面的参数重新计算出的点云数据的三维直角坐标进行极坐标的转换处理；
[0088] S502、利用ICP算法对转换处理后的参考反射面对应的点云数据和叠加调整后的 待标定反射面的参数重新计算出的点云数据进行配准处理。
[0089]具体的，考虑到人工调整参数方法中，需要将点云在计算机三维引擎中显示，同时 将观察点固定在原点处对各个反射面点云进行观察，调整参数时可以比较直观的看到重合 情况的变化。而这种观察方法实际就是在极坐标中进行判断点云是否重合。基于此，本发明 实施例中在进行ICP算法处理之前首先进行坐标系的转换，则ICP输入坐标不再是传统直角 坐标(Χ、γ、ζ)，而是极坐标(φ、θ、γ)，且φ为目标点与扫描仪坐标系原点连线的水平角，Θ 为垂直夹角，γ为目标点与原点的距离。一般情况下ICP计算的结果为平移参数(d X，dy，dz) 和旋转角(yaw,pitch，roll)，表示两份点云数据之间的相对位置和姿态关系。在此步骤中 由于输入值为极坐标，所以其结果不是一般情况下的物理意义，仅仅表示的是人眼直观观 察两份点云数据之间的水平方向的旋转角度，以及垂直方向的旋转角度。但每一次调整反 射面参数再进行ICP计算的结果与上一次的结果变化量可以作为迭代结束的条件，当这一 变化量足够小的时候可认为迭代完成。
[0090]其中，点云数据所对应的三维直角坐标按照如下公式进行极坐标的转换处理：
[0091 ] φ=&/?χ\2 (J7, X)
[0092] 0=atan2 (Ζ,^Χ2 + Yz)
[0093] + +
[0094] 其中，（Χ、Υ、Ζ)对应于点云数据的三维直角坐标；（φ、θ、γ)对应于点云数据的 极坐标。
[0095] 本发明实施例所提供的激光扫描仪反射面参数的标定方法还对待标定反射面的 标定参数对应的点云数据和参考反射面对应的点云数据进行叠加处理，得到叠加处理后的 被测物体的点云数据。参见图7所示的参考反射面和标定后的待标定反射面所对应的点云 数据的一个叠加效果图，可见，本发明实施例所提供的激光扫描仪反射面参数的标定方法 得到的各个反射面的点云数据所对应的点云物体是相互重合的，从而从侧面论证了本发明 所实现的标定方法的有效性和精确性。
[0096] 本发明所提供的激光扫描仪反射面参数的标定方法采用的激光扫描仪的反射面 为多个。考虑到三个反射面所对应的激光扫描仪的实用性，本发明实施例中的反射面优选 为三个，三个反射面的镜面均朝外设置，且围成三棱柱。
[0097] 对于上述三个反射面而言，为了更好选取参考反射面，参见图8所示的流程图，上 述选取过程具体通过如下步骤实现：
[0098] S601、通过垂直式光栅传感器测量三棱柱绕其中心轴进行旋转运动的旋转角度；
[0099] S602、在旋转角度达到预设角度时，选取其中一个反射面作为参考反射面，其余的 反射面作为待标定反射面。
[0100] 本发明实施例提供的激光扫描仪反射面参数的标定方法，与现有技术中的反射面 参数的标定方法，采用人工方式进行参数调整，费时费力，且标定的精确度较差，导致后续 的激光测量结果同样不精确相比，其首先选取激光扫描仪多个反射面中的其中一个反射面 作为参考反射面，其余的反射面作为待标定反射面，然后再利用激光扫描仪分别测量得到 参考反射面和待标定反射面对应的被测物体的点云数据;其中，每一份点云数据均与反射 面的参数一一对应，最后按照预设步距间隔对待标定反射面的参数进行叠加调整，直至根 据叠加调整后的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据与参考反射面对应的点云数 据符合预设要求时，得到待标定反射面的标定参数，可见，上述方法能够自动的对待标定反 射面的参数进行标定，省时省力，且标定后的反射面参数的精确度较高，进一步使得激光测 量结果也比较精确。
[0101] 本发明实施例所提供的进行激光扫描仪反射面参数的标定方法的计算机程序产 品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前 面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
[0102] 在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方 式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻 辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可 以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间 的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连 接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0103] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显 示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个 网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目 的。
[0104] 另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可 以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0105] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以 存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说 对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计 算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个 人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。 而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(R0M，Read-0nly Memory)、随机存取存 储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0106] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一 个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语"第 一"、"第二"、"第三"等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0107]最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的【具体实施方式】，用以说明本发明 的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发 明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员 在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻 易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使 相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护 范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种激光扫描仪反射面参数的标定方法，包括激光扫描仪和被测物体，其特征在于， 所述激光扫描仪包括多个反射面;所述方法包括： 选取其中一个所述反射面作为参考反射面，其余的所述反射面作为待标定反射面； 利用所述激光扫描仪分别测量得到所述参考反射面和所述待标定反射面对应的所述 被测物体的点云数据;其中，每一份所述点云数据均与反射面的参数一一对应； 按照预设步距间隔对所述待标定反射面的参数进行叠加调整，直至根据叠加调整后的 待标定反射面的参数重新计算出的点云数据与所述参考反射面对应的点云数据符合预设 要求时，得到所述待标定反射面的标定参数。2. 根据权利要求1所述的激光扫描仪反射面参数的标定方法，其特征在于，利用所述激 光扫描仪分别测量得到所述参考反射面和所述待标定反射面对应的所述被测物体的点云 数据，包括： 所述激光扫描仪向所述被测物体发射第一激光信号； 利用所述参考反射面或所述待标定反射面接收所述被测物体反射的第二激光信号； 根据发送所述第一激光信号对应的第一时间与接收所述第二激光信号对应的第二时 间之间的时间差，计算得到所述参考反射面或所述待标定反射面对应的所述被测物体的点 云数据。3. 根据权利要求1所述的激光扫描仪反射面参数的标定方法，其特征在于，根据叠加调 整后的待标定反射面的参数重新计算出点云数据，包括： 根据所述待标定反射面的参数、所述待标定反射面对应的点云数据及其原始观测数据 之间的函数关系，对所述待标定反射面对应的点云数据进行反向查找，得到所述待标定反 射面对应的原始观测数据； 按照预设步距间隔对所述待标定反射面的参数进行叠加调整； 将叠加调整后的待标定反射面的参数和所述原始观测数据代入到所述函数关系中，重 新计算出对应的点云数据。4. 根据权利要求3所述的激光扫描仪反射面参数的标定方法，其特征在于，待标定反射 面的标定参数通过如下步骤获取： 按照预设步距间隔对所述待标定反射面的参数进行第一叠加调整； 利用迭代最近点ICP算法对所述参考反射面对应的点云数据和第一叠加调整后的待标 定反射面的参数重新计算出的点云数据进行配准处理，得到配准处理后的第一平移旋转参 数； 按照预设步距间隔对所述待标定反射面的参数进行循环的叠加调整，直至第二叠加调 整后的待标定反射面的参数重新计算出的点云数据经过配准处理后得到的第二平移旋转 参数与所述第一平移旋转参数的差值符合预设阈值时，停止对所述待标定反射面的参数的 叠加调整以得到待标定反射面的标定参数。5. 根据权利要求4所述的激光扫描仪反射面参数的标定方法，其特征在于，利用迭代最 近点ICP算法对所述参考反射面对应的点云数据和叠加调整后的待标定反射面的参数重新 计算出的点云数据进行配准处理，包括： 分别对所述参考反射面对应的点云数据的三维直角坐标和叠加调整后的待标定反射 面的参数重新计算出的点云数据的三维直角坐标进行极坐标的转换处理； 利用ICP算法对转换处理后的所述参考反射面对应的点云数据和叠加调整后的待标定 反射面的参数重新计算出的点云数据进行配准处理。6. 根据权利要求5所述的激光扫描仪反射面参数的标定方法，其特征在于，点云数据所 对应的三维直角坐标按照如下公式进行极坐标的转换处理：其中，（X、Y、Z)对应于所述点云数据的三维直角坐标；（φ、θ、γ )对应于所述点云数据的 极坐标。7. 根据权利要求6所述的激光扫描仪反射面参数的标定方法，其特征在于，还包括： 对所述待标定反射面的标定参数对应的点云数据和所述参考反射面对应的点云数据 进行叠加处理，得到叠加处理后的所述被测物体的点云数据。8. 根据权利要求1所述的激光扫描仪反射面参数的标定方法，其特征在于，所述反射面 为三个;三个所述反射面围成三棱柱，且镜面朝外设置。9. 根据权利要求8所述的激光扫描仪反射面参数的标定方法，其特征在于，选取其中一 个所述反射面作为参考反射面，其余的所述反射面作为待标定反射面，包括： 通过垂直式光栅传感器测量所述三棱柱绕其中心轴进行旋转运动的旋转角度； 在所述旋转角度达到预设角度时，选取其中一个所述反射面作为参考反射面，其余的 所述反射面作为待标定反射面。10. 根据权利要求1所述的激光扫描仪反射面参数的标定方法，其特征在于，所述激光 扫描仪为三维激光扫描仪。
【文档编号】G01M11/02GK106017873SQ201610567464
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月19日
【发明人】杨晶, 汪开理, 龚书林, 刘守军, 胡庆武, 余建伟, 毛庆洲, 姚立, 骆朝亮
【申请人】武汉海达数云技术有限公司