机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校方法及系统与流程

技术特征：

1.一种机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，利用原始安置参数对移动测量系统进行解算，得到原始点云；将原始点云作为参考点云，与在同一测图坐标系的同区域高质量点云利用Trimmed ICP方法进行配准，将同一区域总平面特征进行对齐；

步骤2，对机载点云按预设大小划分体素，对体素利用主成分分析方法和随机采样一致性方法进行平面特征的提取以及参数计算，并将原始点云与平面特征进行对应；

步骤3，将激光坐标系轴向与IMU坐标框架轴向对齐，构建虚拟激光坐标系，转换后将安置参数表示为安置偏移量ΔX、ΔY、ΔZ，安置角Δω、Δφ、Δκ；

步骤4，联合步骤2所得平面特征以及对应的原始点观测值，根据平面特征参数，建立观测方程，利用Gauss-Helmert平差模型求解安置参数，实现移动测量系统安置参数检校。

2.根据权利要求1所述机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校方法，其特征在于：步骤1中，根据激光扫描仪采集的激光数据、GNSS/IMU提供的位姿信息以及原始的安置参数，求解出MMS原始点云。

3.根据权利要求1所述机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校方法，其特征在于：步骤1采用Trimmed ICP以MMS为参考点云，将机载点云作为源点云进行配准。

4.根据权利要求1所述基机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校方法，其特征在于：步骤2采用主成分分析方法进行平面特征的提取，包括给定点云体素大小r，将机载点云划分为体素，对已划分的体素进行主成分分析，将体素内的所有点云坐标构建协方差矩阵并做特征值分解；根据矩阵特征值计算几何特征，得到平面特征显著的体素。

5.根据权利要求1所述机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校方法，其特征在于：步骤2采用随机采样一致性方法计算平面特征，包括将在点云空间中采用随机采点的方法，提取特定的几何特征，实现如下，

随机选点后，点云将被划分为平面的内点和外点，迭代至平面的内点残差和最小，得到该体素内的平面对应的所有点；

在三维空间中，平面特征的参数用平面方程表示并求取。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校方法，其特征在于：步骤3采用了虚拟激光单元坐标系，

其中，定义为激光单元坐标系Lu到IMU坐标系的旋转矩阵，其可以由旋转矩阵和得到，其中定义为虚拟激光单元坐标系Lu′到IMU坐标系的旋转矩阵，定义为激光单元坐标系Lu到虚拟激光单元坐标系Lu′的旋转矩阵；

当虚拟激光单元坐标系已近似平行于IMU坐标系，两坐标系间用安置角Δω、Δφ、Δκ关联，表示如下，

设(x′、y′、z′)为激光点在虚拟激光坐标系中的坐标的三分量，考虑到安置偏移量ΔX、ΔY、ΔZ，激光点在测图坐标系中的计算由下式得到，

其中，表示激光点由坐标系统F1的关联到坐标系统F2中的坐标值，表示将向量从坐标系统F1转换到坐标系统F2的旋转矩阵，F1和F2为m、b或Lu，t表示时间，则待求解的安置参数被表达为安置偏移量ΔX、ΔY、ΔZ，以及安置角Δω、Δφ、Δκ。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校方法，其特征在于：步骤4利用Gauss-Helmert平差模型求解安置参数，根据平面特征参数，列立观测方程，实现方式如下，

对于位于平面特征上的激光点(Xi,Yi,Zi)应该满足平面方程，联合步骤2中求得机载点云中稳健的平面特征及其对应的MMS采集的激光点，列立观测方程，并利用Gauss-Helmert平差模型求解安置偏移量ΔX、ΔY、ΔZ以及安置角度参数Δω、Δφ、Δκ。

8.一种机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校系统，其特征在于：用于实现如权利要求1-7任一项所述的一种机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校方法。

9.根据权利要求8所述机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校系统，其特征在于：包括以下模块，

第一模块，用于利用原始安置参数对移动测量系统进行解算，得到原始点云；将原始点云作为参考点云，与在同一测图坐标系的同区域高质量点云利用Trimmed ICP方法进行配准，将同一区域总平面特征进行对齐；

第二模块，用于对机载点云按预设大小划分体素，对体素利用主成分分析方法和随机采样一致性方法进行平面特征的提取以及参数计算，并将原始点云与平面特征进行对应；

第三模块，用于将激光坐标系轴向与IMU坐标框架轴向对齐，构建虚拟激光坐标系，转换后将安置参数表示为安置偏移量ΔX、ΔY、ΔZ，安置角Δω、Δφ、Δκ；

第四模块，用于联合第二模块所得平面特征以及对应的原始点观测值，根据平面特征参数，建立观测方程，利用Gauss-Helmert平差模型求解安置参数，实现移动测量系统安置参数检校。

10.根据权利要求8所述机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校系统，其特征在于：包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如权利要求1-7任一项所述的一种机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校方法。

技术总结
本发明提出一种机载点云辅助的移动测量系统安置参数检校方法及系统，包括利用原始安置参数对移动测量系统进行解算，得到原始点云；将原始点云作为参考点云，与在同一测图坐标系的同区域高质量点云利用Trimmed ICP方法进行配准，将同一区域总平面特征进行对齐；对机载点云按预设大小划分体素，对体素利用主成分分析方法和随机采样一致性方法进行平面特征的提取以及参数计算，并将原始点云与平面特征进行对应；将激光坐标系轴向与IMU坐标框架轴向对齐，构建虚拟激光坐标系，转换后将安置参数表示为安置偏移量和安置角；联合平面特征以及对应的原始点观测值，根据平面特征参数，建立观测方程，利用Gauss‑Helmert平差模型求解安置参数，实现移动测量系统安置参数检校。

技术研发人员：杨必胜;张璐琪;肖建华;李海亭;陈涛;董震;
受保护的技术使用者：武汉大学;武汉市测绘研究院;
技术研发日：2021.10.11
技术公布日：2022.02.01