CN116774191A - 一种pos数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，涉及激光雷达云数据技术领域，现有技术方案主要是以POS数据单独检查轨迹文件；激光雷达点云数据采用LiDAR‑QC、TerraSolid等软件人机交互质检为主,POS数据采用自带软件导出报告检查；机载激光点云数据采用LiDAR‑QC进行逐采样区抽查，或采用TerraSolid进行逐航线的人工质量检查,均属于长时间、低工效的质量检查方案，无法满足激光点云数据获取的飞行时效，本发明结合了POS处理软件、LiDAR‑QC、TerraSolid三者优势，可大幅提高机载激光雷达点云数据获取的飞行反馈效率，满足了机载激光雷达数据获取项目的快速高效现状，规避了数据在后处理过程中发现问题，但是因飞机撤场无法补飞的情况，确保了项目数据的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及激光雷达云数据技术领域，具体为一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置。
背景技术
随着科技的进步，城市规划建设对基础地理信息数据的需求日益增长。近几年，高精度、大范围的城市级机载激光雷达点云数据获取项目在国内广泛开展。针对TB级海量激光点云数据的快速质量检查方案，POS数据和激光雷达点云数据一直都是分开进行质量检查，以软件人机交互的方式为主，由于软件受计算机内存读取的限制，目前为止，仍无法满足快速质检辅助飞行的需求，因而导致机载激光雷达点云数据获取项目总是需要依靠后期补测来弥补前期飞行的质量问题。
对此，中国申请专利号：CN111462073A，公开了一种机载激光雷达点云密度的质量检查方法和装置，涉及机载激光雷达点云数据的质量检查的技术领域，包括获取测区内的点云数据；通过检查窗口在测区进行搜索移动，确定每个检查窗口内的第一点云密度；根据第一点云密度与影像数据确定测区的点云密度不合格目标区域的矢量范围；通过点云密度不合格目标区域的矢量范围的面积和测区面积计算测区的第二点云密度，并根据第二点云密度完成质量检查。该方法在快速实现全测区点云密度的全数检查的基础上，不仅能提高点云密度计算的精度，还能有效提升点云密度的检查效率。
对此，中国申请专利号：CN109948684B，公开了一种激光雷达点云数据标注质量的质检方法、装置及其相关设备。其中，该质检方法包括：获取点云数据；根据预先训练得到的N个分类模型分别对点云数据进行检测，得到点云数据在N个分类模型下的检测分类结果；将点云数据在N个分类模型下的检测分类结果分别与点云数据的标注数据进行比对评估，得到点云数据的N个评估得分；根据N个评估得分，对点云数据的标注质量进行质检。该方法通过计算点云数据的N个评估得分，然后根据评估得分对点云数据的标注质量进行质检，从而可以通过该点云数据的评估得分即可合理的对该点云数据的标注质量进行质检，可以有效缩小“疑似误标、漏标”数据范围，并实现了自动化的找出有问题的数据。
现有技术方案主要是以POS数据单独检查轨迹文件；激光雷达点云数据采用LiDAR-QC、TerraSolid等软件人机交互质检为主,POS数据采用自带软件导出报告检查；机载激光点云数据采用LiDAR-QC进行逐采样区抽查，或采用TerraSolid进行逐航线的人工质量检查,均属于长时间、低工效的质量检查方案，无法满足激光点云数据获取的飞行时效。
针对上述问题，为此，提出一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，解决了背景技术中人工质量检查甚至需要复飞的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，包括防护外壳、POS处理器、总线、点云数据处理器、存储器和通信接口，所述防护外壳的内部嵌入有POS处理器，所述POS处理器的上端连接有存储器，所述存储器的前端安装有通信接口，所述防护外壳的内部还嵌入有点云数据处理器，所述POS处理器和点云数据处理器之间连接有总线；
防护外壳的内部焊接有PCB电路板，该PCB电路板的上端衔接有POS处理器以及点云数据处理器，其中POS处理器和点云数据处理器焊接于防护外壳内部的PCB电路板上；
航线数据模块设置在PCB电路板的上端，PCB电路板的内部还设置有文件提取标定模块和判断模块；
航线数据模块，用于通过采用POS数据中质量检查项记录数据，提取数据中有效质量检查项，包括飞行速度、姿态角度、双向解算精度、GNSS定位精度、IMU精度，因POS数据中含有非航线内数据，该步骤过程中需要将测区航线数据提取出来；
文件提取标定模块，用于提取航线文件，并标定阈值，判断异常情况，判断POS数据质量检查项异常情况，在POS数据中将航迹文件提取出来，并在LiDAR-QC标定阈值；
云数据处理器和PCB电路板的上端还依次设置有截取区域轨迹模块，生成矢量模块和之间模块，三者都连接在PCB电路板上，通信接口的上端还连接有输出装置；
判断模块，用于提取检查项高于设定阈值出现的时间戳；
截取区域轨迹模块，针对问题区域时间戳记录数据，截取轨迹文件；
生成矢量模块对航线覆盖区拟合，生成矢量文件；
质检模块是人机交互快速质检，采用该矢量文件，结合TerraSolid人工质检，机载激光点云数据快速质量检查，输出检查报告。
优选的，提取航线数据模块通过对数据进行接受和读取，原始点云数据存储。
优选的，生成矢量模块中针对轨迹文件在ArcGIS软件中进行航线覆盖区域拟合，并生成航带覆盖范围矢量文件。
优选的，原始点云数据存储至存储器的内部，数据为字符节号，数据解析，点云数据的pcd格式文件解析三维坐标XYZ。
优选的，距离信息和角度转换数据坐标XYZ，数据坐标转换。
优选的，点云数据呈现出纹理状，进行滤波处理，通过直通滤波器设置一个X,Y,Z方向的一个取值范围，以过滤掉明显不在测试距离范围。
优选的，点云数据处理器对点云后使用激光雷达采集的数据，可设置一个X,Y,Z合理的范围，过滤掉点云。
优选的，感知数据处理模块，过滤测试范围外的数据后进行点云分割，分隔区域外的点云，对数据特征部分进行提取。
优选的，采用POS数据成果质量报告，提取可能存在区域性飞行质量、POS质量问题的轨迹位置，进行重点区域快速检查。
优选的，POS数据处理分析在POS处理器的内部逻辑算法中进行，算法数据换算输出通过总线传输于点云数据处理器的内部，后进行点云数据整合。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明提供的一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，针对机载激光雷达点云数据，主要受飞行质量、POS数据质量影响的特点，结合POS数据能够快速解析出飞行速度、姿态角度、双向解算精度、GNSS定位精度等质量因子，融合飞行质量问题区域进行快速质量检查。结合了POS处理软件、LiDAR-QC、TerraSolid三者优势，可大幅提高机载激光雷达点云数据获取的飞行反馈效率，弥补了现有技术数据融合质量检查方法不足的现状，实现了机载激光雷达点云数据快速质量检查并及时反馈补飞的目标，满足了机载激光雷达数据获取项目的快速高效现状，规避了数据在后处理过程中发现问题，但是因飞机撤场无法补飞的情况，确保了项目数据的可靠性。
附图说明
图1为本发明的交换质检装置连接结构示意图；
图2为本发明POS处理器示意图；
图3为本发明交互质检装置的结构示意图。
图中：11、防护外壳；12、POS处理器；13、总线；14、点云数据处理器；15、存储器；16、通信接口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
结合图1-图3，本发明的一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，交互质检装置包括防护外壳11、POS处理器12、总线13、点云数据处理器14、存储器15和通信接口16，防护外壳11的内部嵌入有POS处理器12，POS处理器12的上端连接有存储器15，存储器15的前端安装有通信接口16，防护外壳11的内部还嵌入有点云数据处理器14，POS处理器12和点云数据处理器14之间连接有总线13，通过防护外壳11用作对内部期间的保护和支撑，使得POS数据在POS处理器12的内部进行分析，分析后通过总线13输送到点云数据处理器14的内部，其中点云数据处理器14和POS处理器12之间进行分开处理，处理后的信息进行共享，共享的通道也通过总线13进行构建，由此在数据获取的高效性；
另外可通过存储器15对数据进行储存，方便后期对数据的读取，其中数据的拷贝可通过通信接口16和外接设备之间进行衔接，数据的转移也更加地便捷；
航线数据模块设置在PCB电路板的上端，PCB电路板的内部还设置有文件提取标定模块和判断模块；
提取航线数据模块，采用POS数据中质量检查项记录数据，提取数据中有效质量检查项，包括飞行速度、姿态角度、双向解算精度、GNSS定位精度、IMU精度，因POS数据中含有非航线内数据，过程中需要将测区航线数据提取出来；
文件读取标定模块提取航线数据通过对数据进行接受和读取，原始点云数据存储，原始点云数据存储至存储器15的内部，数据为字符节号，数据解析，点云数据的pcd格式文件解析三维坐标XYZ，距离信息和角度转换数据坐标XYZ，数据坐标转换，提取航线文件，并标定阈值，判断异常情况，判断POS数据质量检查项异常情况，在POS数据中将航迹文件提取出来，并在LiDAR-QC标定阈值，提取上述检查项高于设定阈值出现的时间戳进行记录；
点云数据呈现出纹理状，进行滤波处理，通过直通滤波器设置一个X,Y,Z方向的一个取值范围，以过滤掉明显不在测试距离范围的点云后使用激光雷达采集的数据，可设置一个X,Y,Z合理的范围，过滤掉我们不需要的点云，感知数据处理，过滤测试范围外的数据后进行点云分割，分隔区域外的点云，最小特征值对应的特征向量即为法向量最小特征值对应的特征向量即为法向量；通过设置点云的角度阈值来分割点云，点云的法向量是垂直方向，通过模型来求解点云法向量与被测物体法向量的夹角，并与设定好的阈值来作对比和分类；
对数据特征部分进行提取，采用POS数据成果质量报告，提取可能存在区域性飞行质量、POS质量问题的轨迹位置，进行重点区域快速检查，防护外壳11的内部焊接有PCB电路板，该PCB电路板的上端衔接有POS处理器12以及点云数据处理器14，其中POS处理器12和点云数据处理器14焊接于防护外壳11内部的PCB电路板上，POS数据处理分析在POS处理器12的内部逻辑算法中进行，算法数据换算输出通过总线13传输于点云数据处理器14的内部，后进行点云数据整合；
云数据处理器14和PCB电路板的上端还依次设置有截取区域轨迹模块，生成矢量模块和之间模块，三者都连接在PCB电路板上，通信接口16的上端还连接有输出装置；
截取问题区域轨迹模块，针对问题区域时间戳记录数据，截取轨迹文件；生成矢量模块在对航线覆盖区进行拟合，生成矢量文件：针对轨迹文件在ArcGIS软件中进行航线覆盖区域拟合，并生成航带覆盖范围矢量文件；
质检模块通过人机交互快速质检，采用该矢量文件，结合TerraSolid人工质检，实现机载激光点云数据快速质量检查最后对数据进行输出并检查报告。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，其特征在于：包括防护外壳(11)、POS处理器(12)、总线(13)、点云数据处理器(14)、存储器(15)和通信接口(16)，所述防护外壳(11)的内部嵌入有POS处理器(12)，所述POS处理器(12)的上端连接有存储器(15)，所述存储器(15)的前端安装有通信接口(16)，所述防护外壳(11)的内部还嵌入有点云数据处理器(14)，所述POS处理器(12)和点云数据处理器(14)之间连接有总线(13)；
防护外壳(11)的内部焊接有PCB电路板，该PCB电路板的上端衔接有POS处理器(12)以及点云数据处理器(14)，其中POS处理器(12)和点云数据处理器(14)焊接于防护外壳(11)内部的PCB电路板上，PCB电路板的上端设置有航线数据模块；
航线数据模块设置在PCB电路板的上端，PCB电路板的内部还设置有文件提取标定模块和判断模块；
航线数据模块，用于通过采用POS数据中质量检查项记录数据，提取数据中有效质量检查项，包括飞行速度、姿态角度、双向解算精度、GNSS定位精度、IMU精度，因POS数据中含有非航线内数据，该步骤过程中需要将测区航线数据提取出来；
文件提取标定模块，用于提取航线文件，并标定阈值，判断异常情况，判断POS数据质量检查项异常情况，在POS数据中将航迹文件提取出来，并在LiDAR-QC标定阈值；
云数据处理器(14)和PCB电路板的上端还依次设置有截取区域轨迹模块，生成矢量模块和之间模块，三者都连接在PCB电路板上，通信接口(16)的上端还连接有输出装置；
判断模块，用于提取检查项高于设定阈值出现的时间戳；
截取区域轨迹模块，针对问题区域时间戳记录数据，截取轨迹文件；
生成矢量模块对航线覆盖区拟合，生成矢量文件；
质检模块是人机交互快速质检，采用该矢量文件，结合TerraSolid人工质检，机载激光点云数据快速质量检查，输出检查报告。
2.根据权利要求1所述的一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，其特征在于：提取航线数据模块通过对数据进行接受和读取，原始点云数据存储。
3.根据权利要求1所述的一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，其特征在于：生成矢量模块中针对轨迹文件在ArcGIS软件中进行航线覆盖区域拟合，并生成航带覆盖范围矢量文件。
4.根据权利要求3所述的一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，其特征在于：原始点云数据存储至存储器(15)的内部，数据为字符节号，数据解析，点云数据的pcd格式文件解析三维坐标XYZ。
5.根据权利要求4所述的一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，其特征在于：距离信息和角度转换数据坐标XYZ，数据坐标转换。
6.根据权利要求1所述的一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，其特征在于：点云数据呈现出纹理状，进行滤波处理，通过直通滤波器设置一个X,Y,Z方向的一个取值范围，以过滤掉明显不在测试距离范围。
7.根据权利要求6所述的一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，其特征在于：点云数据处理器(14)对点云后使用激光雷达采集的数据，可设置一个X,Y,Z合理的范围，过滤掉点云。
8.根据权利要求1所述的一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，其特征在于：感知数据处理模块，过滤测试范围外的数据后进行点云分割，分隔区域外的点云，对数据特征部分进行提取。
9.根据权利要求1所述的一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，其特征在于：采用POS数据成果质量报告，提取可能存在区域性飞行质量、POS质量问题的轨迹位置，进行重点区域快速检查。
10.根据权利要求1所述的一种POS数据和机载激光雷达点云数据的交互质检装置，其特征在于：POS数据处理分析在POS处理器(12)的内部逻辑算法中进行，算法数据换算输出通过总线(13)传输于点云数据处理器(14)的内部，后进行点云数据整合。
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| CN117635413B (zh) * | 2023-11-17 | 2024-05-07 | 山东科技大学 | 一种机载激光雷达数据实时传输系统及方法 |
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