CN117111025A - 基于标靶的数据处理方法、激光雷达及系统 - Google Patents

基于标靶的数据处理方法、激光雷达及系统 Download PDF

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CN117111025A
CN117111025A CN202311086000.3A CN202311086000A CN117111025A CN 117111025 A CN117111025 A CN 117111025A CN 202311086000 A CN202311086000 A CN 202311086000A CN 117111025 A CN117111025 A CN 117111025A
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李辉
陈鸿群
朱子耕
陈申元
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Angrui Shanghai Information Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于标靶的数据处理方法、激光雷达及系统,所述数据处理方法包括:获取目标区域的三维扫描数据,所述三维扫描数据包括若干标靶的点云数据;采集标靶上目标点的全站仪坐标,利用标靶的点云数据获取标靶上目标点的点云坐标;获取标靶的全站仪坐标与点云坐标的对应关系;利用所述对应关系获取三维扫描数据中点云数据对应的全站仪坐标。本发明能够采集现场数据后深入挖掘得到的数据,能通过全站仪快速高效的反馈到施工现场,实现数据与现场的快速关联,以自动化的方式来替代传统人工现场的重复工作,提高数据准确度,减少现场人工因计算错误等造成的材料返厂加工等问题,节省时间及材料损耗。

Description

基于标靶的数据处理方法、激光雷达及系统
技术领域
本发明涉及一种基于标靶的数据处理方法、激光雷达及系统。
背景技术
近几年来房地产行业的飞速发展,新房装修加上存量旧房翻新的规模与日俱增,直接加速了装饰装修行业的发展。
随之而来则是市场竞争越来越激烈,人们对装修设计及施工质量也越来越高。
随着当今技术的进步,有很多的解决方案可以以数字方式捕捉现实并将其表示为3D模型。例如,可以使用激光雷达扫描、全景图像来重建3D模型。
之后可以在不同第三方软件,如设计软件,建模软件等的帮助下对该虚拟3D模型进行设计。
然而,这种方法的一个主要问题是3D模型的设计很难反映在现实中。换句话说,很难有一种有效的方法让现场工人根据3D模型进行施工。目前的解决方案涉及大量人力、繁琐的工作流程和现场实时决策,非常耗时且效率低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中三维数据模型很难反映在现实中,利用三维数据模型施工是存在耗时效率低下的缺陷,提供一种能够采集现场数据后深入挖掘得到的数据,能通过全站仪快速高效的反馈到施工现场,实现数据与现场的快速关联的基于标靶的数据处理方法、激光雷达及系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
一种基于标靶的数据处理方法,其特点在于,所述数据处理方法包括:
获取目标区域的三维扫描数据,所述三维扫描数据包括若干标靶的点云数据;
采集标靶上目标点的全站仪坐标,利用标靶的点云数据获取标靶上目标点的点云坐标;
获取标靶的全站仪坐标与点云坐标的对应关系;
利用所述对应关系获取三维扫描数据中点云数据对应的全站仪坐标。
较佳地,所述数据处理方法包括:
判断目标区域的三维扫描数据中是否包括目标数量的标靶点云数据,若否则发起扫描指令;
利用激光雷达扫描目标区域获取带有标靶的点云数据的三维扫描数据;
在三维扫描数据中查找标靶的点云数据;
利用标靶的点云数据获取目标点的点云坐标。
较佳地,所述采集标靶上目标点的全站仪坐标,包括:
输出三维扫描数据的展示影像,所述展示影像中包括标靶影像;
利用标靶影像采集标靶上目标点的全站仪坐标。
较佳地,所述三维扫描数据通过一带有二维影像摄像头的激光雷达获取,所述二维影像摄像头用于获取所述展示影像且所述展示影像的像素点与三维扫描数据中的点云数据对应;或,所述展示影像通过三维扫描数据获取且所述展示影像的像素点与三维扫描数据中的点云数据对应;
所述采集标靶上目标点的全站仪坐标,包括:
在一触控显示屏中输出所述展示影像;
在所述触控显示屏上采集触控信号;
根据触控信号上的触控位置选取对应的标靶影像;
采集标靶影像对应标靶上目标点的全站仪坐标。
较佳地,所述标靶为球形标靶或半球形标靶,所述数据处理方法包括:
获取目标区域墙面上目标点的全站仪坐标;
在目标点上贴设标靶,标靶的球心对准所述目标点;
在三维扫描数据中查找标靶点云数据;
利用标靶点云数据获取标靶球面数据;
根据标靶球面数据获取标靶球心点云坐标;
根据标靶球心点云坐标获取目标点的点云坐标;
或,
所述标靶为圆形贴片,所述数据处理方法包括:
获取目标区域墙面上目标点的全站仪坐标;
在目标点上贴设标靶,标靶的圆心对准所述目标点;
在三维扫描数据中通过反射率或图像识别查找标靶点云数据;
利用标靶点云数据获取标靶圆心点云坐标;
根据标靶圆心点云坐标获取目标点的点云坐标。
较佳地,所述数据处理方法包括:
根据标靶的全站仪坐标与点云坐标获取全站仪坐标与点云坐标之间旋转矩阵以及平移向量作为所述对应关系;
对于一目标数据点,利用所述对应关系获取目标数据点的全站仪坐标;
根据全站仪坐标以及全站仪获取目标数据点在目标区域中的实际位置。
较佳地,所述待测区域为一房间,所述数据处理方法包括:
将所述房间的墙面点云数据投影至水平面上;
对于所述水平面上的一个墙面数据,获取与墙面线条内切的面积最大长方形;
获取面积最大长方形的四个顶点的点云坐标;
利用所述对应关系获取四个顶点的全站仪坐标;
根据四个顶点的全站仪坐标在目标区域中的获取面积最大长方形;
或,所述数据处理方法包括:
获取三维扫描数据中体积最大长方体;
获取体积最大长方体的底面长方形的四个顶点的点云坐标;
利用所述对应关系获取四个顶点的全站仪坐标;
根据四个顶点的全站仪坐标在目标区域中的获取最大长方体的底面长方形。
本发明还提供一种激光雷达,所述激光雷达包括一处理模块,所述处理模块用于实现如上所述的数据处理方法。
本发明还提供一种处理终端,所述处理终端用于实现如上所述的数据处理方法。
本发明还提供一种激光雷达系统,所述激光雷达系统包括一激光雷达以及一处理单元,所述处理单元用于实现如上所述的数据处理方法。
符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于:
本发明能够采集现场数据后深入挖掘得到的数据,能通过全站仪快速高效的反馈到施工现场,实现数据与现场的快速关联,以自动化的方式来替代传统人工现场的重复工作,提高数据准确度,减少现场人工因计算错误等造成的材料返厂加工等问题,节省时间及材料损耗。
附图说明
图1为本发明实施例1的数据处理方法的流程图。
图2为本发明实施例1的数据处理方法的另一流程图。
图3为本发明实施例1的数据处理方法的另一流程图。
图4为本发明实施例2的处理终端的使用说明示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供一种激光雷达系统,所述激光雷达系统包括一激光雷达以及一处理终端。
处理终端可以是具有运算能力的手机、台式电脑、平板电脑、笔记本电脑等,也可以是具有运算能力的服务器,
所述服务器可以包括是独立的物理服务器,也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统,还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN(Content Delivery Network,内容分发网络)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。
本实施例中所述处理终端为手机,所述手机。
所述手机包括一获取模块、一触控显示屏,
所述获取模块用于获取目标区域的三维扫描数据,所述三维扫描数据包括若干标靶的点云数据;
所述三维扫描数据通过激光雷达在目标区域中站点的扫描获取。
所述手机包括一触控显示屏,所述触控显示屏展示若干标签,每一标签对应一份三维扫描数据,采集用户的触控指令选在需要在触控显示屏上展示的三维扫描数据。
所述触控显示屏用于采集标靶上目标点的全站仪坐标。
利用标靶的点云数据获取标靶上目标点的点云坐标,这一步骤可以通过处理终端完成,也可以通过激光雷达或服务器完成。
用户在处理终端上发起对齐指令。
获取标靶的全站仪坐标与点云坐标的对应关系,这一步骤可以通过处理终端完成,也可以通过激光雷达或服务器完成。
利用所述对应关系获取三维扫描数据中点云数据对应的全站仪坐标。这一步骤可以通过处理终端完成,也可以通过激光雷达或服务器完成。
进一步地,所述处理终端还包括一判断模块,用于判断目标区域的三维扫描数据中是否包括目标数量的标靶点云数据,若否则发起扫描指令;
用户还可以自行判断目标区域的三维扫描数据上是否包括标靶点云数据,标靶的数量本实施例为三个。若未包括标靶点云数据则发起扫描指令。本实施例中标靶需要贴在不共面的墙体上。
在贴设标靶后,利用激光雷达扫描目标区域获取带有标靶的点云数据的三维扫描数据;
处理终端的处理模块用于在三维扫描数据中查找标靶的点云数据,查找标靶的点云数据还可以通过激光雷达、激光雷达系统中台式机或服务器完成。
处理终端的处理模块用于利用标靶的点云数据获取目标点的点云坐标。这一步骤也可以通过激光雷达、台式机或服务器完成。
进一步地,所述触控显示屏用于输出三维扫描数据的展示影像,所述展示影像中包括标靶影像;
处理终端用于利用标靶影像采集标靶上目标点的全站仪坐标。
本实施例中所述展示影像通过三维扫描数据获取且所述展示影像的像素点与三维扫描数据中的点云数据对应,利用三维扫描数据可以生成二维投影图片、灰度图片等展示图片,用于展示标靶位置,供用户填写数据。
在其他实施方式中,所述三维扫描数据通过一带有二维影像摄像头的激光雷达获取,所述二维影像摄像头用于获取所述展示影像且所述展示影像的像素点与三维扫描数据中的点云数据对应。
所述触控显示屏用于输出所述展示影像,并在所述触控显示屏上采集触控信号;
具体方式为点击展示影像中的标靶图标后编辑全站仪坐标,所述标靶图标为自动识别出来的影像区域。
所述处理模块用于根据触控信号上的触控位置选取对应的标靶影像;
所述触控显示屏用于采集标靶影像对应标靶上目标点的全站仪坐标,具体方式是触控信号输入数值。
具体地,所述标靶为球形标靶或半球形标靶。
全站仪用于获取目标区域墙面上目标点的全站仪坐标;
用户在目标点上贴设标靶,标靶的球心对准所述目标点;
所述激光雷达、台式机或者服务器用于:
在三维扫描数据中查找标靶点云数据;
利用标靶点云数据获取标靶球面数据;
根据标靶球面数据获取标靶球心点云坐标;
根据标靶球心点云坐标获取目标点的点云坐标;
在其他实施方式中,所述标靶为圆形贴片。
全站仪用于获取目标区域墙面上目标点的全站仪坐标;
用户在目标点上贴设标靶,标靶的圆心对准所述目标点;
所述激光雷达、台式机或者服务器用于:
在三维扫描数据中通过反射率或图像识别查找标靶点云数据;
利用标靶点云数据获取标靶圆心点云坐标;
根据标靶圆心点云坐标获取目标点的点云坐标。
所述激光雷达、台式机或者服务器用于:
根据标靶的全站仪坐标与点云坐标获取全站仪坐标与点云坐标之间旋转矩阵以及平移向量作为所述对应关系;
对于一目标数据点,利用所述对应关系获取目标数据点的全站仪坐标;
根据全站仪坐标以及全站仪获取目标数据点在目标区域中的实际位置。
按录入的坐标与扫描的坐标进行匹配,通过以下的方式进行平移及旋转等操作,完成自动化的坐标对齐。
假设A为从激光雷达扫描仪捕获的点云中识别的标靶中心点,B为从全站仪中记录的标靶中心点。
在没有噪声的情況下,可以用以下方程去表示:RA+t=B
如果数据有噪声,可以用最小二乘法去求最优解:
err=∑||RAi+t-Bi||2
其中R是3x3旋转矩阵,t是平移向量。
所述处理终端、激光雷达、台式机或者服务器用于:
将所述房间的墙面点云数据投影至水平面上;
对于所述水平面上的一个墙面数据,获取与墙面线条内切的面积最大长方形;
获取面积最大长方形的四个顶点的点云坐标;
利用所述对应关系获取四个顶点的全站仪坐标;
根据四个顶点的全站仪坐标在目标区域中的获取面积最大长方形;
在其他实施方式中,所述处理终端、激光雷达、台式机或者服务器用于:
获取三维扫描数据中体积最大长方体;
获取体积最大长方体的底面长方形的四个顶点的点云坐标;
利用所述对应关系获取四个顶点的全站仪坐标;
根据四个顶点的全站仪坐标在目标区域中的获取最大长方体的底面长方形。
参见图1,利用上述的激光雷达系统,本实施例还提供一种数据处理方法,所述数据处理方法包括:
步骤101、获取目标区域的三维扫描数据,所述三维扫描数据包括若干标靶的点云数据;
步骤102、采集标靶上目标点的全站仪坐标,利用标靶的点云数据获取标靶上目标点的点云坐标;
步骤103、获取标靶的全站仪坐标与点云坐标的对应关系;
步骤104、利用所述对应关系获取三维扫描数据中点云数据对应的全站仪坐标。
步骤101前包括:
步骤1001、判断目标区域的三维扫描数据中是否包括目标数量的标靶点云数据,若是则执行步骤101,若否则执行步骤1002。
步骤1002、利用激光雷达扫描目标区域获取带有标靶的点云数据的三维扫描数据;
步骤1003、在三维扫描数据中查找标靶的点云数据;
步骤1004、利用标靶的点云数据获取目标点的点云坐标。
其中,步骤102具体包括:
输出三维扫描数据的展示影像,所述展示影像中包括标靶影像;
利用标靶影像采集标靶上目标点的全站仪坐标。
具体地,所述三维扫描数据通过一带有二维影像摄像头的激光雷达获取,所述二维影像摄像头用于获取所述展示影像且所述展示影像的像素点与三维扫描数据中的点云数据对应。
在其他实施方式中,所述展示影像通过三维扫描数据获取且所述展示影像的像素点与三维扫描数据中的点云数据对应。
参见图2,步骤102具体包括:
步骤1021、在一触控显示屏中输出所述展示影像;
步骤1022、在所述触控显示屏上采集触控信号;
步骤1023、根据触控信号上的触控位置选取对应的标靶影像;
步骤1024、采集标靶影像对应标靶上目标点的全站仪坐标。
具体地,步骤1002包括:
获取目标区域墙面上目标点的全站仪坐标;
在目标点上贴设标靶,标靶的球心对准所述目标点;
在三维扫描数据中查找标靶点云数据;
利用标靶点云数据获取标靶球面数据;
根据标靶球面数据获取标靶球心点云坐标;
根据标靶球心点云坐标获取目标点的点云坐标。
在其他实施方式中,所述标靶为圆形贴片,步骤1002包括:
获取目标区域墙面上目标点的全站仪坐标;
在目标点上贴设标靶,标靶的圆心对准所述目标点;
在三维扫描数据中通过反射率或图像识别查找标靶点云数据;
利用标靶点云数据获取标靶圆心点云坐标;
根据标靶圆心点云坐标获取目标点的点云坐标。
具体地,步骤103包括:
根据标靶的全站仪坐标与点云坐标获取全站仪坐标与点云坐标之间旋转矩阵以及平移向量作为所述对应关系;
步骤104后包括:
对于一目标数据点,利用所述对应关系获取目标数据点的全站仪坐标;
根据全站仪坐标以及全站仪获取目标数据点在目标区域中的实际位置。
参见图3,所述待测区域为一房间,所述数据处理方法包括:
步骤200、将所述房间的墙面点云数据投影至水平面上;
步骤201、对于所述水平面上的一个墙面数据,获取与墙面线条内切的面积最大长方形;
步骤202、获取面积最大长方形的四个顶点的点云坐标;
步骤203、利用所述对应关系获取四个顶点的全站仪坐标;
步骤204、根据四个顶点的全站仪坐标在目标区域中的获取面积最大长方形。
在其他实施方式中,所述数据处理方法包括:
获取三维扫描数据中体积最大长方体;
获取体积最大长方体的底面长方形的四个顶点的点云坐标;
利用所述对应关系获取四个顶点的全站仪坐标;
根据四个顶点的全站仪坐标在目标区域中的获取最大长方体的底面长方形。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
本申请的说明书和权利要求书中,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,表示覆盖不排他的包含,例如,包括一系列方法步骤或模块的流程、方法、产品或装置不必限于清楚地列出的那些步骤或模块,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些流程、方法、产品或装置固有的其它步骤或模块。
本实施例能够采集现场数据后深入挖掘得到的数据,能通过全站仪快速高效的反馈到施工现场,实现数据与现场的快速关联,以自动化的方式来替代传统人工现场的重复工作,提高数据准确度,减少现场人工因计算错误等造成的材料返厂加工等问题,节省时间及材料损耗。
本实施例2
本实施例与实施例1基本相同,不同之处仅在于:
本实施例提供一种处理终端,所述处理终端包括一应用程序,参见图4,所述应用程序用于:
选择标签,每一标签对应一份数据;
现场贴设标靶,此步骤可通过人工完成。现场贴设标靶的步骤可包括:
通过全站仪获取目标区域墙面上目标点的全站仪坐标;
在目标点上贴设标靶,标靶的球心对准所述目标点。
处理终端运行所述应用程序发起扫描指令。
之后,设备端的激光雷达、台式机或者服务器用于:
在三维扫描数据中查找标靶点云数据;
利用标靶点云数据获取标靶球面数据;
根据标靶球面数据获取标靶球心点云坐标;
根据标靶球心点云坐标获取目标点的点云坐标。
所述应用程序还用于:
获取目标区域的三维扫描数据,所述三维扫描数据包括若干标靶的点云数据;
展示所述三维扫描数据,通过三维扫描数据的展示影像在处理终端的显示屏上输出展示。
展示影像上包括标靶的影像图标,点击影像图标即可编辑全站仪坐标。
采集标靶上目标点的全站仪坐标,利用标靶的点云数据获取标靶上目标点的点云坐标;
然后通过处理终端发起坐标对齐的指令。
坐标对齐的指令用于执行:
获取标靶的全站仪坐标与点云坐标的对应关系;
利用所述对应关系获取三维扫描数据中点云数据对应的全站仪坐标。
对于指令的执行,可以在处理终端上执行,也可以在设备端上执行,本实施例是通过设备端执行的。
所述坐标的对齐基于所选择的标签来对应数据,对齐的数据进行存储供后续使用。
本实施例能够采集现场数据后深入挖掘得到的数据,能通过全站仪快速高效的反馈到施工现场,实现数据与现场的快速关联,以自动化的方式来替代传统人工现场的重复工作,提高数据准确度,减少现场人工因计算错误等造成的材料返厂加工等问题,节省时间及材料损耗。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于标靶的数据处理方法,其特征在于,所述数据处理方法包括:
获取目标区域的三维扫描数据,所述三维扫描数据包括若干标靶的点云数据;
采集标靶上目标点的全站仪坐标,利用标靶的点云数据获取标靶上目标点的点云坐标;
获取标靶的全站仪坐标与点云坐标的对应关系;
利用所述对应关系获取三维扫描数据中点云数据对应的全站仪坐标。
2.如权利要求1所述的数据处理方法,其特征在于,所述数据处理方法包括:
判断目标区域的三维扫描数据中是否包括目标数量的标靶点云数据,若否则发起扫描指令;
利用激光雷达扫描目标区域获取带有标靶的点云数据的三维扫描数据;
在三维扫描数据中查找标靶的点云数据;
利用标靶的点云数据获取目标点的点云坐标。
3.如权利要求2所述的数据处理方法,其特征在于,所述采集标靶上目标点的全站仪坐标,包括:
输出三维扫描数据的展示影像,所述展示影像中包括标靶影像;
利用标靶影像采集标靶上目标点的全站仪坐标。
4.如权利要求3所述的数据处理方法,其特征在于,所述三维扫描数据通过一带有二维影像摄像头的激光雷达获取,所述二维影像摄像头用于获取所述展示影像且所述展示影像的像素点与三维扫描数据中的点云数据对应;或,所述展示影像通过三维扫描数据获取且所述展示影像的像素点与三维扫描数据中的点云数据对应;
所述采集标靶上目标点的全站仪坐标,包括:
在一触控显示屏中输出所述展示影像;
在所述触控显示屏上采集触控信号;
根据触控信号上的触控位置选取对应的标靶影像;
采集标靶影像对应标靶上目标点的全站仪坐标。
5.如权利要求1所述的数据处理方法,其特征在于,所述标靶为球形标靶或半球形标靶,所述数据处理方法包括:
获取目标区域墙面上目标点的全站仪坐标;
在目标点上贴设标靶,标靶的球心对准所述目标点;
在三维扫描数据中查找标靶点云数据;
利用标靶点云数据获取标靶球面数据;
根据标靶球面数据获取标靶球心点云坐标;
根据标靶球心点云坐标获取目标点的点云坐标;
或,
所述标靶为圆形贴片,所述数据处理方法包括:
获取目标区域墙面上目标点的全站仪坐标;
在目标点上贴设标靶,标靶的圆心对准所述目标点;
在三维扫描数据中通过反射率或图像识别查找标靶点云数据;
利用标靶点云数据获取标靶圆心点云坐标;
根据标靶圆心点云坐标获取目标点的点云坐标。
6.如权利要求1所述的数据处理方法,其特征在于,所述数据处理方法包括:
根据标靶的全站仪坐标与点云坐标获取全站仪坐标与点云坐标之间旋转矩阵以及平移向量作为所述对应关系;
对于一目标数据点,利用所述对应关系获取目标数据点的全站仪坐标;
根据全站仪坐标以及全站仪获取目标数据点在目标区域中的实际位置。
7.如权利要求6所述的数据处理方法,其特征在于,所述待测区域为一房间,所述数据处理方法包括:
将所述房间的墙面点云数据投影至水平面上;
对于所述水平面上的一个墙面数据,获取与墙面线条内切的面积最大长方形;
获取面积最大长方形的四个顶点的点云坐标;
利用所述对应关系获取四个顶点的全站仪坐标;
根据四个顶点的全站仪坐标在目标区域中的获取面积最大长方形;
或,所述数据处理方法包括:
获取三维扫描数据中体积最大长方体;
获取体积最大长方体的底面长方形的四个顶点的点云坐标;
利用所述对应关系获取四个顶点的全站仪坐标;
根据四个顶点的全站仪坐标在目标区域中的获取最大长方体的底面长方形。
8.一种激光雷达,其特征在于,所述激光雷达包括一处理模块,所述处理模块用于实现如权利要求1至7中任意一项所述的数据处理方法。
9.一种处理终端,其特征在于,所述处理终端用于实现如权利要求1至7中任意一项所述的数据处理方法。
10.一种激光雷达系统,其特征在于,所述激光雷达系统包括一激光雷达以及一处理单元,所述处理单元用于实现如权利要求1至7中任意一项所述的数据处理方法。
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