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    旧重庆时时彩: 一种钢结构内部激光雷达扫描密度的测量方法.pdf

    关 键 词:
    一种 钢结构 内部 激光雷达 扫描 密度 测量方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611042062.4

    申请日:

    2016.11.24

    公开号:

    CN106772318A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01S 7/497申请日:20161124|||公开
    IPC分类号: G01S7/497; G01S17/08 主分类号: G01S7/497
    申请人: 东台银信钢结构工程有限公司
    发明人: 赵长玉; 方晓琴
    地址: 224200 江苏省盐城市东台市时堰镇谭庄村四组
    优先权:
    专利代理机构: 北京东方盛凡知识产权代理事务所(普通合伙) 11562 代理人: 宋平
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611042062.4

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开一种钢结构内部激光雷达扫描密度的测量方法,包括以下步骤:(1)判断末次回波;(2)判断扫描线;(3)计算扫描线内激光回波点之间的水平距离及其统计量;(4)计算扫描线0度扫描角激光回波点的中心点;(5)计算扫描线间的水平距离及其统计量;(6)计算激光扫描均一指数;该钢结构内部激光雷达扫描密度的测量方法能够判别激光扫描线、判别激光扫描线中线点以及判别激光扫描均一性。

    权利要求书

    1.一种钢结构内部激光雷达扫描密度的测量方法,其特征在于:包括以下步骤:
    (1)判断末次回波:根据每个激光脉冲的回波个数NR和回波编号RN判断末次回波,若NR
    等于RN,则表示该回波点为末次回波点;
    (2)判断扫描线:根据前后激光回波点扫描角计算扫描角差值dSA,以及扫描角差值的
    累计和sum(dSA),根据dSA和sum(dSA)判断扫描线是否结束,具体判别规则如下:若dSA=0,
    表示扫描线内扫描角相同的激光回波点;若dSA>0并且sum(dSA)<0,表示扫描线内扫描角的
    单调递减方向改变,当前扫描线结束,新扫描线开始,并将扫描角差值的累计和清零;若dSA
    <0并且sum(dSA)>0,表示扫描线内扫描角的单调递增方向改变,当前扫描线结束,新扫描线
    开始,并将扫描角差值的累计和清零;
    (3)计算扫描线内激光回波点之间的水平距离及其统计量:根据前后激光回波点位置
    计算回波点之间的水平距离Da,并统计水平距离Da的平均值Mean(Da)和标准差StdDev
    (Da): ;
    (4)计算扫描线0度扫描角激光回波点的中心点:对于扫描线内多个0度扫描角激光回
    波点,根据第1个回波点的GPS时间和最后一个回波点的GPS时间,计算GPS时间中值,依次计
    算每个回波点GPS时间与GPS时间中值之间差值的绝对值dT,将dT最小值对应的回波点作为
    0度扫描角激光回波点的中心点;
    (5)计算扫描线间的水平距离及其统计量:根据前后激光扫描线中心点位置计算扫描
    线间的水平距离Db,并统计水平距离Db的平均值Mean(Db)和标准差StdDev(Db):
    ;
    (6)计算激光扫描均一指数:根据激光扫描线内激光回波点之间水平距离Da的统计量
    计算扫描线内激光扫描的均一性Ua:,根据激光扫描线间的水
    平距离Db的统计量计算扫描线间激光扫描的均一性Ub:,根据
    扫描线内激光扫描的均一性和扫描线间激光扫描的均一性计算激光扫描的均一性U:
    。

    说明书

    一种钢结构内部激光雷达扫描密度的测量方法

    技术领域

    本发明涉及一种钢结构内部激光雷达扫描密度的测量方法。

    背景技术

    钢,是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称。钢的化学
    成分可以有很大变化,只含碳元素的钢称为碳素钢(碳钢)或普通钢;在实际生产中,钢往往
    根据用途的不同含有不同的合金元素,比如:锰、镍、钒等等。人类对钢的应用和研究历史相
    当悠久,但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前,钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如
    今,钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一,是建筑业、制造业和
    人们日常生活中不可或缺的成分??梢运蹈质窍执缁岬奈镏驶?。中华人民共和国国家
    标准GB/T 13304-91《钢分类》描述:“以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下,并含有其他
    元素的材料?!逼渲械囊话闶侵赋醺滞獾钠渌种?,部分铬钢的含碳量允许大于2%。含碳
    量大于2%的铁合金是铸铁。其他国际标准如ISO 4948或EN 10020中对钢的定义也与此类
    似,美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中:①奥氏体型不锈
    钢用200和300系列的数字标示,例如,某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、 304、 316以及
    310为标记。

    对于机载激光雷达扫描系统来说,激光雷达按照一定的频率发射激光脉冲,并接收来
    自地物的回波。激光雷达扫描装置按照一定的扫描频率改变激光脉冲的发射方向,扫描方
    向一般垂直于飞行平台的运动方向。通过飞行平台的运动和扫描装置的扫描可以得到覆盖
    了一定宽度的条带状激光雷达点云数据。飞行平台的运动速度受大气湍流、平台稳定性等
    因素影响,出现一定的波动和非均一性,导致激光扫描线之间的间隔出现变化。另外,不同
    的激光扫描模式将产生不同的激光回波点间隔,对于匀速的旋转棱镜扫描模式,随着扫描
    角的增加,激光回波点之间间隔而变大;对于变速的震荡镜扫描模式,随着扫描角的增加,
    激光回波点之间间隔呈现变小趋势。激光扫描模式一般分为单向扫描和双向扫描,单向扫
    描是指激光沿着单个扫描方向扫描,扫描线通常为平行线,双向扫描是指激光沿着往返扫
    描方向扫描,扫描线可以为之字形、椭圆形等。通过激光扫描角的变化可以判别激光扫描模
    式,对于单向扫描模式来说,前后扫描线之间存在扫描角突变,即前一扫描线的结束点扫描
    角和后一扫描线的开始点扫描角之间存在突变,在扫描线内前后扫描角表现为递增或递减
    规律;对于双向扫描模式来说,前后扫描线的扫描角存在重叠现象,即前一扫描线的结束点
    扫描角等于后一扫描线的开始点扫描角,在扫描线内前后扫描角表现为递增与递减交互变
    换规律。激光雷达点云数据中激光扫描角存储为整型,单位为度,由于激光脉冲发射频率较
    高,在激光扫描线上,1度扫描角范围内可能存在多个激光回波点,即多个激光回波点具有
    相同的扫描角整型值,因此,判断激光扫描线时需要考虑扫描角取整产生的影响。

    扫描线之间的距离采用扫描线中心点之间的距离,由于存在多个0度角激光回波
    点,将0度角激光回波点的中心点作为扫描线中心点。另外,为了减小激光损失点产生的影
    响,采用GPS时间判别规则计算0度角激光回波点的中心点。

    为了评价激光扫描间隔的均一性,这里提出了一种激光雷达扫描均一指数,并给
    出了测量方法。

    发明内容

    本发明要解决的技术问题:(1)根据前后激光回波点的扫描角判断激光扫描线,计
    算激光扫描线内前后激光回波点之间的水平距离;(2)根据激光回波点的0度扫描角判断激
    光扫描线中心点,计算激光扫描线之间的水平距离;(3)根据扫描线内激光回波点之间的水
    平距离和扫描线之间的水平距离计算激光扫描均一指数,用于判别激光扫描的均一性。

    为解决上述问题,本发明采用如下技术方案:

    一种钢结构内部激光雷达扫描密度的测量方法,包括以下步骤:

    (1)判断末次回波:根据每个激光脉冲的回波个数NR和回波编号RN判断末次回波,若NR
    等于RN,则表示该回波点为末次回波点;

    (2)判断扫描线:根据前后激光回波点扫描角计算扫描角差值dSA,以及扫描角差值的
    累计和sum(dSA),根据dSA和sum(dSA)判断扫描线是否结束,具体判别规则如下:若dSA=0,
    表示扫描线内扫描角相同的激光回波点;若dSA>0并且sum(dSA)<0,表示扫描线内扫描角的
    单调递减方向改变,当前扫描线结束,新扫描线开始,并将扫描角差值的累计和清零;若dSA
    <0并且sum(dSA)>0,表示扫描线内扫描角的单调递增方向改变,当前扫描线结束,新扫描线
    开始,并将扫描角差值的累计和清零;

    (3)计算扫描线内激光回波点之间的水平距离及其统计量:根据前后激光回波点位置
    计算回波点之间的水平距离Da,并统计水平距离Da的平均值Mean(Da)和标准差StdDev
    (Da): ;

    (4)计算扫描线0度扫描角激光回波点的中心点:对于扫描线内多个0度扫描角激光回
    波点,根据第1个回波点的GPS时间和最后一个回波点的GPS时间,计算GPS时间中值,依次计
    算每个回波点GPS时间与GPS时间中值之间差值的绝对值dT,将dT最小值对应的回波点作为
    0度扫描角激光回波点的中心点;

    (5)计算扫描线间的水平距离及其统计量:根据前后激光扫描线中心点位置计算扫描
    线间的水平距离Db,并统计水平距离Db的平均值Mean(Db)和标准差StdDev(Db):
    ;

    (6)计算激光扫描均一指数:根据激光扫描线内激光回波点之间水平距离Da的统计量
    计算扫描线内激光扫描的均一性Ua:,根据激光扫描线间的水
    平距离Db的统计量计算扫描线间激光扫描的均一性Ub:,根据
    扫描线内激光扫描的均一性和扫描线间激光扫描的均一性计算激光扫描的均一性U:
    。

    基本原理:激光雷达航带数据存储为点云形式,点云数据包含了每个回波点的空
    间坐标、扫描角等信息,仅使用末次回波点,首先根据前后两个激光回波点扫描角之间的关
    系判断扫描线,计算扫描线内激光回波点之间的水平距离,并统计扫描线内水平距离的平
    均值和标准差;根据GPS时间判断扫描线内0度扫描角激光回波点的中心点,计算激光扫描
    线中心点之间的水平距离,并统计扫描线间水平距离的平均值和标准差;根据扫描线内和
    扫描线间的统计量计算激光扫描均一指数,用于判断激光扫描的均一性。

    本发明的有益效果为:通过该技术方案,能够对激光雷达扫描数据进行处理,计算
    激光扫描线内激光回波点之间的水平距离统计量及激光扫描线间的水平距离统计量,进而
    计算激光扫描均一指数,用于评价激光扫描数据的均一性,激光扫描均一指数越接近于1,
    表示激光扫描数据越均一。

    具体实施方式

    一种钢结构内部激光雷达扫描密度的测量方法,包括以下步骤:

    (1)判断末次回波:根据每个激光脉冲的回波个数NR和回波编号RN判断末次回波,若NR
    等于RN,则表示该回波点为末次回波点;

    (2)判断扫描线:根据前后激光回波点扫描角计算扫描角差值dSA,以及扫描角差值的
    累计和sum(dSA),根据dSA和sum(dSA)判断扫描线是否结束,具体判别规则如下:若dSA=0,
    表示扫描线内扫描角相同的激光回波点;若dSA>0并且sum(dSA)<0,表示扫描线内扫描角的
    单调递减方向改变,当前扫描线结束,新扫描线开始,并将扫描角差值的累计和清零;若dSA
    <0并且sum(dSA)>0,表示扫描线内扫描角的单调递增方向改变,当前扫描线结束,新扫描线
    开始,并将扫描角差值的累计和清零;

    (3)计算扫描线内激光回波点之间的水平距离及其统计量:根据前后激光回波点位置
    计算回波点之间的水平距离Da,并统计水平距离Da的平均值Mean(Da)和标准差StdDev
    (Da):;

    (4)计算扫描线0度扫描角激光回波点的中心点:对于扫描线内多个0度扫描角激光回
    波点,根据第1个回波点的GPS时间和最后一个回波点的GPS时间,计算GPS时间中值,依次计
    算每个回波点GPS时间与GPS时间中值之间差值的绝对值dT,将dT最小值对应的回波点作为
    0度扫描角激光回波点的中心点;

    (5)计算扫描线间的水平距离及其统计量:根据前后激光扫描线中心点位置计算扫描
    线间的水平距离Db,并统计水平距离Db的平均值Mean(Db)和标准差StdDev(Db):
    ;

    (6)计算激光扫描均一指数:根据激光扫描线内激光回波点之间水平距离Da的统计量
    计算扫描线内激光扫描的均一性Ua:,根据激光扫描线间的水
    平距离Db的统计量计算扫描线间激光扫描的均一性Ub:,根据
    扫描线内激光扫描的均一性和扫描线间激光扫描的均一性计算激光扫描的均一性U:
    。

    本发明的有益效果为:通过该技术方案,能够对激光雷达扫描数据进行处理,计算
    激光扫描线内激光回波点之间的水平距离统计量及激光扫描线间的水平距离统计量,进而
    计算激光扫描均一指数,用于评价激光扫描数据的均一性,激光扫描均一指数越接近于1,
    表示激光扫描数据越均一。

    以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的?;し段Р⒉痪窒抻诖?,任何
    不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的?;し段е?。

    关于本文
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