一種下雨環境下無人機點云數據掃描實現方法和系統技術方案

本發明專利技術涉及激光點云采集技術領域，提供了一種下雨環境下無人機點云數據掃描實現方法和系統。第一無人機和第二無人機獲取待掃描目標對象的定位信息和空間大小信息；獲取當前的雨的飄落角度，其中，雨的飄落角度是根據采集到的風向、風力和雨量計算得到；根據飄落角度和待掃描目標對象的高度，設定出第一組內的一級或者多級掃描層；依據第一無人機和第二無人機的掃描數據生成目標對象的點云數據。本發明專利技術充分挖掘了下雨看似無規律，實則在小范圍片區內的雨實則較大概率是來自同一片區的云，而他們從空中下落時機存在一定概率的規律性，即存在一定雨滴干擾的分層區，而本發明專利技術則是抓住了這一技術特性設定了相應第一無人機的掃描方法。法。法。

【技術實現步驟摘要】
一種下雨環境下無人機點云數據掃描實現方法和系統


[0001]本專利技術涉及激光點云采集
，特別是涉及一種下雨環境下無人機點云數據掃描實現方法和系統。

技術介紹

[0002]隨著虛擬現實和增強現實的普及和應用，實體對象的三維點云數據的采集和生成，成了相應素材和內容生成越來越廣泛的來源；在工業應用環境中，三維點云的采集也更多的與實際施工進行結合，用于獲取施工環境的硬件數據，從而為施工設計和仿真提供模型數據支持。
[0003]然而，惡劣天氣情況則限制了無人機采集點云數據的操作空間，而惡劣天氣之中又以下雨天最為普及；尤其在靠近赤道的地區，相應的下雨天氣可能連綿數周，現有技術中通常在此情況下都會等待天氣轉晴之后再進行點云數據采集，這樣直接帶來的結果就是工期的延長。

技術實現思路

[0004]本專利技術要解決的技術問題是如何在下雨環境下實現無人機點云數據掃描的實現。
[0005]本專利技術采用如下技術方案：第一方面，本專利技術提供了一種下雨環境下無人機點云數據掃描實現方法，包括至少兩個帶激光雷達的第一無人機和第二無人機，用于進行目標對象的點云數據掃描；整個系統之中還包括風向傳感器和/或風力傳感器，以及雨量傳感器，方法包括：所述第一無人機和第二無人機獲取待掃描目標對象的定位信息和空間大小信息；所述第一無人機和第二無人機獲取當前的雨的飄落角度，其中，所述雨的飄落角度是根據采集到的風向、風力和雨量計算得到；根據所述飄落角度和待掃描目標對象的高度，設定出第一組內的一級或者多級掃描層，其中，每一級掃描層需要相應的第一無人機調整到對應級掃描層的高度，以便保證第一無人機的激光雷達的掃描角度與所述雨的飄落角度在同一豎直面上相差小于第一預設值；依據所述第一無人機和第二無人機的掃描數據生成目標對象的點云數據。
[0006]優選的，在保證第一無人機的激光雷達的掃描角度與所述雨的飄落角度在同一豎直面上相差小于第一預設值時，所述方法還包括：第二無人機則相應的根據所述飄落角度和待掃描目標對象的高度，設定出第二組內的一級或者多級掃描層，其中，每一級掃描層需要相應的第二無人機調整到對應級掃描層的高度，以便保證第而無人機的激光雷達的掃描角度與所述雨的飄落角度垂直，并且，在同一豎直面上掃描偏移范圍相對自身在相應級掃描層的初始角度的偏移量小于第二預設值；針對第一無人機和第二無人機返回的采集數據，經由第一無人機周期性的定點確
定出當前級掃描層最優的點云捕捉周期，從而在當前下雨狀態下獲得最優的點云捕捉時機；在所述第一無人機完成目標對象迎向下雨面側的點云數據同時，所述第二無人機完成目標對象背向下雨面側的點云數據。
[0007]優選的，對于第二無人機所采集的點云數據，根據當前雨的飄落角度和目標對象的結構屬性，在其所劃分的一級或者多級掃描層中設定標定點，其中，所述標定點由相應掃描層中所覆蓋的目標對象結構相對平整區域構成，具體的：根據所述雨的飄落角度和目標對象對應結構高度計算出微雨量區域，以及激光雷達掃描經過相應微雨量區域所需時間；從而與自身采集過程所發射光信號和接收光信號進行匹配，以相應的掃描經過相應微雨量區域所需時間作為一輪檢測周期包含信號量的必備要素，從而排除沿途雨量發射的光信號所造成的檢測距離的影響。
[0008]優選的，所述相對平整區域是用戶側根據當前生成的供第二無人機采集用的一級或者多級掃描層在相應目標對象的位置映射關系后，由相應的操作人員手動標定得到。
[0009]優選的，操作人員在確認所述第一組內的一級或者多級掃描層與所述第二組內的一級或者多級掃描層在所述目標對象中的映射關系后，由相應的操作人員對其中關聯到目標對象結構位置為對稱關系時，通過相應的操作人員進行對稱點標記，方法還包括：分析第一無人機和第二無人機在相應標記的對稱點上采集的點云數據；以所述第二無人機所采集的數據作為調整參考依據，若出現相應的生成的點云數據對稱性超出預設閾值，則觸發最優的點云捕捉周期的調整和重新生成。
[0010]優選的，所述雨的飄落角度大于等于第三預設值，相應的目標對象的高度大于等于第四預設值；其中，目標對象的高度越高，其相應對飄落角度的大小要求越小；目標對象的高度越小，其相應對飄落角度的大小要求越大。
[0011]優選的，若相應的雨的飄落角度和相應的目標對象的高度不滿足條件，則方法還包括：第二無人機以水平掃描形態，且配合相對第一無人機在相應級掃描層的激光初始發射方向與雨的飄落方向共同構成面，參考所述構成面垂直方位設置，進行輔助采集。
[0012]優選的，根據所述風向傳感器檢測到的風向變化狀態，確認第一無人機通過自身的激光雷達完成所設定出的一級掃描層的目標對象的掃描是否能夠完成；若無法完成，則進一步壓縮相應每一級掃描層的范圍；若確認風向變化速度超過壓縮掃描層的極限，則反饋無法在極端天氣下完成目標對象點云數據采集通知消息。
[0013]優選的，所述風向變化速度超過壓縮掃描層的極限，具體為：相應的風向變化的時間間隔，無法保證無人機的激光雷達完成一個橫截面內的目標對象的掃描，則被認定為超過壓縮掃描層的極限。
[0014]第二方面，本專利技術還提供了一種下雨環境下無人機點云數據掃描實現系統，包括至少兩個帶激光雷達的第一無人機和第二無人機，用于進行目標對象的點云數據掃描；地面控制中心；整個系統之中還包括風向和/或風力傳感器，以及雨量傳感器，系統包括：所述第一無人機和第二無人機獲取待掃描目標對象的定位信息和空間大小信息；所述第一無人機和第二無人機獲取地面控制中心計算得到當前的雨的飄落角度，以便保證第一無人機的激光雷達的掃描角度與所述雨的飄落角度在同一豎直面上相差小于第一預設值；其中，所述雨的飄落角度是根據采集到的風向、風力和雨量計算得到；
所述地面控制中心根據所述飄落角度和待掃描目標對象的高度，設定出第一組內的一級或者多級掃描層，其中，每一級掃描層需要相應的第一無人機調整到對應級掃描層的高度；依據所述第一無人機和第二無人機的掃描數據生成目標對象的點云數據。
[0015]第三方面，本專利技術還提供了一種下雨環境下無人機點云數據掃描實現裝置，用于實現第二方面所述的下雨環境下無人機點云數據掃描實現系統中相應地面控制中心實現的方法內容，所述裝置包括：至少一個處理器；以及，與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執行的指令，所述指令被所述處理器執行，用于執行第二方面所述的下雨環境下無人機點云數據掃描實現系統中相應地面控制中心實現的方法內容。
[0016]第四方面，本專利技術還提供了一種非易失性計算機存儲介質，所述計算機存儲介質存儲有計算機可執行指令，該計算機可執行指令被一個或多個處理器執行，用于完成第第二方面所述的下雨環境下無人機點云數據掃描實現系統中相應地面控制中心實現的方法內容。
[0017]本專利技術充分挖掘了下雨看似無規律，實則在小范圍片區內的雨實則較大概率是來自同一片區的云，而他們從空中下落時機存在一定概率的規律性，即存在一定雨滴干擾的分層區，而本專利技術則是抓住了這一技術特性本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種下雨環境下無人機點云數據掃描實現方法，其特征在于，包括至少兩個帶激光雷達的第一無人機和第二無人機，用于進行目標對象的點云數據掃描；整個系統之中還包括風向傳感器和/或風力傳感器，以及雨量傳感器，方法包括：所述第一無人機和第二無人機獲取待掃描目標對象的定位信息和空間大小信息；所述第一無人機和第二無人機獲取當前的雨的飄落角度，其中，所述雨的飄落角度是根據采集到的風向、風力和雨量計算得到；根據所述飄落角度和待掃描目標對象的高度，設定出第一組內的一級或者多級掃描層，其中，每一級掃描層需要相應的第一無人機調整到對應級掃描層的高度，以便保證第一無人機的激光雷達的掃描角度與所述雨的飄落角度在同一豎直面上相差小于第一預設值；依據所述第一無人機和第二無人機的掃描數據生成目標對象的點云數據。2.根據權利要求1所述的下雨環境下無人機點云數據掃描實現方法，其特征在于，在保證第一無人機的激光雷達的掃描角度與所述雨的飄落角度在同一豎直面上相差小于第一預設值時，所述方法還包括：第二無人機則相應的根據所述飄落角度和待掃描目標對象的高度，設定出第二組內的一級或者多級掃描層，其中，每一級掃描層需要相應的第二無人機調整到對應級掃描層的高度，以便保證第而無人機的激光雷達的掃描角度與所述雨的飄落角度垂直，并且，在同一豎直面上掃描偏移范圍相對自身在相應級掃描層的初始角度的偏移量小于第二預設值；針對第一無人機和第二無人機返回的采集數據，經由第一無人機周期性的定點確定出當前級掃描層最優的點云捕捉周期，從而在當前下雨狀態下獲得最優的點云捕捉時機；在所述第一無人機完成目標對象迎向下雨面側的點云數據同時，所述第二無人機完成目標對象背向下雨面側的點云數據。3.根據權利要求2所述的下雨環境下無人機點云數據掃描實現方法，其特征在于，對于第二無人機所采集的點云數據，根據當前雨的飄落角度和目標對象的結構屬性，在其所劃分的一級或者多級掃描層中設定標定點，其中，所述標定點由相應掃描層中所覆蓋的目標對象結構相對平整區域構成，具體的：根據所述雨的飄落角度和目標對象對應結構高度計算出微雨量區域，以及激光雷達掃描經過相應微雨量區域所需時間；從而與自身采集過程所發射光信號和接收光信號進行匹配，以相應的掃描經過相應微雨量區域所需時間作為一輪檢測周期包含信號量的必備要素，從而排除沿途雨量發射的光信號所造成的檢測距離的影響。4.根據權利要求3所述的下雨環境下無人機點云數據掃描實現方法，其特征在于，所述相對平整區域是用戶側根據當前生成的供第二無人機采集用的一級或者多級掃描層在相應目標對象的位置映射關系后，由相應的操作人員手動標定得到。5.根據權利要求3所述的下雨環境下無人機點云數據掃描實現方法，其特征在于，操作人員在確認所述第一組內的一級...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐澤峰，張石，李亞鋒，袁志林，
申請(專利權)人：深圳煜煒光學科技有限公司，
類型：發明
國別省市：