設計了一種基于三角法線掃描的無人機載激光雷達三維成像系統(tǒng)。系統(tǒng)以520 nm線激光為光源照射目標,利用無人機掃描獲取目標的三維數(shù)據(jù)。文章設計了無人機載激光線掃描系統(tǒng)的硬件系統(tǒng),構建了線激光水下折射三維坐標解算模型,提出了水上、水面與水下激光條紋提取的圖像處理方法,并利用研制的雷達系統(tǒng)進行了近海淺水區(qū)域無人機掃描實驗。實驗結果表明,系統(tǒng)利用IMU及GPS能夠有效提升三維圖像的準確性,快速獲取目標區(qū)域水上及水下目標的三維數(shù)據(jù),平均距離分辨率達到3 cm,具有速度快、精度高、成本低的優(yōu)勢,在近岸淺海區(qū)域的大范圍高速三維成像領域具有廣闊的應用前景。 

【文章來源】：激光與紅外. 2020,50(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

線激光水下折射模型

激光照射到水上物體上時強度較高,激光照射到水面與水下物體時強度略低,并且激光在水下的后向散射強度比水面的強度低并且逐深度下降,水下激光根據(jù)物體深淺以及物體表面反射率強度不一,但相比與水下的后向散射的強度要高。激光條紋提取圖像處理算法流程如圖2所示。為提取不同位置的激光條紋,首先對原始激光圖像進行畸變矯正以保證之后水面直線的提取,然后進行高斯濾波與閾值分割,并根據(jù)連通域大小去除圖像上的孤噪點,根據(jù)強度閾值提取強度較高的水上與水下激光條紋,并采用中值法進行條紋中心的提取,再利用Sobel算子求圖像橫向梯度找出水面升梯度位置,利用霍夫變換剔除直線外噪點并根據(jù)最小二乘法擬合直線得到水面位置,根據(jù)直線位置分辨水上和水下物體的條紋,最后根據(jù)梯度圖像找到水下較弱的激光位置,并利用極值法提取水下較弱的激光條紋中心。3 成像系統(tǒng)設計

無人機載激光雷達三維成像系統(tǒng)的軟件分為無人機載電腦軟件和地面電腦軟件,無人機載電腦軟件主要承擔數(shù)據(jù)的采集,預處理,數(shù)據(jù)保存部分,基于LABVIEW平臺硬件采集和控制儀器方便的特點,開發(fā)基于LABVIEW平臺的無人機載系統(tǒng)軟件,軟件包括激光強度圖像采集、IMU數(shù)據(jù)采集、RTK-GPS數(shù)據(jù)采集,以及激光條紋提取和數(shù)據(jù)保存模塊。地面電腦可通過同一局域網下遠程連接控制無人機載電腦軟件運行。地面電腦主要承擔數(shù)據(jù)下載,數(shù)據(jù)解算,點云處理顯示等部分,基于PCL點云庫、QT框架設計雷達點云處理顯示軟件,軟件包括數(shù)據(jù)下載,水下激光條紋中心提取,點云解算,點云處理和點云顯示模塊。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于結構光三維視覺角焊縫定位系統(tǒng)的研究[J]. 陳思豪,余震,王中任.  激光與紅外. 2019(03)
[2]大型工件單目結構光三維掃描方法[J]. 陳思豪,王中任,肖光潤,晏濤.  激光與紅外. 2018(11)
[3]視覺-線結構光組合技術在軌道檢測中的應用[J]. 許萬旸,劉艷杰,李潘,王順,王志恒.  激光與紅外. 2018(10)
[4]具有較大測量范圍的激光線掃描三維測量機[J]. 宋元鶴,李衛(wèi)華,趙宏.  激光與紅外. 2003(06)



本文編號：3254051