CN107817501B - 一种可变扫描频率的点云数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空间测距技术领域，更具体地，涉及一种可变扫描频率的点云数据处理方法。通过设置两组发射频率不同的发射数据，激光雷达周期性切换两组数据进行激光发射，第一组发射数据用于获取测量区域精准的地形信息，通过地形信息计算以第二组发射数据发射的每个激光发射点的合理返回周期，从而得到准确的距离信息，解决了现有技术中激光的接收时间多周期问题；另外，本发明中第二组发射频率可根据需要自主进行设定，较高的发射频率获得的点云密度较高，对测量区域测得的距离数据更为精准。
Description
技术领域
本发明涉及空间测距技术领域，更具体地，涉及一种可变扫描频率的点云数据处理方法。
背景技术
激光雷达是一种使用激光测量距离的设备，将多个测量点距离还原为空间坐标，最终实现周边环境的空间还原。激光发射到接收所用时间，决定了测量的精确程度，单位时间内发射的激光的次数，决定了点云中的数据密度。在飞行器利用激光雷达对地面距离进行测量的过程中，由于距离较远，激光的接收时间存在多周期问题。
激光雷达按给定周期发射激光，对于T1时刻的发射点P1，取接收时刻为t1，如果在周期T内该激光返回发射器,根据反射时间和光速可得此时的测距值为[光速*（t1-T1）/2]。如果在周期T内该激光没有反射回发射器，则发射器在T2时刻将发射下一个发射点P2。此时将有P1,P2两个发射点同时在发射或反射路径上运行。当点P1返回发射器，发射器无法区分此时返回的激光是在T1还是T2时刻发射的，因此导致P1的飞行时间计算存在误判。
激光的接收时间多周期问题传统的解决方法是，根据飞行器的飞行高度和地形，估算点P的飞行时间，在几个周期T内能返回，在处理数据时对反射时间进行折算。但是在利用激光雷达进行测量之前，难以得到精准的地形数据，因此最终获得的测距值准确度也较低。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种可变扫描频率的点云数据处理方法，在测距过程中，同时获取地形信息，并将获取的地形信息应用在数据分析上，对激光发射点的返回周期进行推算，从而准确地还原测距值。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种可变扫描频率的点云数据处理方法，采用激光雷达进行点云采集，包括如下步骤：
S1：对所述激光雷达设置两组发射频率不同的发射数据，其中依照第一组发射数据发射的激光能在一个周期内返回激光雷达，第二组发射数据的发射频率为所需的最高发射频率；
S2：基于步骤S1执行的基础上，所述激光雷达周期性切换两组数据进行激光发射，从而进行点云采集；
S3：对步骤S2采集到的数据进行处理，首先利用以第一组发射数据发射得到的点云数据得到地形信息；
S4：根据步骤S3得到的地形信息计算以第二组发射数据发射的每个激光发射点的合理返回周期，从而得到准确的距离信息。
进一步地，第一组发射数据的发射频率通过光速除以两倍测量区域中距离第一激光雷达的最远距离得到。计算出使发射的激光能在一个周期内返回激光雷达的临界频率，以小于或等于该频率的发射频率发射激光，能保证激光在一个周期内返回激光雷达。
进一步地，步骤S1中所需的最高发射频率根据飞机飞行高度、地形情况（由第一组激光采集的数据获得）及激光雷达本身频率和对应扫描距离的关系等综合考虑，取允许的最高扫描频率，即第二组激光的发射频率是根据第一组激光采集的数据动态调整的。
进一步地，步骤S3中地形信息根据以第一组发射数据发射的激光得到的点云数据滤波得到。
与现有技术相比，有益效果是：通过设置两组发射频率不同的发射数据，激光雷达周期性切换两组数据进行激光发射，第一组发射数据用于获取测量区域精准的地形信息，通过地形信息计算以第二组发射数据发射的每个激光发射点的合理返回周期，从而得到准确的距离信息，解决了现有技术中激光的接收时间多周期问题；另外，本发明中第二组发射频率可根据需要自主进行设定，较高的发射频率获得的点云密度较高，对测量区域测得的距离数据更为精准。
附图说明
图1是本发明一实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步描述，需要说明的是，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1所示，一种可变扫描频率的点云数据处理方法，采用激光雷达进行点云采集，包括如下步骤：
S1：对所述激光雷达设置两组发射频率不同的发射数据，其中依照第一组发射数据发射的激光能在一个周期内返回激光雷达，第二组发射数据的发射频率为所需的最高发射频率；
S2：基于步骤S1执行的基础上，所述激光雷达周期性切换两组数据进行激光发射，从而进行点云采集；
S3：对步骤S2采集到的数据进行处理，首先利用以第一组发射数据发射得到的点云数据进行滤波得到地形信息；
S4：根据步骤S3得到的地形信息计算以第二组发射数据发射的每个激光发射点的合理返回周期，从而得到准确的距离信息。
在本实施例中，所用激光雷达为rigel VUX-1设备。需要说明的是，本发明适用于各种激光雷达，rigel VUX-1设备为本实施例中所使用的激光激光雷达，不能理解为对本发明的限制。
在本实施例中，一个周期测量区域内距离激光雷达的最远距离不超过394.7米。取第一组发射数据的发射频率380khz，第二组发射数据的发射频率550khz。其中第一组发射数据的发射频率通过光速除以两倍测量区域中距第一激光雷达的最远距离得到，即光速3E8/（394.7×2）=380khz；此时第一组发射数据的一个周期内的最远测距值为394.7米，第二组发射数据的一个周期内的最远测距值为272.7米。此时在测量区域内，通过第一组发射数据发射的激光可识别各个目标距离激光雷达的距离是小于272.7米，还是272.7至394.7米范围，根据此结果判断以第二组发射数据所发射的激光点是在一个周期内返回还是在第二个周期内返回，对第二组发射数据发射的激光的测距数据计算过程，可准确还原的测距值。另外，在本实施例中，由于采用了两组数据进行激光发送，点云密度极大地增加，测距数据的精度也明显提高。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种可变扫描频率的点云数据处理方法，采用激光雷达进行点云采集，其特征在于，包括如下步骤：
S1：对所述激光雷达设置两组发射频率不同的发射数据，其中依照第一组发射数据发射的激光能在一个周期内返回激光雷达，第二组发射数据的发射频率为所需的最高发射频率，最高发射频率根据飞机飞行高度、地形情况及雷达本身频率和对应扫描距离的关系综合考虑，取允许的最高扫描频率；
S2：基于步骤S1执行的基础上，所述激光雷达周期性切换两组数据进行激光发射，从而进行点云采集；
S3：对步骤S2采集到的数据进行处理，首先利用以第一组发射数据发射得到的点云数据得到地形信息；
S4：根据步骤S3得到的地形信息计算以第二组发射数据发射的每个激光发射点的合理返回周期，从而得到准确的距离信息。
2.根据权利要求1所述的一种可变扫描频率的点云数据处理方法，其特征在于：所述的第一组发射数据的发射频率通过光速除以两倍测量区域中距离第一激光雷达的最远距离得到。
3.根据权利要求1所述的一种可变扫描频率的点云数据处理方法，其特征在于，所述步骤S3中地形信息根据以第一组发射数据发射的激光得到的点云数据滤波得到。
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