基于球形标靶自动提取的大场景三维扫描仪地形测量方法

作     者：张旭 毛庆洲 徐浩轩 楼梁伟 王晓凯 ZHANG Xu;MAO Qingzhou;XU Haoxuan;LOU Liangwei;WANG Xiaokai

作者机构：武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079 湖北珞珈实验室湖北武汉430079 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道系统全国重点实验室北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 

出 版 物：《测绘通报》 (Bulletin of Surveying and Mapping)

年 卷 期：2024年第8期

页      面：13-19页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0816[工学-测绘科学与技术] 

基　　金：国家重点研发计划(2023YFC3009400) 中央高校自主科研项目(2042023kf0221 2042022dx0001) 

主　　题：大点云 球形标靶 三维扫描仪 Zernike 标靶提取 

摘      要：针对地面三维扫描仪大点云地形测绘中缺乏可信特征点的问题,本文提出了一种高精度自动定位和提取球形标靶中心的方法。由三维点云获得点云强度图,并将强度图划分为多个子图,利用现有图像处理算法获取子图中候选标靶感兴趣区域(ROI);提出了一种基于一维最大熵改进的Zernike矩亚像素边缘检测算法,从而准确获取每个ROI中候选标靶的像素集合;利用标靶半径和圆球率相关阈值确定可信标靶,将可信标靶的点云交替完成圆球拟合和粗差剔除,得到准确的标靶中心。试验结果表明,直径14.5 cm的球形标靶布设测量范围在80 m内,该算法从点云中提取标靶的成功率达96.7%;基于自动提取球形标靶中心的方法完成扫描坐标系向指定坐标系的转换,其中三项中误差(高程中误差、平面中误差、三维空间误差)均小于1 cm。