本发明属于轨道测量检测，更具体地，涉及一种自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法。
背景技术：
：：1、针对轨道交通基础设施的钢轨、隧道、接触网及轨道沿线附属设施的运维检测，传统方法大多采用人工巡道、人工持便携式测量仪进行定点测量，近几年开始采用线结构光技术对轨道进行精细扫描测量，对于大场景的轨道沿线附属设施的数据的检测，则多采用相机拍照或三维激光扫描技术获取。2、点云数据是指在一个三维坐标系统中的一组向量的集合，点云数据的主要特点是具有高精度、高分辨率和高维度的几何信息，可以直观地表示空间中物体形状、表面和纹理等信息。3、目前针对轨道点云数据的特征提取，大多采用单一的线结构光技术获取的轨道小范围点云数据，或采用三维激光扫描技术获取轨道沿线大范围的三维点云数据，不能将多个传感器集成在一起，易出现传感器之间位置关系的多次重复标定，由于缺少统一的授时定位系统，现有的线结构光传感器无触发信息反馈，导致采集的点云数据通常无法对齐或采用选部分特征点的方式强制对齐，而且采集到的线结构光点云数据与激光扫描点云数据之间通常存在偏差，且不同段数据得偏差量不同，数据匹配难度高，且无法从硬件层面实现精准匹配和多尺度融合，不能满足轨道检测毫米级精度要求。技术实现思路1、针对现有技术中轨道检测中缺少统一授时定位系统以及数据匹配度低的问题，本发明提供了一种自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法，具体内容如下：自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法，采用自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云系统实现，所述点云系统包括设在轨道车体上的线结构光传感器3、激光扫描传感器4、惯性测量传感器5、gnss传感器6和同步控制模块7，包括以下步骤：2、s1：将各所述传感器安装在轨道车体上并将轨道车体通电，接收gnss卫星信号使所述同步控制模块7与外部gnss时间同步；3、s2：轨道车体在待测轨道10上行驶，同步控制模块7控制各传感器采集数据；4、s3：获取采集数据每个时刻的绝对位置和姿态信息，得到第一旋转矩阵；5、s4：标定并计算每个时刻线结构光传感器3获取的点云数据对应的坐标，得到第二旋转矩阵；6、s5：标定并确定激光扫描传感器4的断面坐标系与定位定姿系统的载体坐标系之间的关系，得到第三旋转矩阵；7、s6：将s4中的线结构光轨道点云数据与s5中的激光扫描传感器的轨道点云数据进行特征匹配，标定得到第四旋转矩阵；8、s7：采集原始数据，得到任意时刻t的线结构光传感器3扫描点云中任意原始点坐标和矩阵，以及该时刻激光扫描传感器4扫描点云中任意原始点坐标和矩阵；9、s8：根据s3-s6，将s7中得到的线结构光传感器3扫描点坐标和激光扫描传感器4扫描点云坐标转换到wgs84坐标系，融合得到线结构光传感器3点云绝对坐标和激光扫描传感器4点云绝对坐标，10、线结构光传感器3点云绝对坐标：11、12、式中：为线结构光传感器扫描点坐标在wgs84系统的绝对坐标；13、激光扫描传感器4点云绝对坐标：14、15、式中：为激光扫描点坐标在wgs84系统的绝对坐标。16、优选的，所述s1中的同步控制模块7时间同步具体包括以下步骤：17、s1-1：同步控制模块7包括gps oem板卡、滤波器、晶体振荡器、cpld和arm单片机，通过晶体振荡器将同步控制模块7维持一个时间系统；18、s1-2：通过gps oem板卡接收外部gnss信号，当同步控制模块7接收到该板卡的gnss信号及对应的秒脉冲信号后，将同步控制模块7的时间系统同步校准至gnss时间系统；19、s1-3：完成时间校准后的同步控制模块7，在后续接收到外部硬件信号时，即可将该时刻通过添加一个时间标签的方式记录并通过串口输出至工控机存储模块9记录保存；20、s1-4：线结构光传感器3采用时间触发或距离触发，同步控制模块7明确每次线结构光传感器3采集的具体时刻，再输出至工控机存储模块9保存；21、s1-5：同步控制模块7在接收gnss信号与秒脉冲信号的同时将该信号转发给激光扫描传感器4，实现激光扫描传感器4时间系统与同步控制模块7时间系统一致。22、优选的，所述s2中，同步控制模块7采集的数据包括：带gnss时间系统的里程计数据、惯性导航数据、gnss定位数据、带gnss时间信息的以线结构光传感器3相位中心为原点的断面点云数据、带gnss时间信息的以激光扫描传感器4相位中心为原点的断面点云数据。23、优选的，所述s3中，利用惯性测量原理与gnss定位原理，通过差分计算法获取采集数据每个时刻的绝对位置和姿态信息。24、优选的，所述s3中，绝对位置和姿态信息是以惯性导航几何中心为原点的载体坐标系，获得任意时刻t由三个位置和三个姿态构建的第一旋转矩阵：25、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><munderover><mi/><mi>pos</mi><mi>wgs84</mi></munderover></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mn>2</mn></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mn>3</mn></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mn>4</mn></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>b</mi><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></msub></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>b</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>b</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mn>3</mn></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>b</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mn>4</mn></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mn>2</mn></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mn>3</mn></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>4</mn></mstyle></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>d</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>d</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mn>2</mn></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>d</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mn>3</mn></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>d</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mn>4</mn></msub></mstyle></mtd></mtr></mtable></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>26、式中：a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2和c3为惯性测量传感器5分别绕x轴、y轴和z轴旋转角度构成的正交矩阵元素，a4、b4和c4为gnss传感器6分别在x轴、y轴和z轴上的平移，d1、d2、d3为0，,d4为缩放常量，值为1。27、优选的，所述s4中通过选取同名特征点的方式对多个线结构光传感器3标定，确定多个线结构光传感器3坐标系与指定传感器定义的断面坐标系之间的二维转换关系，计算每个线结构光传感器3在每个时刻获取的点云数据对应的统一断面坐标系中的坐标。28、优选的，所述s4中，指定传感器定义的断面坐标系定位为：以最左侧或最右侧的线结构光传感器3的相位中心为原点的线结构光统一断面坐标系，第二旋转矩阵为：29、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msubsup><mi>r</mi><mi>m</mi><mi>tm</mi></msubsup><mi>=</mi><mrow><mo>[</mo><mtable><mtr><mtd><mi>cos</mi><mi>e</mi></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mi>−</mi><mi>cos</mi><mi>e</mi></mtd><mtd><mi>mx</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>1</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>sin</mi><mi>e</mi></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mi>cos</mi><mi>e</mi></mtd><mtd><mi>mz</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>1</mn></mtd></mtr></mtable><mo>]</mo></mrow></mstyle>30、式中：m为线结构光传感器3，e为编号为m的线结构光传感器3坐标系相对于最左侧或最右侧的线结构光传感器3的坐标系的旋转量，mx为m线结构光传感器在x轴的偏移量，mz为线结构光传感器在z轴的偏移量。31、优选的，所述s5中通过同名控制点特征匹配的方式，采用最小二乘平差法，标定激光扫描传感器4的断面坐标系与定位定姿系统定义的载体坐标系之间的关系，第三旋转矩阵为：32、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msubsup><mi>r</mi><mn>1</mn><mi>pos</mi></msubsup><mi>=</mi><mrow><mo>[</mo><mtable><mtr><mtd><msub><mi>f</mi><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>f</mi><mn>2</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>f</mi><mn>3</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>f</mi><mn>4</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>g</mi><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>g</mi><mn>2</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>g</mi><mn>3</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>g</mi><mn>4</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>h</mi><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>h</mi><mn>3</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>h</mi><mn>4</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>i</mi><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>i</mi><mn>2</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>i</mi><mn>3</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>i</mi><mn>4</mn></msub></mtd></mtr></mtable><mo>]</mo></mrow></mstyle>33、式中：f1、f2、f3、g1、g2、g3、h1、h2和h3为激光扫描传感器4的断面坐标系相对于载体坐标系在x轴、y轴和z轴方向的旋转量构成的正交矩阵元素；f4、g4和h4为断面坐标系相对于载体坐标系在x轴、y轴和z轴上的平移，i1、i2、i3为固定值为0的矩阵元素，i4为固定值为1的矩阵元素。34、优选的，所述s6中采用icp特征匹配算法对s4中的线结构光轨道点云数据与s5中的激光扫描传感器的轨道点云数据进行特征匹配，标定获得任意时刻t在统一断面坐标系与当前时刻激光扫描传感器坐标系的二维转换关系，第四旋转矩阵为：35、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msubsup><mi>r</mi><mi>n</mi><mi>tn</mi></msubsup><mi>=</mi><mrow><mo>[</mo><mtable><mtr><mtd><mi>cos</mi><mi>j</mi></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mi>−</mi><mi>cos</mi><mi>b</mi></mtd><mtd><mi>nx</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>1</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>sin</mi><mi>j</mi></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mi>cos</mi><mi>j</mi></mtd><mtd><mi>nz</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>1</mn></mtd></mtr></mtable><mo>]</mo></mrow></mstyle>36、式中：j为线结构光传感器3统一坐标系tm相对于激光扫描传感器4的旋转量，nx为激光扫描传感器4在x轴的偏移量、nz为激光扫描传感器4在z轴的偏移量。37、优选的，所述s7中，和分别为：38、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mi>line</mi></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi> </mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>x</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>y</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>z</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd></mtr></mtable></mstyle></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>39、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mi>laser</mi></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi> </mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>x</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>y</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>z</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd></mtr></mtable></mstyle></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>。40、自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云系统，应用于任一项所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法中，还包括设在轨道车体上的里程计2、供电模块8及工控机存储模块9，所述同步控制模块7用于将所述里程计2、线结构光传感器3、激光扫描传感器4、惯性测量传感器5和gnss传感器6的时间同步，并控制各传感器采集数据，所述工控机存储模块9用于存储各传感器采集到的数据并将数据传输至工控机。41、优选的，还包括载体平台1，所述载体平台1与所述轨道车体固定连接，所述激光扫描传感器4、惯性测量传感器5、gnss传感器6、同步控制模块7、供电模块8及工控机存储模块9均设在所述载体平台1上，所述线结构光传感器3至少有两个且对称设在所述载体平台1两侧，所述里程计2设在所述轨道车体的车轮11上并与所述车轮11同心同轴。42、优选的，所述激光扫描传感器4为三维激光扫描仪，所述惯性测量传感器5包括加速度计和陀螺。43、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：44、1. 本发明采用多尺度点云系统的融合方法：结合gnss定位原理与惯性测量原理获取任意时刻平台载体在绝对坐标系(wgs84坐标系)的绝对位置和姿态信息，通过选取同名特征点以及同名控制点特征匹配为标准，进行icp特征匹配实现多层次标定，一次确定各个传感器之间的位置、角度关系，使得线结构光点云数据与激光点云数据达到高匹配度的多尺度数据融合。45、2. 本发明通过同步控制模块接收秒脉冲信号并给线结构光传感器、激光扫描传感器触发信号并记录该触发信号的准确时刻，实现各传感器时间系统的统一性，使得任意采集时刻的不同尺度点云位置关系固定。46、3.本发明的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云系统，将多个传感器集中安装在载体平台上，各传感器位置和角度关系固定，通过出厂一次标定完成，避免结构不固定造成传感器之间位置关系的多次重复标定。当前第1页12当前第1页12
技术特征：1.自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法，采用自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云系统实现，其特征在于，所述点云系统包括设在轨道车体上的线结构光传感器（3）、激光扫描传感器（4）、惯性测量传感器（5）、gnss传感器（6）和同步控制模块（7），包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法，其特征在于，所述s1中的同步控制模块（7）时间同步具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法，其特征在于，所述s2中，同步控制模块（7）采集的数据包括：带gnss时间系统的里程计数据、惯性导航数据、gnss定位数据、带gnss时间信息的以线结构光传感器（3）相位中心为原点的断面点云数据、带gnss时间信息的以激光扫描传感器（4）相位中心为原点的断面点云数据。
4.根据权利要求2所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法，其特征在于，所述s3中，利用惯性测量原理与gnss定位原理，通过差分计算法获取采集数据每个时刻的绝对位置和姿态信息。
5.根据权利要求4所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法，其特征在于，所述s3中，绝对位置和姿态信息是以惯性导航几何中心为原点的载体坐标系，获得任意时刻t由三个位置和三个姿态构建的第一旋转矩阵：
6.根据权利要求1所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法，其特征在于，所述s4中通过选取同名特征点的方式对多个线结构光传感器（3）标定，确定多个线结构光传感器（3）坐标系与指定传感器定义的断面坐标系之间的二维转换关系，计算每个线结构光传感器（3）在每个时刻获取的点云数据对应的统一断面坐标系中的坐标。
7.根据权利要求6所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法，其特征在于，所述s4中，指定传感器定义的断面坐标系定位为：以最左侧或最右侧的线结构光传感器（3）的相位中心为原点的线结构光统一断面坐标系，第二旋转矩阵为：
8.根据权利要求2所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法，其特征在于，所述s5中通过同名控制点特征匹配的方式，采用最小二乘平差法，标定激光扫描传感器（4）的断面坐标系与定位定姿系统定义的载体坐标系之间的关系，第三旋转矩阵为：
9.根据权利要求1-8中任一项所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法，其特征在于，所述s6中采用icp特征匹配算法对s4中的线结构光轨道点云数据与s5中的激光扫描传感器的轨道点云数据进行特征匹配，标定获得任意时刻t在统一断面坐标系与当前时刻激光扫描传感器坐标系的二维转换关系，第四旋转矩阵为：
10.根据权利要求1所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法，其特征在于，所述s7中，和分别为：
11.自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云系统，应用于权利要求1-10任一项所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云融合方法中，其特征在于，还包括设在轨道车体上的里程计（2）、供电模块（8）及工控机存储模块（9），所述同步控制模块（7）用于将所述里程计（2）、线结构光传感器（3）、激光扫描传感器（4）、惯性测量传感器（5）和gnss传感器（6）的时间同步，并控制各传感器采集数据，所述工控机存储模块（9）用于存储各传感器采集到的数据并将数据传输至工控机。
12.根据权利要求11所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云系统，其特征在于，还包括载体平台（1），所述载体平台（1）与所述轨道车体固定连接，所述激光扫描传感器（4）、惯性测量传感器（5）、gnss传感器（6）、同步控制模块（7）、供电模块（8）及工控机存储模块（9）均设在所述载体平台（1）上，所述线结构光传感器（3）至少有两个且对称设在所述载体平台（1）两侧，所述里程计（2）设在所述轨道车体的车轮（11）上并与所述车轮（11）同心同轴。
13.根据权利要求12所述的自适应特征匹配线结构光和lidar轨道多尺度点云系统，其特征在于，所述激光扫描传感器（4）为三维激光扫描仪，所述惯性测量传感器（5）包括加速度计和陀螺。
技术总结本发明提供了一种自适应特征匹配线结构光和Lidar轨道多尺度点云融合方法，点云系统包括轨道车体和设在轨道车体上的里程计、线结构光传感器、激光扫描传感器、惯性测量传感器、GNSS传感器、同步控制模块、供电模块及工控机存储模块，同步控制模块用于将里程计、线结构光传感器、激光扫描传感器、惯性测量传感器和GNSS传感器的时间同步；融合方法包括工控机结合GNSS定位原理与惯性测量原理获取任意时刻平台载体在绝对坐标系的绝对位置和姿态信息，通过选取同名特征点以及同名控制点特征匹配为标准，进行ICP特征匹配实现多层次标定，一次确定各个传感器之间的位置、角度关系，使得线结构光点云数据与激光点云数据达到高匹配度的多尺度数据融合。
技术研发人员：毛庆洲,朱旭波,宋贲,李志明,胡伟,李夏亮,董翠军,李杨,刘洋,何凡,艾尚江,邬代杰,杨胜凯,孙兵,冯浩,来德辉
受保护的技术使用者：武汉汉宁轨道交通技术有限公司
技术研发日：技术公布日：2024/5/29
