地下鉄トンネル断面輪郭パラメータ測定過程において、高速レーザーレーダー点群の高精度なシステムキャリブレーションが必要である。特に大規模なシーンのトンネル環境において、キャリブレーションテンプレートの要求が高く、キャリブレーション過程が複雑であり、検出精度に大きく影響する。本論文はこの問題に対して、地下鉄トンネル輪郭点群に適した新規なキャリブレーション方法を提案し、双レーザーレーダー測定システムに基づきアルゴリズム研究を行った。本方法は専用の手押し携帯型キャリブレーションシステムを設計し、点群データから抽出したキャリブレーションプレートの線特徴を利用して目的関数を構築し、遺伝的アルゴリズムとレーベンベルク・マルカート法を混合した非線形最適化手法によりグローバル最適解を探索してレーザーレーダーのキャリブレーションを実現する。実験結果は、本方法が両側のレール上部のキャリブレーション誤差を±1.5 mm以内に抑え、静的測定精度はX誤差が±1 mm以内、Y誤差が±4 mm以内であり、収集システムが5 km/hの速度でデータ収集を行う場合、動的測定精度はX誤差が±4 mm以内、Y誤差が±6 mm以内であることを示した。本方法はレーザーレーダーの高精度キャリブレーションを実現でき、アルゴリズムのロバスト性が高く、操作が容易で環境適応性が高い特徴を持つ。

レーザーレーダー;地下鉄トンネル;点群キャリブレーション;共面制約;トンネル断面