Método de calibração por restrição coplanar de características lineares da nuvem de pontos lidar do contorno do túnel

WANG Yaodong ,  

XU Jinyang ,  

ZHU Liqiang ,  

SHI Hongmei ,  

FANG Yan ,  

摘要

Durante o processo de medição dos parâmetros do contorno da seção do túnel do metrô, é necessária uma calibração do sistema de alta precisão para a nuvem de pontos do lidar de alta velocidade. Especialmente em ambientes de túnel de grande escala, os requisitos para o modelo de calibração são elevados, o processo de calibração é complexo e impacta significativamente a precisão da detecção. Para abordar essa questão, esta tese propõe um método inovador de calibração aplicável à nuvem de pontos do contorno do túnel do metrô e, com base em um sistema de medição com dois lidars, foi realizada uma pesquisa algorítmica. Este método projetou um sistema de calibração portátil manual dedicado, utilizando as características da linha da placa de calibração extraídas dos dados da nuvem de pontos, estabeleceu uma função objetivo e, por meio de um método de otimização não linear que combina um algoritmo genético e o algoritmo de Levenberg-Marquardt, busca a solução ótima global para realizar a calibração do lidar. Os resultados experimentais mostram que: o erro de calibração do topo dos trilhos em ambos os lados está dentro de ±1,5 mm; a precisão da medição estática tem erro em X dentro de ±1 mm e erro em Y dentro de ±4 mm; quando o sistema de coleta opera a uma velocidade de 5 km/h, a precisão da medição dinâmica tem erro em X dentro de ±4 mm e erro em Y dentro de ±6 mm. Este método pode alcançar a calibração de alta precisão do lidar, o algoritmo é robusto, fácil de operar e possui forte adaptabilidade ambiental.

关键词

lidar;metrô;calibração de nuvem de pontos;restrição coplanar;seção de túnel

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