基于遗传算法的激光扫描仪误差标定研究.pdf

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1、2015年8月机床与液压Aug．2015第43卷第15期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．43No．15DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．15．025基于遗传算法的激光扫描仪误差标定研究赵强，覃遵涛(东北林业大学交通学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要：采用平面二维球列对激光扫描仪误差进行标定，为提高标定精度，在Matlab环境下利用遗传算法对扫描所得球列点云数据进行了优化处理，以球心3个坐标为优化变量，以球面点云的各点到待求球心的距离与钢球标称半径的差值的标准差最小化为优化目标，采用SGA算法优化得到各个钢球的最优球心坐标，再与

2、由超精密仪器得到的孔板圆孔中心坐标比较计算得到各点误差，实现对扫描系统的标定。实验表明：该标定方法合理可行，标定结果较为精确。关键词：激光扫描仪；误差标定；球列；优化；遗传算法；Matlab中图分类号：P204文献标志码：A文章编号：1001—3881(2015)15—098—4ResearchonErrorCalibrationofLaserScannerBasedonGeneticAlgorithmZHAOQiang，QINZuntao(TrafficCollege，NortheastForestryUniversity，HarbinHeilongjiang150040，Chi

3、na)Abstract：Theplanartwodimensinalballarraywasusedtocalibratethelaserscannererror．Toimprovethecalibrationprecision，GeneticalgorithmwasusedtooptimizethescannedpointclouddataunderMatlabsoftwareenvironment．Thethreecoordinatesoftheballcenterweretakenastheoptimizationvariables，andthestandarddeviati

4、onofthedifferencebetweenthedistancesfromeverypintstothesolvingballcenterandthenominalradiusoftheballwastakenastheoptimizationobjective．TheoptimalballcentercoordinateswereobtainedwithSGAalgorithmandcomparedwiththeholecentercoordinatesoftheplatewhichweremeasuredbytheultrapreci．si0ninstrument．The

5、erorsofeverypointswasobtainedbythecomparisonandcomputingandthecalibrationwascompleted．Experi-mentsshowtheproposedmethodisrationalandfeasiblewithaccuratecalibrationresults．Keywords：Laserscanner；Erorcalibration；Ballaray；Optimization；Geneticalgorithm；Matlab0前言密仪器(测量精度为0．005mm)对孔列中心距进行三维激光扫描技术作为获取

6、三维空间数据的有效了精确测量，将测量结果作为基准和激光扫描仪扫描手段，以其快速、精确、无接触测量等优势在众多领得到的球列中心进行比对实现标定。域发挥着越来越重要的作用。随着三维激光扫描技术在标定过程中要通过球面点云数据获得球心坐在科研、工业生产等领域的应用日益广泛，对其测量标，需要采用搜索算法进行求解，遗传算法在求解非精度的要求越来越高，对其标定方法的研究也引起了连续、多峰函数及含噪声条件下，能够以很大概率收关注。标定块(也称定标靶、或标定模板)是三敛到最优解，具有很强全局优化能力，而且求解精度维测量设备标定常用的标定基准。当前不同测量系统高，在工程优化领域得到广泛应用，因此采用遗

7、传所采用的标定块形状多种多样。例如，Intel公司算法进行优化拟合，最后通过实验验证上述标定方法OpenCV的视觉小组采用的标定块是一个黑白相间的的效果。棋盘格，中科院自动化所采用的则是一个布满圆孔的1标定球列研制正方体，Microsoft研究院视觉组采用的8x8个正方形所研究三维激光扫描仪的数据采集方法为非接触阵列的平面，FUKUI采用正方形作为标志物，CHOU式数据测量方式(参见图1)，测量原理是基于三角使用屋角作为标志物，西北工业大学提出使用长方测量原理的主动式