HERON背包扫描仪在隧道扫描中的应用
桂维振;黄晓阳;刘彦君;王强;武胜林
【摘 要】随着激光SLAM技术的发展,背包式扫描仪逐渐成熟,朝着体积小巧、快速扫描、智能拼接以及精度提高方面发展.阐述HERON背包扫描仪的主要结构、工作流程以及数据处理过程;以HERON背包扫描仪在隧道扫描中的应用为例,证明背包扫描仪在快速扫描及拼接点云方面有较强的优势,并总结扫描注意事项.
【期刊名称】《北京工业职业技术学院学报》
【年(卷),期】2018(017)003
【总页数】7页(P5-10,14)
qos是什么【关键词】背包扫描仪;激光SLAM技术;三维激光扫描
【作 者】桂维振;黄晓阳;刘彦君;王强;武胜林
【作者单位】北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院,北京100042;温岭市地理信息测绘院,浙江温岭317500;北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院,北京100042;北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院,北京100042;北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院,北京100042
【正文语种】唇部化妆中 文
【中图分类】P225extra
0 引言
随着激光SLAM (Simultaneous Localization And Mapping，同步定位与地图构建)技术的发展，扫描仪朝着体积小巧、快速扫描、智能拼接以及精度提高方面发展[1-2]。HERON背包式扫描仪是一种高精度激光SLAM测量系统，精度能够达到厘米级，同时还可以建立2D/3D地图，配套强大的三维点云后处理软件，能够实现大场景建模、量测、成图、空间分析等功能，是高精度、高效率、低成本的室内外一体化三维扫描与测量的设备。
金山翻译网HERON背包式扫描仪与传统的测站式扫描仪相比具有独特优势：它能够实时测量，实时
在平板电脑上进行三维场景预览与测量；能够实时成图，独有的激光SLAM技术使得系统可以在数据采集的同时实时成图，2D/3D地图一体化；扫描数据实现全局优化，强大的全局实时优化算法，将测量误差降到最低，保证点云及模型的高精度。具备这些优势使其应用越来越广泛，隧道扫描、厂房数字化、3D城市建模等工程领域均有应用[3-4]。cross fire
1 HERON背包扫描仪主要构成
1.1 HERON背包扫描仪硬件
HERON背包扫描仪主要由6大部分组成，如图1所示。主要包括： HERON 主体1，电池2，伸缩碳纤维杆3，IMU惯性测量单元4，旋转激光扫描器5及全景相机6。其中，HERON主体包括Velodyne(转速表传感器)扫描仪接口、IMU(惯导测量单元)连接口、控制平板LAN接口、全景相机接口和内部电脑。另外，在HERON主体上还有通风口用于散热。Velodyne旋转激光扫描器包含Velodyne连接电缆、激光发射器和传感器。
图1 HERON背包扫描仪硬件
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1.2 背包扫描仪软件
1.2.1 外业数据采集平板及软件
HERON背包扫描仪配备了实时显示扫描结果的平板电脑，平板通过连接线与HERON主体LAN接口相连，如图2所示。控制平板安装了扫描控制软件HERON Live，流程化操作软件让外业数据采集更轻松。
图2 HERON背包扫描仪控制平板及连接
HERON Live主体界面如图3所示，控制软件主要实现传感器连接后的检查、设置采集方式、数据传输、实时查看扫描情况及数据等功能。扫描开始之后，如果不需要实时看扫描数据，可以断开控制平板连接，减轻扫描负担。扫描结束后可以重新连上网线和平板，点击Stop后进行数据查看及导出。
图3 HERON Live主界面
1.2.2 内业解算软件HERON Desktop
carmeHERON Desktop用于处理外业采集的数据，其主要功能包括导入数据、数据处理、创建参考地图。数据解算方式有2种，自动处理Automatic Processing和手动处理Expert mode。
自动处理操作步骤简单，在批量处理窗口确定参数和起始、终止处理步骤。一般需要设置解算的数据质量Pret和导出点云的点间距，所选参数较少，数据处理无法实时干预，较为固定，适用于扫描环境理想且扫描数据较大的情况。
手动模式按照“计算轨迹路线——清除移动物体点云——排列地图——生成分段地图”流程设置参数解算数据，可以任意时刻修改解算参数，处理方式较为灵活，适用于绝大多数扫描情况。
2 HERON作业流程
HERON作业流程包括外业数据采集和内业数据处理。相比较传统扫描仪，外业数据采集节省了拼接设站的过程，内业数据处理减少了匹配测站连接点的过程，使得HERON扫描整体作业流程较快。
2.1 HERON外业采集过程
HERON外业采集过程包括外业数据采集以及将数据导出2个主要环节，流程化的操作使操作者更加容易使用。
2.1.1 外业数据采集
外业数据采集前先安装好主机，然后进行接口连接，包括：扫描头连接、IMU连接、网线连接主体LAN接口。检查无误后先打开电源开关—打开背包内置电脑开关—背起扫描仪—连接控制平板—开始扫描，外业采集过程如图4所示。
图4 HERON外业采集过程
扫描过程中按照以下步骤进行操作控制平板：
(1)连接好设备开机以后打开控制平板软件 HERON Live ；(2)检查所有传感器连接后，打开 Live 模式中的 Survey ；(3)Start—Live ，系统提示是否开始存储数据，选择Yes按键，然后为此次采集输入名称，操作人员开始按规划的路径行走；(4)采集结束，点击 Stop按钮。
在采集过程中应该注意控制平板上的指示灯闪烁情况：若开启相机，3个灯应该都是绿色，不开相机velodyne和IMU应该是绿灯。若指示异常，连接有问题，需停止扫描重新关机连接再扫描。
rating2.1.2 外业数据导出choo的名词>编程入门网
在外业采集数据中，数据快速存储在平板电脑中，内业解算处理前需要将数据导出，这里选择使用高速U盘导出数据，导出流程如下：
(1)U盘插上平板，打开控制平板HERON Live；(2)点击HERON Live中的Import/Export；(3)选择HERON中所需传输的原始数据和数据导出路径；(4)等待数据传输完成，然后打开U盘进行确认检查。
2.1.3 外业数据采集注意事项
在外业采集数据中，需要注意以下事项：
(1)安装过程避免手触碰激光发射口，且激光头和IMU接口朝向人前进方向；(2)开机后注意电池电量，关机顺序和开机相反，避免直接关闭电源开关，伤害系统且容易造成数据损失，避免电池不关机直接取下；(3)扫描前勘察扫描区域，合理规划扫描路径，检查有无悬挂物，合理调整升缩杆高度，避免物体碰到激光头；(4)扫描过程中最好不要有人跟随(一个人紧跟可以)，扫描狭窄区域时不要原地转身；(5)避免跳跃和瞬间大动作移动，避免瞬间调
整扫描头高度；(6)注意避免头顶物体碰撞扫描头，同时检查地形有无高低突变，防止摔倒；(7)门框低于扫描头高度，可前倾后仰，避免下蹲通过；(8)注意线缆不要垂下太长，扫描过程刮蹭物体，阴雨天避免作业。
