(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210823213.9 (22)申请日 2022.07.14 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114897953 A (43)申请公布日 2022.08.12 (73)专利权人 青岛环海 海洋工程勘察研究院有 限责任公司 地址 266061 山东省青岛市崂山区云岭路 27号 (72)发明人 孙圣堂　黄承义　邵春丽　周剑波　 布如源　褚加志　 (74)专利代理 机构 青岛智地领创专利代理有限 公司 37252 专利代理师 王鸣鹤(51)Int.Cl. G06T 7/521(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/16(2006.01) 审查员 孙思远 (54)发明名称 一种基于多靶标共线连接的水上水下点云 一致性评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于多靶标共线连接的 水上水下点 云一致性评估 方法， 属于海洋测量技 术领域， 用于水上水下点云数据的一致性评估， 包括： 多靶 标共线连接装置由多个靶 标球和一个 连接杆组成， 所述靶标球依次固定在连接杆上。 将至少5个多靶标共线连接装置竖直安置在水 中， 至少一个靶标球设在水下， 获得装置的水上 水下一体化点云； 利用基于半径约束的球型拟合 算法拟合球心坐标； 利用间接平差对拟合出的球 心坐标进行点位平差并拟合直线方程； 以水上靶 标球点云的球心坐标为参考值推算水下靶标球 球心坐标， 与水下点云球心实测值对比求算点云 一致性评估参数。 权利要求书3页 说明书11页 附图2页 CN 114897953 B 2022.09.23 CN 114897953 B 1.一种基于多靶标共线连接的水 上水下点云一 致性评估方法， 其特 征在于， 包括： S1.将至少5个多靶标共线连接装置竖直安置在水中， 获得多靶标共线连接装置的水上 水下点云数据； S2.利用基于半径约束的球型拟合 算法拟合靶标球 球心； S3.利用间接平差对拟合出的靶标球 球心坐标进行点 位平差， 拟合 直线方程； S4.求算水上水下点云一 致性评估参数； 所述多靶标共线连接装置由多个靶标球和一个连接杆组成， 所述连接杆竖直放置， 所 述靶标球沿连接杆长度方向依次固定在连接杆 上， 至少一个靶标球设在水 下； 步骤S2包括： S2.1.通过步骤S1中采集的水上水下点云数据， 手动提取出点云中靶标球的球面， 通过 基于半径约束的球型拟合 算法拟合出靶标球的球心坐标； S2.2.手工测量出点云中， 连接杆在水 上消失处与水 下消失处的坐标； 靶标球球心坐标的求 解过程具体为： 球面方程表示 为： 其中， 为球心坐标， 为球的半径, 为球面上的点； 对(1)式展开并移项可 得： 记： 其中， 为系数矩阵， 为参数矩阵， 为观测值矩阵， 按式(3)求解式 （2） ， 将该方程的 解记为靶标的球心近似值 ， 将靶标球的设计半径 作为半径近似值当作约束条件： 构造如下函数： 对(4)式在 处线性化可得： 式中： 表示球面点的编号； ； 为靶标球半径 的设计值；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114897953 B 2； 为观测值； 为观测值的改正 数； ； 写作矩阵形式： 为第 个球面点到近似球心 的改正数； 使用间接平差方法求解(6)式， 定义 如下矩阵： 是该定义的矩阵的系数矩阵， 是该定义的矩阵的权阵， 是该定义的 矩阵的观测值矩阵， 得到参数 的改正数 ： 从而平差结果 为： ； 步骤S4包 括： 将 个装有 个靶标球的多靶标共线连接装置安置在试验场中， 设水上靶标球球心进 行点位平差和拟合直线方程得到空间参考直线方程为： ，a和b分别为直 线方程的两个系数， 则该直线方程单位方向向量 ， 竖直方 向单位向量 为 ； 设水上靶标球的平差后球心坐标为： ， 水下多波束点云拟合靶标球球心坐 标为： ， 以水上靶标球平差后的球心坐标为参考值对水下靶 标球球心进行推算， 求得水下靶标球球心坐标参考值为： }， 其中， 为多靶标共线连接装置标号， 为靶标球标号； 设S2.2中连接杆在水上消失处的坐标为： ， 连接杆在水下失处的坐标为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114897953 B 3