武大杨必胜教授团队研制的轻小型低成本高精度激光扫描系统：珞珈麒麟云 (WHU Kylin Cloud-I)

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无人机激光扫描系统具有机动、灵活等优点，被广泛用于电力、交通、勘察设计、智慧城市、抗震救灾等诸多领域。然而，无人机激光扫描系统受制于激光扫描仪、惯性导航（IMU）等传感器的重量、成本以及无人机平台有效载荷、续航能力等因素的制约，不得不在保证数据质量的前提下在上述制约因素间取得平衡，尤其是高精度IMU的昂贵价格极大地限制了无人机激光扫描系统的易用性，无形中拉升了无人机激光扫描系统的成本。近1-2年，一些低成本激光扫描仪的面世（如：Velodyne 16线激光扫描仪）燃起了国内外学界和工业界对研发轻小型、低成本、高精度、易用性无人机激光扫描系统（有效载荷<5kg，成本10万以内）的极大兴趣，同时也有力促进了泛在测绘的发展，但是如何利用低成本传感器上获取高质量的点云成为一个难题。

武汉大学杨必胜教授课团队经过2年的研发，成功研制了一套集成微机电系统（MEMS）的惯性测量单元、消费级视频相机、Velodyne 16线激光扫描仪、差分GNSS（可选）为一体的低成本、高精度的无人机激光扫描系统搭载大疆旋翼无人机平台—珞珈麒麟云 (WHU Kylin Cloud-I)。系统外观如图1。

图1. 低成本、高精度无人机激光扫描测量系统—珞珈麒麟云-I

杨必胜教授团队提出了视觉—低成本IMU耦合的高精度定姿方法和IMU—激光扫描仪—视频相机的自标定方法，解决了无地面控制下低成本、低精度IMU的高精度定姿和激光扫描点云高质量生成的难题。图2-图4是多个飞行架次（大疆旋翼无人机的有效飞行时间20分钟左右）下获取的激光点云，从数据采集到点云生成耗时约3小时（普通笔记本电脑），数据处理整个过程全自动。

图2. 武汉大学信息学部操场

图3. 武汉大学信息学部教学楼

图4.武汉大学信息学部图书馆

珞珈麒麟云系统获取点云的质量与地面激光扫描仪VZ-400获取的点云数据进行了质量比对。结果表明：该系统获取的点云位置精度在30厘米以内(图5)，满足电力、交通、基础测绘、林业等行业的需求，具有十分广阔的运用前景。

图5. 珞珈麒麟云系统扫描数据与VZ-400地面激光扫描数据精度对比

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编辑 / 卞艺潼  审核 / 卞艺潼

指导：万剑华教授(微信号wjh18266613129）