[發(fā)明專利]用于在物體表面上進(jìn)行非接觸坐標(biāo)測量的方法和勘測系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810215403.2
• 申請(qǐng)日: 2008-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN101363717A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 波·佩特爾松;克努特·西爾克斯;貝內(nèi)迪克特·澤布霍塞爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01C11/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 黨曉林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于在物體坐標(biāo)系統(tǒng)中在待測物體的物體表面上進(jìn)行非 接觸坐標(biāo)測量的方法和勘測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

為了近距離地在物體表面上進(jìn)行非接觸式攝影測繪坐標(biāo)測量，通過 將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到物體坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)而從各角度再現(xiàn)物體的圖像獲得物體 的尺寸。為了該目的，在數(shù)據(jù)處理單元中處理圖像數(shù)據(jù)。坐標(biāo)計(jì)算的基 礎(chǔ)是確定所涉及圖像的照相機(jī)取向。

如從現(xiàn)有技術(shù)所知的那樣，可通過單個(gè)照相機(jī)在不同時(shí)間從不同角 度記錄物體表面的那些待勘測區(qū)域部分，然后分別通過圖像處理系統(tǒng)處 理二維圖像數(shù)據(jù)，以給出所謂的三維圖像。分別使深度信息與三維圖像 的像素相關(guān)聯(lián)，從而由照相機(jī)及其角度確定的圖像坐標(biāo)系統(tǒng)中的3D圖像 坐標(biāo)與待考查的每一個(gè)像素、特別是所有像素相關(guān)聯(lián)。現(xiàn)有技術(shù)中公開 了用于從由不同角度顯示相同景像的多個(gè)2維圖像產(chǎn)生這樣的3維圖像 的不同圖像處理方法。

如從現(xiàn)有技術(shù)同樣已知的，還可在多個(gè)照相機(jī)的輔助下實(shí)現(xiàn)基本上 同時(shí)的記錄，以取代通過一個(gè)照相機(jī)在不同時(shí)刻從不同角度記錄區(qū)域部 分。這具有這樣的優(yōu)點(diǎn)：由于照相機(jī)可具有彼此固定的相對(duì)取向和距離， 因此無需移動(dòng)照相機(jī)就可進(jìn)行區(qū)域部分三維確定，并且無需確定各照相 機(jī)取向。

現(xiàn)有技術(shù)公開了不同的3D圖像記錄裝置，所述記錄裝置基本上包括 兩個(gè)或三個(gè)照相機(jī)，所述照相機(jī)以具有立體基礎(chǔ)(stereoscopic?basis)的 方式間隔開一定距離地放置在共用殼體中，用于分別從不同但相對(duì)固定 的角度記錄景像。由于記錄的區(qū)域部分不可避免地具有允許圖像電子處 理的典型圖像特征，因此可對(duì)區(qū)域部分施加標(biāo)記。這些標(biāo)記可通過從3D 圖像記錄單元投射到區(qū)域部分的結(jié)構(gòu)光束，具體為激光光束產(chǎn)生，所述 3D圖像記錄單元例如投射光學(xué)屏幕(screen)或光學(xué)標(biāo)記十字。通常， 這樣的3D圖像記錄單元還包括圖像處理裝置，其從基本上同時(shí)記錄的多 個(gè)來自不同角度的圖像獲得三維圖像。

這樣的3D圖像記錄單元為例如“CogniTens”的圖像記錄系統(tǒng)(其商 品名稱為“Optigo”和“OptiCell”，并且包括三個(gè)以等邊三角形布置的照相 機(jī))和“ActiCM”的“Advent”系統(tǒng)(其具有兩個(gè)并排布置的高分辨率CCD 照相機(jī)和用于將結(jié)構(gòu)光投射到待記錄部分上的投影儀)。

記錄的待測圖像元素坐標(biāo)的確定通常通過圖像中的參照標(biāo)記確定， 從所述參照標(biāo)記進(jìn)行實(shí)際的3D坐標(biāo)測量。這里，與記錄的三維圖像相關(guān) 并且因此基于3D圖像記錄單元的圖像坐標(biāo)系被變換到待測物體存在于 其中并且基于例如物體的CAD模型的物體坐標(biāo)系中。變換根據(jù)記錄的標(biāo) 記進(jìn)行，所述標(biāo)記在物體坐標(biāo)系中的位置已知。這里，通過從現(xiàn)有技術(shù) 已知的3D圖像記錄單元實(shí)現(xiàn)了小于0.5毫米的精度。

還已知一種3D掃描系統(tǒng)，特別是呈3D激光掃描儀形式的3D掃描 系統(tǒng)，其在一區(qū)段內(nèi)進(jìn)行深度掃描，并且產(chǎn)生點(diǎn)云(point?cloud)。這里， 應(yīng)對(duì)其中激光束逐行掃描區(qū)域的串行系統(tǒng)、其中掃描線在區(qū)域上方成扇 形散開的并行系統(tǒng)和所謂的同時(shí)掃描扇形中多個(gè)點(diǎn)并且因而進(jìn)行扇形深 度記錄的RIM或距離成像系統(tǒng)的完全并行系統(tǒng)之間進(jìn)行區(qū)分。通常所有 這些系統(tǒng)的相同點(diǎn)是，深度掃描是通過至少一個(gè)特別是在區(qū)域上方移動(dòng) 的測距激光束實(shí)現(xiàn)的。具體地，這樣的串行系統(tǒng)被廣泛使用并且可以以 商品名稱“Leica?HDS?6000”、“Leica?ScanStation?2”、“Trimble?GX?3D Scanner”、和購買得到。