[發(fā)明專利]基于模型的掃描線編碼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480015811.7
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN105164547B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 格雷戈里·查爾斯·沃爾什;C·澤沃爾特
• 申請（專利權(quán)）人: 萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G01S17/42;G01S17/89
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 呂俊剛,劉久亮

技術(shù)領(lǐng)域

本文公開的實施方式涉及三維(3D)激光掃描數(shù)據(jù)的壓縮和檢索。

背景技術(shù)

使用激光成像、探測和測距(LIDAR)技術(shù)來捕獲3-D現(xiàn)實的掃描裝置(諸如在美國專利7,701,558和美國專利5,988,862中描述的那些)日益流行且越來越多地被使用。通常，激光掃描儀可以包括生成一個或更多個目標表面的一個或更多個測距樣本的一些形式的LIDAR。該LIDAR還可以生成與樣本相關(guān)的輔助數(shù)據(jù)，諸如描述為“主動顏色(active color)”的激光回波強度的測量值和/或描述為“被動顏色(passive color)”的采樣表面的顏色。強度可以指來自激光的從表面返回的光，所述光可以包括幾個不同的波長。顏色可以指從表面被動返回的光，所述光可以由如對超光譜和/或熱成像感興趣的一個或更多個不同頻帶組成。

LIDAR可以被激光掃描儀機械地定位以隨著時間來采樣感興趣的區(qū)域。將LIDAR的機械定位描述為掃描。定位處理可以確定LIDAR樣本的原點和方向。可以采用原點和方向以及測距在基坐標系中生成樣本點。每一個樣本點與其輔助數(shù)據(jù)(例如，回波強度和/或顏色)一起可以被描述為掃描點。掃描點的集合可以被描述為掃描。該掃描可以包括掃描線，每一條掃描線可以包括在單次機械移動或掃掠(sweep)期間收集的掃描點的集合。

存在幾個機械定位的示例。對于典型的地面測量LIDAR(例如Leica ScanStation C10)，LIDAR的機械定位可以通過利用垂直偏轉(zhuǎn)器垂直偏轉(zhuǎn)LIDAR的視場并且與LIDAR一起水平旋轉(zhuǎn)該垂直偏轉(zhuǎn)器來實現(xiàn)。這樣，可以實現(xiàn)通常類似于球體的掃描視場。在一些空運LIDAR系統(tǒng)(例如Leica ALS70)中，LIDAR可以通過偏轉(zhuǎn)器在飛行路徑上被偏轉(zhuǎn)。該偏轉(zhuǎn)器和LIDAR可以被安裝到航空器上。類似地，在一些基于地面車輛的LIDAR系統(tǒng)中，LIDAR可以隨著車輛沿道路移動而圍繞環(huán)境來偏轉(zhuǎn)。目標鎖定的楔形棱鏡掃描儀可以通過使激光束穿過兩個修圓的楔形棱鏡來形成LIDAR視場，一個修圓的楔形棱鏡以比第二個修圓的楔形棱鏡低得多的速度旋轉(zhuǎn)，因此創(chuàng)建了螺旋形LIDAR采樣路徑。

本文要求保護的主題不限于解決任何缺點或只在例如上文描述的環(huán)境中工作的實施方式。而是，僅提供該背景技術(shù)來例示可以實施本文描述的一些實施方式的一個示例性技術(shù)領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本文公開的實施方式涉及三維(3-D)激光掃描數(shù)據(jù)的壓縮和檢索。

一種基于模型的掃描線編碼的方法包括限定用于描述掃描的掃描線的幾何模型，所述掃描線包括多個掃描點。該方法還包括計算軌跡模型，所述軌跡模型表示多個掃描點相對于幾何模型的偏差的近似圖案。所述方法還包括計算多個殘差，所述殘差中的每一個與掃描點的偏差和軌跡模型之間的差相關(guān)。所述方法還可以包括壓縮殘差。

該發(fā)明內(nèi)容以簡化形式介紹了在以下具體實施方式中進一步描述的構(gòu)思的選擇。該發(fā)明內(nèi)容并不旨在確定所要求保護的主題的關(guān)鍵特征或必要特性，其也不旨在被用作對確定所要求保護的主題的范圍的輔助。

將在隨后的描述中陳述另外的特征和優(yōu)勢，且根據(jù)該描述部分地將是顯而易見的，或者可以通過實踐這些實施方式來學習。將通過在權(quán)利要求中具體指出的手段和組合來實現(xiàn)和獲得這些實施方式的特征和優(yōu)勢。從以下描述和權(quán)利要求中，這些和其它特征將變得更加全面地顯而易見，或者可以通過實踐如下文中所述的實施方式來學習。

附圖說明

為進一步澄清本發(fā)明的上述和其它優(yōu)勢和特征，將參照在附圖中示出的其具體實施方式來呈現(xiàn)本發(fā)明的更具體的描述。要理解的是，這些附圖僅繪出了本發(fā)明的典型實施方式，且因此并不被認為限制了其范圍。本發(fā)明將通過使用附圖采用另外的特定性和細節(jié)來描述和說明，在附圖中：

圖1是包括掃描儀的運動行為的示意圖的示例地面激光掃描儀的立體圖；

圖2是圖1的掃描儀的示例運動的抽象圖；

圖3是可以由圖1的掃描儀產(chǎn)生的示例掃描偽像(artifact)的示意圖；

圖4是可以由圖1的掃描儀執(zhí)行的基于模型的掃描線編碼的示例方法的流程圖；

圖5是可以被圖1的掃描儀和/或被圖4的方法采用的示例幾何模型的示意圖；

圖6是可以被圖1的掃描儀和/或被圖4的方法采用的另一示例幾何模型的示意圖；

圖7是示例可移動激光掃描儀的立體圖；

圖8是可以被圖7的可移動掃描儀和/或被圖4的方法采用的示例內(nèi)插幾何模型的示意圖；