[發(fā)明專(zhuān)利]用于可視地表示掃描數(shù)據(jù)的方法、存儲(chǔ)介質(zhì)和測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711013653.3
• 申請(qǐng)日: 2017-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108007344B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·赫布斯特
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 萊卡地球系統(tǒng)公開(kāi)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/00
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;楊薇

用于可視地表示掃描數(shù)據(jù)的方法、存儲(chǔ)介質(zhì)和測(cè)量系統(tǒng)，所述掃描數(shù)據(jù)由多個(gè)單獨(dú)的測(cè)量數(shù)據(jù)構(gòu)成。所述單獨(dú)的測(cè)量數(shù)據(jù)在每種情況下具有與相應(yīng)測(cè)量方向相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)測(cè)量值，其中，所述測(cè)量方向互不相同，使得具有預(yù)定掃描分辨率的預(yù)定掃描區(qū)域被覆蓋。利用具有取決于預(yù)定顯示器分辨率的多個(gè)映射點(diǎn)的圖像映射并且通過(guò)將測(cè)量值分配給映射點(diǎn)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)所述掃描數(shù)據(jù)的表示，其中，基于與所述測(cè)量值相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)測(cè)量方向來(lái)立即實(shí)現(xiàn)所述分配。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于可視地表示掃描數(shù)據(jù)的方法，以及具有掃描功能的測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

3D掃描是一種非常有效的技術(shù)，用于在數(shù)分鐘或數(shù)秒內(nèi)生成數(shù)百萬(wàn)個(gè)單獨(dú)的測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)(尤其是3D坐標(biāo))。典型的測(cè)量任務(wù)是記錄諸如工業(yè)設(shè)施、建筑立面或歷史建筑物的物體或物體的表面，以及事故現(xiàn)場(chǎng)和犯罪現(xiàn)場(chǎng)。具有掃描功能的測(cè)量裝置例如是用于測(cè)量或創(chuàng)建表面的3D坐標(biāo)的全站儀和激光掃描儀(諸如Leica P20或Leica Multi Station50)。為此目的，它們必須能夠?qū)⒕嚯x測(cè)量設(shè)備的測(cè)量光束(通常是激光束)引導(dǎo)到表面上，并且以這種方式，以指定的掃描或測(cè)量速率連續(xù)針對(duì)不同測(cè)量方向同時(shí)獲取相應(yīng)測(cè)量點(diǎn)的方向和距相應(yīng)測(cè)量點(diǎn)的距離。方向和距離在這里是參考諸如測(cè)量裝置的位置或零點(diǎn)的測(cè)量參考點(diǎn)，換句話(huà)說(shuō)，位于公共參考或坐標(biāo)系中，結(jié)果是各個(gè)測(cè)量方向(并進(jìn)而各個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù))經(jīng)由公共測(cè)量參考點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)。那么，基于距離測(cè)量值和每個(gè)點(diǎn)的相關(guān)測(cè)量方向，能夠尤其是使用外部數(shù)據(jù)處理設(shè)施用多個(gè)掃描點(diǎn)來(lái)生成所謂的3D點(diǎn)云。

關(guān)于原理構(gòu)造，這種類(lèi)型的固定式掃描儀被配置成使用通常基于電光學(xué)和激光器的測(cè)距儀來(lái)捕獲目標(biāo)距目標(biāo)點(diǎn)的距離作為測(cè)量點(diǎn)。例如，可以根據(jù)飛行時(shí)間(TOF)、相位、波形數(shù)字化儀(WDF)或干涉測(cè)量的原理來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)距儀。對(duì)于快速準(zhǔn)確的掃描儀，尤其是需要短測(cè)量時(shí)間，同時(shí)具有高測(cè)量精度(例如，mm范圍內(nèi)或以下的距離精度)，其中，各個(gè)點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間在亞微米至毫秒的范圍內(nèi)。測(cè)量范圍在這里是從幾厘米到幾公里。

同樣存在的測(cè)量方向偏轉(zhuǎn)單元在這里被配置成，使得測(cè)距儀的測(cè)量束被偏轉(zhuǎn)成至少兩個(gè)獨(dú)立的空間方向，即，測(cè)量方向連續(xù)地改變，結(jié)果是可以記錄(部分)球面空間測(cè)量或掃描區(qū)域。水平掃描區(qū)域在這里通常為360°，即，一個(gè)整圓，并且垂直掃描方向例如為180°，結(jié)果是至少有一個(gè)半球被覆蓋。在這里通過(guò)測(cè)量的數(shù)量(或者，換句話(huà)說(shuō)，每個(gè)空間區(qū)域或球面元件的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量)來(lái)獲得被覆蓋的掃描區(qū)域的掃描分辨率。偏轉(zhuǎn)單元可以按移動(dòng)鏡的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者另選地，通過(guò)適于光輻射的受控角度偏轉(zhuǎn)的其它元件(諸如，可旋轉(zhuǎn)棱鏡、可移動(dòng)波導(dǎo)、可變形光學(xué)部件等)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常，測(cè)量通過(guò)確定也可以出于表示和進(jìn)一步處理的目的而被轉(zhuǎn)換成笛卡爾坐標(biāo)的球面坐標(biāo)中的距離和角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)有技術(shù)是以投影到表面顯示器的平面上的形式來(lái)表示3D掃描數(shù)據(jù)。通過(guò)這種類(lèi)型的表示，能夠在掃描之后在測(cè)量裝置的顯示器上立即將掃描數(shù)據(jù)可視化，從而允許例如對(duì)掃描質(zhì)量有一定程度的檢查。然而，由于掃描數(shù)據(jù)被記錄在球面坐標(biāo)系中，導(dǎo)致這需要強(qiáng)幾何失真，例如，直線在顯示器上被表示為曲線。

WO 2016/055757提出了一種用于可視地表示掃描數(shù)據(jù)的方法，通過(guò)該方法能夠避免幾何失真。在這里，在用測(cè)量裝置對(duì)外部掃描數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行掃描之后，將掃描數(shù)據(jù)投影到立方體表面上，其中，立方體的中心與投影的中心重合。掃描數(shù)據(jù)在這里被轉(zhuǎn)換成球形全景紋理，隨后被轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的立方體映射。因此，其中公開(kāi)的方法不利地需要大量的計(jì)算工作，結(jié)果是，通過(guò)測(cè)量裝置的計(jì)算單元進(jìn)行的或現(xiàn)場(chǎng)的可視表示是不可能的。因此，WO2016/055757將該方法描述為用于后續(xù)渲染的第一步驟。

對(duì)于幾何完全正確的可視表示，掃描數(shù)據(jù)另外還需要在投影之前通過(guò)考慮后處理中的測(cè)量裝置的幾何誤差來(lái)進(jìn)行校正。這需要附加的計(jì)算能力，結(jié)果是，尤其是考慮到掃描數(shù)據(jù)的大功率，當(dāng)前利用現(xiàn)有技術(shù)的方法不能在測(cè)量處理之后及時(shí)地進(jìn)行這種幾何校正表示。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于可視地表示掃描數(shù)據(jù)的改進(jìn)方法。