[發(fā)明專利]用于處理掃描數(shù)據(jù)的方法、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711026377.4
• 申請(qǐng)日: 2017-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN108010121B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·赫布斯特
• 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): G01C15/00
• 分類號(hào): G01C15/00;G01S17/42;G01S7/48;G01S7/51;G06T9/00
• 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

本發(fā)明涉及用于處理掃描數(shù)據(jù)的方法、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和測(cè)量系統(tǒng)。一種用于處理由具有掃描功能的測(cè)量裝置記錄的掃描數(shù)據(jù)的方法，其中，通過(guò)選擇獨(dú)立掃描數(shù)據(jù)點(diǎn)從具有第一掃描數(shù)據(jù)密度的所記錄掃描數(shù)據(jù)記錄創(chuàng)建縮減的掃描數(shù)據(jù)記錄。這里，選擇表示調(diào)整到降低的掃描數(shù)據(jù)密度，該降低的掃描數(shù)據(jù)密度小于所記錄掃描數(shù)據(jù)記錄的第一掃描數(shù)據(jù)密度。降低的掃描數(shù)據(jù)密度依賴于用于顯示掃描數(shù)據(jù)的預(yù)定顯示分辨率。縮減的掃描數(shù)據(jù)記錄被發(fā)送到外部數(shù)據(jù)處理裝置并根據(jù)預(yù)定顯示分辨率利用顯示器由外部數(shù)據(jù)處理裝置顯示。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于處理掃描數(shù)據(jù)的方法和具有掃描功能的測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

3D掃描是用于在幾分鐘或幾秒內(nèi)創(chuàng)建數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的獨(dú)立測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)特別是3D坐標(biāo)的非常有效的技術(shù)。典型的測(cè)量問(wèn)題是記錄對(duì)象或其表面，諸如工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、房屋正面或歷史建筑，而且記錄事故地點(diǎn)和犯罪現(xiàn)場(chǎng)。舉例而言，具有掃描功能的測(cè)量裝置是用于測(cè)量或創(chuàng)建表面的3D坐標(biāo)的全站儀和激光掃描儀，諸如萊卡P20或萊卡多站50。為此，它們必須能夠在表面上引導(dǎo)距離測(cè)量設(shè)備的測(cè)量束，通常為激光束，并且使用該激光束以給定的掃描或測(cè)量速率沿不同的測(cè)量方向連續(xù)同時(shí)捕捉相應(yīng)測(cè)量點(diǎn)的方向和距離。這里，方向和距離與測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)有關(guān)，測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)諸如例如，測(cè)量裝置的位置或零點(diǎn)；即，換言之，它們位于公共基準(zhǔn)或坐標(biāo)系中，使得因此獨(dú)立測(cè)量方向且因此獨(dú)立測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)通過(guò)公共測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)關(guān)聯(lián)到彼此。因此，隨后可以從距離測(cè)量值和對(duì)于各點(diǎn)與其相關(guān)的測(cè)量方向，特別是利用外部數(shù)據(jù)處理設(shè)備，從大量掃描點(diǎn)生成所謂的3D點(diǎn)云。

由此，鑒于其基本設(shè)計(jì)，這種固定式掃描儀被實(shí)施為使用通常為電-光并基于激光器的距離測(cè)量裝置捕捉至作為測(cè)量點(diǎn)的對(duì)象點(diǎn)的距離。距離測(cè)量裝置例如可以根據(jù)飛行時(shí)間(TOF)、相位、波形數(shù)字轉(zhuǎn)換器(WFD)或干涉測(cè)量的原理來(lái)實(shí)施。對(duì)于快速且準(zhǔn)確的掃描儀，需要短測(cè)量時(shí)間同時(shí)具有高測(cè)量精度，特別是例如在獨(dú)立點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間在亞微秒到毫秒的范圍內(nèi)的情況下為在mm或以下范圍內(nèi)的距離精度。測(cè)量范圍在這種情況下從幾厘米直到幾千米。

同樣存在的測(cè)量方向偏轉(zhuǎn)單元在這里以以下這種方式來(lái)實(shí)施：距離測(cè)量裝置的測(cè)量束沿至少兩個(gè)獨(dú)立的空間方向偏轉(zhuǎn)，即，連續(xù)修改測(cè)量方向，因此，可以記錄(部分)球形空間測(cè)量或掃描區(qū)域。該掃描區(qū)域在這種情況下在水平方向上通常為360°，即，整圓，并且例如在豎直方向上為180°，使得覆蓋至少半球。偏轉(zhuǎn)單元可以以活動(dòng)鏡的形式或另選地也由適于光輻射的受控角偏轉(zhuǎn)的其他元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，諸如例如，可旋轉(zhuǎn)棱鏡、可移動(dòng)光導(dǎo)、可變形光學(xué)部件等。測(cè)量通常通過(guò)確定距離和角度來(lái)進(jìn)行，即在球坐標(biāo)中，該距離和角度還可以為了表示和另外處理目的而轉(zhuǎn)換成笛卡爾坐標(biāo)。

覆蓋掃描區(qū)域的掃描分辨率在這種情況下出自獨(dú)立測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量或更準(zhǔn)確的說(shuō)每空間區(qū)域或球形表面元素的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量。掃描分辨率確定仍然可以識(shí)別的清晰度，還確定掃描處理的持續(xù)時(shí)間和該處理中積累的數(shù)據(jù)量。利用現(xiàn)代高速掃描儀的測(cè)量項(xiàng)目創(chuàng)建具有例如數(shù)億或數(shù)十億對(duì)象點(diǎn)以及更多的基數(shù)的3D點(diǎn)云。也就是說(shuō)，作為這種掃描的結(jié)果，積累極大量的數(shù)據(jù)，如果(通常就是這樣)除了3D坐標(biāo)(即，距離和方向信息)之外還捕捉另外的數(shù)據(jù)，諸如例如，由另外的照相機(jī)確定的顏色信息項(xiàng)、強(qiáng)度數(shù)據(jù)或噪聲大小，作為掃描數(shù)據(jù)記錄的一部分，則該極大量的數(shù)據(jù)進(jìn)一步增大。伴隨著這一點(diǎn)，存儲(chǔ)、發(fā)送并處理大量數(shù)據(jù)對(duì)硬件和軟件提出了巨大的挑戰(zhàn)，并且是時(shí)間密集的。由此，鑒于數(shù)據(jù)量，例如掃描數(shù)據(jù)到外部裝置的傳送需要長(zhǎng)時(shí)間，特別是在無(wú)線發(fā)送的情況下，其中外部裝置諸如平板電腦或智能電話。

掃描數(shù)據(jù)到外部裝置的這種傳送在許多方面是有利的，并且從現(xiàn)有技術(shù)已知。由此，DE102013102554A1公開了一種激光掃描儀，該激光掃描儀具有到網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線鏈路，并且可以利用該無(wú)線鏈路向網(wǎng)絡(luò)傳送掃描數(shù)據(jù)，所述掃描數(shù)據(jù)然后存儲(chǔ)在例如云中。無(wú)線鏈路為快速、寬帶且長(zhǎng)距離的類型，優(yōu)選地按照LTE標(biāo)準(zhǔn)。這里的缺點(diǎn)是完整掃描數(shù)據(jù)記錄的傳送即使在這種無(wú)線鏈路的情況下也是時(shí)間密集的。而且，這種快速且寬帶的移動(dòng)無(wú)線鏈路并不隨處可用，因此，數(shù)據(jù)傳送經(jīng)常仍然花費(fèi)顯著較長(zhǎng)的時(shí)間。長(zhǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間和作為其結(jié)果的高的電池負(fù)載同樣鑒于激光掃描儀或外部裝置的受限電池容量而是不利的，外部裝置諸如例如智能電話)。