[发明专利]用于可视地表示扫描数据的方法、存储介质和测量系统

说明书

用于可视地表示扫描数据的方法、存储介质和测量系统，所述扫描数据由多个单独的测量数据构成。所述单独的测量数据在每种情况下具有与相应测量方向相关联的至少一个测量值，其中，所述测量方向互不相同，使得具有预定扫描分辨率的预定扫描区域被覆盖。利用具有取决于预定显示器分辨率的多个映射点的图像映射并且通过将测量值分配给映射点的方式来实现所述扫描数据的表示，其中，基于与所述测量值相关联的相应测量方向来立即实现所述分配。

技术领域

本发明涉及用于可视地表示扫描数据的方法，以及具有扫描功能的测量系统。

背景技术

3D扫描是一种非常有效的技术，用于在数分钟或数秒内生成数百万个单独的测量数据点(尤其是3D坐标)。典型的测量任务是记录诸如工业设施、建筑立面或历史建筑物的物体或物体的表面，以及事故现场和犯罪现场。具有扫描功能的测量装置例如是用于测量或创建表面的3D坐标的全站仪和激光扫描仪(诸如Leica P20或Leica Multi Station50)。为此目的，它们必须能够将距离测量设备的测量光束(通常是激光束)引导到表面上，并且以这种方式，以指定的扫描或测量速率连续针对不同测量方向同时获取相应测量点的方向和距相应测量点的距离。方向和距离在这里是参考诸如测量装置的位置或零点的测量参考点，换句话说，位于公共参考或坐标系中，结果是各个测量方向(并进而各个测量数据)经由公共测量参考点相互关联。那么，基于距离测量值和每个点的相关测量方向，能够尤其是使用外部数据处理设施用多个扫描点来生成所谓的3D点云。

关于原理构造，这种类型的固定式扫描仪被配置成使用通常基于电光学和激光器的测距仪来捕获目标距目标点的距离作为测量点。例如，可以根据飞行时间(TOF)、相位、波形数字化仪(WDF)或干涉测量的原理来设计测距仪。对于快速准确的扫描仪，尤其是需要短测量时间，同时具有高测量精度(例如，mm范围内或以下的距离精度)，其中，各个点的测量时间在亚微米至毫秒的范围内。测量范围在这里是从几厘米到几公里。

同样存在的测量方向偏转单元在这里被配置成，使得测距仪的测量束被偏转成至少两个独立的空间方向，即，测量方向连续地改变，结果是可以记录(部分)球面空间测量或扫描区域。水平扫描区域在这里通常为360°，即，一个整圆，并且垂直扫描方向例如为180°，结果是至少有一个半球被覆盖。在这里通过测量的数量(或者，换句话说，每个空间区域或球面元件的测量点的数量)来获得被覆盖的扫描区域的扫描分辨率。偏转单元可以按移动镜的形式来实现，或者另选地，通过适于光辐射的受控角度偏转的其它元件(诸如，可旋转棱镜、可移动波导、可变形光学部件等)来实现。通常，测量通过确定也可以出于表示和进一步处理的目的而被转换成笛卡尔坐标的球面坐标中的距离和角度来实现。

现有技术是以投影到表面显示器的平面上的形式来表示3D扫描数据。通过这种类型的表示，能够在扫描之后在测量装置的显示器上立即将扫描数据可视化，从而允许例如对扫描质量有一定程度的检查。然而，由于扫描数据被记录在球面坐标系中，导致这需要强几何失真，例如，直线在显示器上被表示为曲线。

WO 2016/055757提出了一种用于可视地表示扫描数据的方法，通过该方法能够避免几何失真。在这里，在用测量装置对外部扫描数据服务器进行扫描之后，将扫描数据投影到立方体表面上，其中，立方体的中心与投影的中心重合。扫描数据在这里被转换成球形全景纹理，随后被转换成对应的立方体映射。因此，其中公开的方法不利地需要大量的计算工作，结果是，通过测量装置的计算单元进行的或现场的可视表示是不可能的。因此，WO2016/055757将该方法描述为用于后续渲染的第一步骤。

对于几何完全正确的可视表示，扫描数据另外还需要在投影之前通过考虑后处理中的测量装置的几何误差来进行校正。这需要附加的计算能力，结果是，尤其是考虑到扫描数据的大功率，当前利用现有技术的方法不能在测量处理之后及时地进行这种几何校正表示。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于可视地表示扫描数据的改进方法。