具有附加的感應裝置的激光掃描儀的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]本文中所公開的主題涉及激光掃描儀，并且具體地，涉及能夠獲取并且顯示與掃描對象有關的多個參數的激光掃描儀。
[0002]激光掃描儀是利用光源來測量和確定對象的表面上的點的三維坐標的一種裝置。激光掃描儀通常用于掃描封閉空間或開放空間(例如建筑物、工業設施和隧道的內部區域)。激光掃描儀可以用于多種用途，包括工業應用和事故再現應用。激光掃描儀可以用于通過獲取表示體積內的對象的數據點，來光學掃描和測量掃描儀周圍的體積中的對象。通過將光束傳送到對象上并且采集反射光或散射光以確定距離、兩個角(即方位角和天頂角)以及可選的灰度值來獲得這種數據點。原始掃描數據被采集、存儲并且發送至一個或更多個處理器以生成表示掃描區域或對象的三維圖像。為了生成圖像，對于每個數據點采集至少三個值。這三個值可以包括距離和兩個角，或者可以是變換值，如x、y、z坐標。
[0003]一些現代的激光掃描儀還包括相機，相機被安裝到激光掃描儀上或集成到激光掃描儀中，用來收集環境的相機數字圖像并且用來向操作者呈現相機數字圖像。通過查看相機圖像，操作者可以確定被測體積的范圍，并且對激光掃描儀的設置進行調整以對空間的較大區域或較小區域進行測量。此外，可以將相機數字圖像發送給處理器以對掃描儀圖像添加顏色。為了生成彩色掃描儀圖像，對于每個數據點采集至少六個值(三個位置值，例如x、y、z ;以及顏色值，例如紅色值，綠色值和藍色值或“RGB”)。
[0004]因此，盡管現有的激光掃描儀適于其預期目的，但是需要的是具有本發明的實施方式的某些特征的激光掃描儀。
【發明內容】
[0005]根據本發明的一個方面，提供了一種用于對環境進行光學掃描和測量的激光掃描儀。激光掃描儀包括用于射出發射光束以測量環境中的多個測量點的光發射器，該光發射器耦接至旋轉單元。接收器被設置成用于接收從多個測量點反射的反射光束，該接收器耦接至旋轉單元。第一圖像獲取單元被配置成記錄包括多個測量點的環境的區域的可見圖像。感應裝置被配置成記錄區域的采集數據的第二圖像。用戶接口被設置。處理器可操作地耦接至接收器、第一圖像獲取單元、第二圖像獲取單元和用戶接口，當在處理器上執行可執行計算機指令時，該處理器響應可執行計算機指令以用于將來自可見圖像的顏色值和來自第二圖像的采集數據值與多個測量點中的每個測量點相關聯。
[0006]根據本發明的另一方面，提供了一種使用激光掃描儀查看三維坐標的方法。該方法包括采用激光掃描儀獲取區域的數據點。獲取區域的視覺圖像。采集區域的數據圖像。在顯示器上顯示數據點的圖像。選擇所顯示的數據點的圖像的第一部分，并且顯示可見圖像的與第一部分對應的一部分。選擇所顯示的數據點的圖像的第二部分，并且顯示采集數據圖像的與第二部分對應的一部分。
[0007]根據本發明的又一方面，提供了一種裝置。該裝置包括具有中心和處理器的激光掃描儀，其中，激光掃描儀被配置成通過光束對環境進行光學掃描和測量來進行掃描，其中，處理器被配置成確定環境中的多個測量點的三維坐標。第一感應器電耦接至處理器。第一感應器被配置成獲取視覺光譜中的第一圖像。第二感應器電耦接至處理器，第二感應器被配置成獲取采集數據的第二圖像。用戶接口耦接至激光掃描儀。其中，處理器被配置成對中心的任意偏移和第一感應器的取向以及第二感應器的取向進行校正，以將第一圖像和第二圖像與多個點關聯。
[0008]結合附圖根據下述說明使這些和其他優點和特征變得更加明顯。
【附圖說明】
[0009]在說明書的結論部分處的權利要求書中特別地指出和清楚地聲明了被視為本發明的主題。根據結合附圖的以下詳細描述，本發明的前述和其他特征和優點是明顯的，在附圖中:
[0010]圖1是根據本發明的實施方式的激光掃描儀的立體圖；
[0011]圖2是圖1中的激光掃描儀的側面立體圖；
[0012]圖3是圖1中的激光掃描儀的仰視圖；
[0013]圖4是圖1中對體積進行光學掃描和測量的的激光掃描儀的示意圖；
[0014]圖5是根據本發明的實施方式的圖1中的激光掃描儀的包括由操作者使用的觸摸屏的用戶接口屏幕的圖示；
[0015]圖6是根據本發明的實施方式的使用激光掃描儀來測量體積并且獲取空間體積的環境參數的處理的流程圖；
[0016]圖7是根據本發明實施方式的圖5中的具有三維掃描圖像視圖的用戶接口屏幕的圖示；
[0017]圖8包括圖8A，是根據本發明的實施方式的圖6中的具有視覺圖像疊加和參數圖像疊加的用戶接口屏幕的圖示；
[0018]圖9是根據本發明的另一實施方式的使用激光掃描儀來測量體積并且獲取空間體積的參數和視頻圖像的處理的流程圖；
[0019]圖10是圖5中的具有關注區域的視頻圖像疊加的用戶接口屏幕的圖示；以及
[0020]圖11是根據本發明的另一實施方式的激光掃描儀的示意圖。
[0021]【具體實施方式】部分參照附圖以示例的方式說明了本發明的實施方式、優點和特征。
【具體實施方式】
[0022]本發明的實施方式提供了可以獲取與掃描體積有關的感應發射和攝影圖像的激光掃描裝置。可以將掃描數據、感應發射以及攝影圖像同時顯示在圖形顯示器上以增強操作者對掃描體積的可視化。在一個實施方式中，圖形顯示器被集成在掃描儀裝置上。文中所使用的術語發射是指來自觀察對象的任何形式的能量或粒子。可以理解的是，例如，發射的量(如光)可以來自單獨的光源并且通過對象以反射發射或散射發射的形式被再輻射(例如，反射可見光)。感應發射可以包括可采用非接觸式感應器測量的環境發射，例如可見光、紅外光和紫外光、太赫茲波、毫米波、X射線以及放射性發射(例如阿爾法射線、貝塔射線和伽瑪射線)。可以通過感應裝置來獲取感應發射，該感應裝置包括用于輔助捕獲例如人或對象在夜間的發射的圖像增強器。本發明的實施方式提供以下優點:使操作者能夠在掃描體積的三維(3D)圖像上同時查看所采集到的發射的不同類型的多個數據組。
[0023]在實施方式中，如文中所描述的和在附圖中示出的，激光掃描儀向位于激光掃描儀上或與激光掃描儀一體形成的用戶接口屏幕輸出3D掃描圖像。在一個實施方式中，激光掃描儀包括如在序號為N0.13/197，404的共同擁有的美國專利申請中所描述的顯示器。可以將掃描圖像顯示成平面視圖、全景視圖或3D視圖。在每種類型的視圖中，將圖像呈現在平的屏幕上，但是在每種情況下所顯示的圖像的視角和失真是不同的。對于大多數類型的掃描儀，數據為徑向距離和兩個角度的形式，例如球面坐標系。在最簡單的視圖類型平面顯示器中，可以將數據簡單地重新格式化為矩形區域。在平面視圖中，物理世界中的直線可以看似曲線。平面視圖本質上是平的視圖，因此不可能對平面圖像進行旋轉來獲得對象的不同視圖。
[0024]在全景視圖中，將測量體積中的對象映射到幾何形狀(例如球、立方體或圓柱體)上，從而去除在平面視圖中可見的失真。在全景視圖中，用戶可以轉動視圖但是不能離開視圖的中心。在如圖6至圖8中所示的3D視圖中，用戶可以離開視圖的中心，并且可以從任何期望的位置和取向來觀察未失真的3D圖像。3D視圖甚至可以使用戶能夠掃視被測體積的3D圖像，從而使用戶能夠從各個觀察點來觀察測量體積。
[0025]以上所述的平面視圖、全景視圖和3D視圖可以與由相機獲取的數字圖像或由參數圖像感應器獲取的參數形成對比。如文中所使用的，由相機獲取的圖像是指二維(2D)圖像。
[0026]可以以全格式或簡化格式將平面視圖、全景視圖和3D視圖中的每個視圖呈現在監視器上。可以以簡化格式顯示視圖(例如，顯示每個第η個像素)，以使得用戶能夠快速地確定所需元素是否被記錄。此外，可以作為單個視圖來單獨顯示這些視圖類型中的每個視圖或者可以同時一起顯示多個視圖。在一些情況下，可以通過使用配準技術將多組掃描數據結合，以提供被測體積的、以單個圖像表示的較大視圖。
[0027]現在參照圖1至圖4，示出了用于對激光掃描儀20周圍的環境進行光學掃描和測量的激光掃描儀20。如文中所使用的，術語環境是指可以由激光掃描儀20掃描的空間區域內的所有表面和對象。激光掃描儀20具有測量頭22和基部24。測量頭22安裝到基部24上，以使得激光掃描儀20可以繞豎直軸線23旋轉。在一個實施方式中，測量頭22包括萬向節點27，萬向節點27是繞豎直軸線23和