距離數據壓縮的制作方法
【專利說明】距離數據壓縮 技術領域 本公開一般地涉及距離（range)數據壓縮。用于使用諸如在美國專利7, 701，558和美 國專利5, 988, 862中描述的那些激光成像、檢測及測距（LIDAR)技術捕捉三維現實的掃描 設備變得越來越普及并且常用。 【背景技術】 所要求保護的主題不限于解決任何缺點或者僅在諸如上以上描述的那些環境下操作 的實施方式。本【背景技術】僅被提供用于說明可以利用本公開的示例。
【發明內容】
本公開一般地涉及距離數據壓縮。 在一些實施方式中，一種激光成像、檢測及測距（LIDAR)系統可以包括掃描儀和壓縮 模塊，壓縮模塊可以位于掃描儀上或者隨后用于壓縮掃描數據。掃描儀可以被配置為生成 掃描，該掃描包括與該掃描的多個掃描點相關聯的多個距離值。壓縮模塊可以被配置為將 多個距離值映射至多個整數。多個整數可以表示多個間距（rangeinterval)。多個間距可 以包括多個大小不同的間距。間距的大小可以是根據間隔大小函數的距離的函數。 本
【發明內容】
以簡化形式介紹以下在【具體實施方式】中進一步描述的概念的選擇。本發明 內容不旨在識別所要求保護的主題的關鍵特征或基本特性，也不旨在用于幫助確定所要求 保護的主題的范圍。 將在以下說明書中闡述附加特征和優點，并且部分將從說明書變得明顯或者可以通過 實踐學習。可以通過工具和隨附權利要求特別指出的組合實現和獲得所述特征和優點。這 些和其它特征將從以下說明書和隨附權利要求變得更加明顯。 【附圖說明】 圖1是示例性陸地激光掃描儀的透視圖。 圖2是可以由圖1的掃描儀展現的示例性不確定性行為的曲線圖。 圖3是示例性距離映射的圖。 圖4是距離等值間隔大小與距離值的示例性關系的曲線圖。 圖5是示例性距離壓縮殘差的圖表。 圖6是示例性恒定間隔大小rE選擇曲線圖。 【具體實施方式】 一般來說，用于捕捉三維現實的掃描設備可以包括某種形式的激光掃描、檢測及測距 (LIDAR)，LIDAR生成一個或更多個目標表面的一個或更多個距離采樣。所述LIDAR還可以 生成與采樣相關聯的輔助數據，諸如，被描述為"主動顏色（activecolor)"的激光的返回 強度和/或被描述為"被動顏色（passivecolor)"的采樣表面的顏色的測量值。強度可以 指來自激光的從表面返回的光，其可以包括多個不同波長。顏色可以指從表面被動返回的 光，其可以如同高光譜和/或熱成像一樣，由一個或更多個不同的感興趣波段組成。 LIDAR可以由激光掃描儀機械定位，以隨著時間采樣感興趣的區域。LIDAR的機械定位 被描述為掃描。定位處理可以確定LIDAR采樣的來源和方向。與所述距離一起，來源和方 向可以被用來生成基礎坐標系統中的采樣點。每個采樣點與其輔助數據（諸如，返回強度 和/和顏色）一起可以被描述為掃描點。掃描點的集合可以被描述為一掃描。所述掃描可 以包括掃描線，每個掃描線都可以包括在單次機械運動或掃射期間收集的掃描點的集合。 存在機械定位的多個示例。在典型陸地測量LIDAR(諸如，萊卡掃描站CIO)上，可以 通過用垂直偏轉器垂直地偏轉LIDAR的視場并且水平地旋轉垂直偏轉器與LIDAR，來實現 LIDAR的機械定位。這樣，可以實現通常類似于球面的掃描視場。在諸如萊卡ALS70的一 些空載LIDAR系統中，可以通過偏轉器跨飛行路徑使LIDAR偏轉。偏轉器和LIDAR可以安 裝到航空器上。類似地，在一些基于地面車輛的LIDAR系統中，當車輛沿著道路移動時，可 以關于環境使LIDAR偏轉。瞄準楔形棱鏡掃描儀可以通過使激光束穿過兩個圓楔形棱鏡形 成LIDAR視場，一個圓楔形棱鏡以比第二個圓楔形棱鏡慢得多的速度旋轉，從而產生螺旋 型LIDAR采樣路徑。 現在將對附圖作出參考，其中，類似結構被提供有相同參考標號。附圖是示例性實施方 式的圖形表示和示意性表示，并且從而不限制所要求的主題的范圍，附圖也不必按比例繪 制。 圖1是示例性陸地激光掃描儀100的透視圖，該透視圖包括掃描儀100的運動學行為 的圖形表示。掃描儀100可以被配置為通過使激光束繞實質上水平軸101快速地旋轉，并 且相對于激光束繞實質上水平軸101的旋轉，使掃描儀100和/或激光器繞實質上垂直軸 103遞增地和/或緩慢地旋轉，跨三維現實機械地掃射激光束。激光束繞實質上水平軸101 的角位置通常可以與激光束的仰角（elevation) 102相關聯。激光束繞實質上垂直軸103 的角位置通常可以與激光束的方位角104相關聯。 由LIDAR系統生成的距離采樣可以被表示為實（例如，浮點）數。當在計算機或其它 系統中被存儲或另外表示時，該數具有與其格式相關聯的數值精度。例如，對于表示1米的 距離的單精度的符合IEEE的浮點數，下個較大的浮點數可以表示小于1微米的距離差。數 的大多數計算機表示（諸如，單精度的符合IEEE的浮點）為僅一組有限數的集合，并且這 些數的分布通常群集在0左右，具有0的多個表示。 然而，距離值的不確定性可能使得這樣的分辨率等級毫無必要。掃描點距離值的不確 定性可能是由噪聲源的混合造成的，諸如，電子噪聲、系統偏移、散粒噪聲、時鐘頻率不確定 性等。一些處理可能促成可以被認為不依賴距離值的不確定性（"不依賴距離的不確定 性"）。不確定性的其它原因可能取決于距離值（"依賴距離的不確定性"）。例如，散粒噪 聲和時鐘頻率不確定性可能具有顯著距離值依賴性。 圖2是可以由LIDAR系統展現的示例性不確定性行為的曲線圖150。圖2中所示的不 確定性可能與一個西格瑪或一個標準偏差不確定性相關聯。在這個和其它實施方式中，不 確定性可能與多于一個標準偏差的不確定性相關聯。曲線圖150包括表示掃描點的距離值 的軸156和表示不確定性的軸158。第一虛線可以表示不依賴距離的不確定性160。第二 虛線可以表示依賴距離的不確定性162。第三虛線可以表示所觀測的不確定性164。為了 清楚起見，所觀測的不確定性164與不依賴距離的不確定性160和依賴距離的不確定性162 之間的相對差異可以被放大。 所觀測的不確定性164行為可以展示恒定區域152。在一些實施方式中，跨不依賴距離 的不確定性160相對高于依賴距離的不確定性162的距離值，可能近似出現恒定區域152。 所觀測的不確定性164可以另外展示線性區域154。在一些實施方式中，在高于恒定區 域中的那些距離值的距離值處，可能出現線性區域154。例如，跨依賴距離的不確定性160 相對高于不依賴距離的不確定性的距離值，可能近似出現線性區域154。 在那些和其它實施方式中，所觀測的不確定性164可以另外展示二次區域。在高于線 性區域154中的那些距離值的距離值處，可能出現二次區域。另選地或另外地，在激光束大 小大于目標和/或具有基于結構光和照相測量的數據（例如，三維捕捉的基于三角測量的 系統）處，可能出現二次區域。 在這個和其它實施方式中，不確定性行為可以另外展示三次區域。在高于二次區域中 的那些距離值的距離值處，可能出現三次區域。 再次參考圖1，掃描儀100可以包括壓縮模塊106和/或數據存儲器108。在一些實施 方式中， 圖3是示例性距離映射200的圖。在一些實施方式中，距離映射200可以由圖1的壓 縮模塊106執行。距離映射200可以包括距離等值間隔202a-d(共同稱為"距離等值間隔 202")。距離等值間隔202還可以被描述為桶（bucket)。在一些示例中，距離等值間隔202