距離數(shù)據(jù)壓縮的制作方法
【專利說(shuō)明】距離數(shù)據(jù)壓縮 技術(shù)領(lǐng)域 本公開(kāi)一般地涉及距離（range)數(shù)據(jù)壓縮。用于使用諸如在美國(guó)專利7, 701，558和美 國(guó)專利5, 988, 862中描述的那些激光成像、檢測(cè)及測(cè)距（LIDAR)技術(shù)捕捉三維現(xiàn)實(shí)的掃描 設(shè)備變得越來(lái)越普及并且常用。 【背景技術(shù)】 所要求保護(hù)的主題不限于解決任何缺點(diǎn)或者僅在諸如上以上描述的那些環(huán)境下操作 的實(shí)施方式。本【背景技術(shù)】?jī)H被提供用于說(shuō)明可以利用本公開(kāi)的示例。
【發(fā)明內(nèi)容】
本公開(kāi)一般地涉及距離數(shù)據(jù)壓縮。 在一些實(shí)施方式中，一種激光成像、檢測(cè)及測(cè)距（LIDAR)系統(tǒng)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(shù)據(jù)。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(gè)掃描點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)距離值。壓縮模塊可以被配置為將 多個(gè)距離值映射至多個(gè)整數(shù)。多個(gè)整數(shù)可以表示多個(gè)間距（rangeinterval)。多個(gè)間距可 以包括多個(gè)大小不同的間距。間距的大小可以是根據(jù)間隔大小函數(shù)的距離的函數(shù)。 本
【發(fā)明內(nèi)容】
以簡(jiǎn)化形式介紹以下在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的概念的選擇。本發(fā)明 內(nèi)容不旨在識(shí)別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或基本特性，也不旨在用于幫助確定所要求 保護(hù)的主題的范圍。 將在以下說(shuō)明書(shū)中闡述附加特征和優(yōu)點(diǎn)，并且部分將從說(shuō)明書(shū)變得明顯或者可以通過(guò) 實(shí)踐學(xué)習(xí)?？梢酝ㄟ^(guò)工具和隨附權(quán)利要求特別指出的組合實(shí)現(xiàn)和獲得所述特征和優(yōu)點(diǎn)。這 些和其它特征將從以下說(shuō)明書(shū)和隨附權(quán)利要求變得更加明顯。 【附圖說(shuō)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(xiàn)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(guān)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(shí)施方式】 一般來(lái)說(shuō)，用于捕捉三維現(xiàn)實(shí)的掃描設(shè)備可以包括某種形式的激光掃描、檢測(cè)及測(cè)距 (LIDAR)，LIDAR生成一個(gè)或更多個(gè)目標(biāo)表面的一個(gè)或更多個(gè)距離采樣。所述LIDAR還可以 生成與采樣相關(guān)聯(lián)的輔助數(shù)據(jù)，諸如，被描述為"主動(dòng)顏色（activecolor)"的激光的返回 強(qiáng)度和/或被描述為"被動(dòng)顏色（passivecolor)"的采樣表面的顏色的測(cè)量值。強(qiáng)度可以 指來(lái)自激光的從表面返回的光，其可以包括多個(gè)不同波長(zhǎng)。顏色可以指從表面被動(dòng)返回的 光，其可以如同高光譜和/或熱成像一樣，由一個(gè)或更多個(gè)不同的感興趣波段組成。 LIDAR可以由激光掃描儀機(jī)械定位，以隨著時(shí)間采樣感興趣的區(qū)域。LIDAR的機(jī)械定位 被描述為掃描。定位處理可以確定LIDAR采樣的來(lái)源和方向。與所述距離一起，來(lái)源和方 向可以被用來(lái)生成基礎(chǔ)坐標(biāo)系統(tǒng)中的采樣點(diǎn)。每個(gè)采樣點(diǎn)與其輔助數(shù)據(jù)（諸如，返回強(qiáng)度 和/和顏色）一起可以被描述為掃描點(diǎn)。掃描點(diǎn)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(gè)掃描線都可以包括在單次機(jī)械運(yùn)動(dòng)或掃射期間收集的掃描點(diǎn)的集合。 存在機(jī)械定位的多個(gè)示例。在典型陸地測(cè)量LIDAR(諸如，萊卡掃描站CIO)上，可以 通過(guò)用垂直偏轉(zhuǎn)器垂直地偏轉(zhuǎn)LIDAR的視場(chǎng)并且水平地旋轉(zhuǎn)垂直偏轉(zhuǎn)器與LIDAR，來(lái)實(shí)現(xiàn) LIDAR的機(jī)械定位。這樣，可以實(shí)現(xiàn)通常類似于球面的掃描視場(chǎng)。在諸如萊卡ALS70的一 些空載LIDAR系統(tǒng)中，可以通過(guò)偏轉(zhuǎn)器跨飛行路徑使LIDAR偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)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(tǒng)中，當(dāng)車輛沿著道路移動(dòng)時(shí)，可 以關(guān)于環(huán)境使LIDAR偏轉(zhuǎn)。瞄準(zhǔn)楔形棱鏡掃描儀可以通過(guò)使激光束穿過(guò)兩個(gè)圓楔形棱鏡形 成LIDAR視場(chǎng)，一個(gè)圓楔形棱鏡以比第二個(gè)圓楔形棱鏡慢得多的速度旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生螺旋 型LIDAR采樣路徑。 現(xiàn)在將對(duì)附圖作出參考，其中，類似結(jié)構(gòu)被提供有相同參考標(biāo)號(hào)。附圖是示例性實(shí)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(yùn)動(dòng)學(xué)行為 的圖形表示。掃描儀100可以被配置為通過(guò)使激光束繞實(shí)質(zhì)上水平軸101快速地旋轉(zhuǎn)，并 且相對(duì)于激光束繞實(shí)質(zhì)上水平軸101的旋轉(zhuǎn)，使掃描儀100和/或激光器繞實(shí)質(zhì)上垂直軸 103遞增地和/或緩慢地旋轉(zhuǎn)，跨三維現(xiàn)實(shí)機(jī)械地掃射激光束。激光束繞實(shí)質(zhì)上水平軸101 的角位置通?？梢耘c激光束的仰角（elevation) 102相關(guān)聯(lián)。激光束繞實(shí)質(zhì)上垂直軸103 的角位置通?？梢耘c激光束的方位角104相關(guān)聯(lián)。 由LIDAR系統(tǒng)生成的距離采樣可以被表示為實(shí)（例如，浮點(diǎn)）數(shù)。當(dāng)在計(jì)算機(jī)或其它 系統(tǒng)中被存儲(chǔ)或另外表示時(shí)，該數(shù)具有與其格式相關(guān)聯(lián)的數(shù)值精度。例如，對(duì)于表示1米的 距離的單精度的符合IEEE的浮點(diǎn)數(shù)，下個(gè)較大的浮點(diǎn)數(shù)可以表示小于1微米的距離差。數(shù) 的大多數(shù)計(jì)算機(jī)表示（諸如，單精度的符合IEEE的浮點(diǎn)）為僅一組有限數(shù)的集合，并且這 些數(shù)的分布通常群集在0左右，具有0的多個(gè)表示。 然而，距離值的不確定性可能使得這樣的分辨率等級(jí)毫無(wú)必要。掃描點(diǎn)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(tǒng)偏移、散粒噪聲、時(shí)鐘頻率不確定 性等。一些處理可能促成可以被認(rèn)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(shí)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(tǒng)展現(xiàn)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(gè)西格瑪或一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差不確定性相關(guān)聯(lián)。在這個(gè)和其它實(shí)施方式中，不 確定性可能與多于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差的不確定性相關(guān)聯(lián)。曲線圖150包括表示掃描點(diǎn)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(cè)的不確定性164。為了 清楚起見(jiàn)，所觀測(cè)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(duì)差異可以被放大。 所觀測(cè)的不確定性164行為可以展示恒定區(qū)域152。在一些實(shí)施方式中，跨不依賴距離 的不確定性160相對(duì)高于依賴距離的不確定性162的距離值，可能近似出現(xiàn)恒定區(qū)域152。 所觀測(cè)的不確定性164可以另外展示線性區(qū)域154。在一些實(shí)施方式中，在高于恒定區(qū) 域中的那些距離值的距離值處，可能出現(xiàn)線性區(qū)域154。例如，跨依賴距離的不確定性160 相對(duì)高于不依賴距離的不確定性的距離值，可能近似出現(xiàn)線性區(qū)域154。 在那些和其它實(shí)施方式中，所觀測(cè)的不確定性164可以另外展示二次區(qū)域。在高于線 性區(qū)域154中的那些距離值的距離值處，可能出現(xiàn)二次區(qū)域。另選地或另外地，在激光束大 小大于目標(biāo)和/或具有基于結(jié)構(gòu)光和照相測(cè)量的數(shù)據(jù)（例如，三維捕捉的基于三角測(cè)量的 系統(tǒng)）處，可能出現(xiàn)二次區(qū)域。 在這個(gè)和其它實(shí)施方式中，不確定性行為可以另外展示三次區(qū)域。在高于二次區(qū)域中 的那些距離值的距離值處，可能出現(xiàn)三次區(qū)域。 再次參考圖1，掃描儀100可以包括壓縮模塊106和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器108。在一些實(shí)施 方式中， 圖3是示例性距離映射200的圖。在一些實(shí)施方式中，距離映射200可以由圖1的壓 縮模塊106執(zhí)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