移動式三維激光掃描系統(tǒng)及移動式三維激光掃描方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種移動式三維激光掃描系統(tǒng)及移動式三維激光掃描方法。三維點云掃描儀器、傳感組件分別與第一信號處理器電連接。三維點云掃描儀器用于在不同的掃描位置進行三維掃描并得出相應(yīng)的點云數(shù)據(jù)。第一信號處理器用于根據(jù)傳感組件采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算法實時更新可移動掃描設(shè)備掃描中心的位置和姿態(tài)信息，還用于將任一掃描中心對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)根據(jù)掃描中心實時的位置和姿態(tài)信息配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中。傳感組件用于測量同時定位與制圖算法所需的各項參數(shù)。該系統(tǒng)及方法在掃描過程進行的同時能夠自動更新各掃描中心的位置及姿態(tài)信息，從而實現(xiàn)全自動的注冊方式，提高了效率，而且操作簡單。
【專利說明】
移動式三維激光掃描系統(tǒng)及移動式三維激光掃描方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及三維激光掃描技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種移動式三維激光掃描系統(tǒng)及 移動式三維激光掃描方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三維激光掃描儀按其應(yīng)用場合及測量范圍可以分為近距離測量儀和中遠(yuǎn)距離測 量儀。其應(yīng)用范圍廣泛，例如游戲開發(fā)里面的場景、室內(nèi)設(shè)計、整車零部件設(shè)計的測量、事故 現(xiàn)場還原、國家文化遺產(chǎn)保護、考古工作等方面。
[0003]三維激光掃描儀在掃描一次場景數(shù)據(jù)時測量的數(shù)據(jù)均以一個掃描中心作為參考 點。其中，掃描中心通常是指三維激光掃描儀坐標(biāo)系的原點。如果在一個較大場景中則需進 行多次掃描，并將多次掃描的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合處理，這時則需得到多個掃描中心之間的 相對位置關(guān)系，包括位置信息與姿態(tài)信息，也就是在空間中需采用一定的注冊方式來注冊 多個掃描中心的位置與姿態(tài)信息。
[0004] 然而在傳統(tǒng)的注冊方式中，主動注冊是人為輸入各掃描中心的相對位置關(guān)系（或 者手動拖動），這種方式比較繁瑣，效率低下。半自動標(biāo)靶注冊是通過多次掃描同一標(biāo)定裝 置(標(biāo)定球或其他標(biāo)定裝置)來計算出各掃描中心的相對位置關(guān)系，這種操作較為復(fù)雜，對 標(biāo)定裝置的擺放要求較高，效率也不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要針對傳統(tǒng)注冊方式效率較低的問題，提供一種移動式三維激光掃 描系統(tǒng)及移動式三維激光掃描方法。
[0006] -種移動式三維激光掃描系統(tǒng)，包括能夠移動的可移動掃描設(shè)備，，且所述可移動 掃描設(shè)備至少包括傳感組件及三維點云掃描儀器，所述移動式三維激光掃描系統(tǒng)還包括第 一信號處理器;所述三維點云掃描儀器、傳感組件分別與所述第一信號處理器電連接；
[0007] 所述三維點云掃描儀器，用于在不同的掃描位置進行三維掃描并得出相應(yīng)的點 云數(shù)據(jù)；
[0008] 所述第一信號處理器，用于根據(jù)所述傳感組件采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制 圖算法實時更新所述可移動掃描設(shè)備掃描中心的位置和姿態(tài)信息，且所述第一信號處理器 還用于將任一掃描中心對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)根據(jù)所述掃描中心實時的位置和姿態(tài)信息配準(zhǔn)至 世界坐標(biāo)系中，并根據(jù)配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)進行三維建模；
[0009] 所述傳感組件，用于測量所述同時定位與制圖算法所需的各項參數(shù)。
[0010] 在其中一個實施例中，所述第一信號處理器利用基于unscented卡爾曼濾波的同 時定位與制圖算法更新所述可移動掃描設(shè)備掃描中心的位置和姿態(tài)信息。
[0011] 在其中一個實施例中，所述第一信號處理器包括依次連接的同時定位與制圖單 元、三維點云配準(zhǔn)單元及三維建模單元;所述同時定位與制圖單元還與所述傳感組件連接； 所述三維點云配準(zhǔn)單元還與所述三維點云掃描儀器連接；
[0012] 所述同時定位與制圖單元，用于根據(jù)所述傳感組件采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位 與制圖算法實時更新所述可移動掃描設(shè)備掃描中心的位置和姿態(tài)信息；
[0013] 所述三維點云配準(zhǔn)單元，用于將任一掃描中心對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)根據(jù)所述掃描中心 實時的位置和姿態(tài)信息配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中，并將配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述三維建模單 元；
[0014] 所述三維建模單元，用于根據(jù)所述配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)進行三維建模。
[0015] 在其中一個實施例中，所述可移動掃描設(shè)備還包括GPS模塊;所述GPS模塊，與所述 第一信號處理器連接、并用于測量所述可移動掃描設(shè)備的初始掃描位置。
[0016] 在其中一個實施例中，所述傳感組件包括姿態(tài)傳感器、速度傳感器及距離傳感器。
[0017] 在其中一個實施例中，所述可移動掃描設(shè)備還包括移動機構(gòu)及支撐機構(gòu);所述移 動機構(gòu)安裝于所述支撐機構(gòu)底部，并用于帶動所述支撐機構(gòu)移動至各所述掃描位置；
[0018] 所述三維點云掃描儀器安裝于所述支撐機構(gòu);所述傳感組件安裝于所述移動機構(gòu) 或支撐機構(gòu)；
[0019]在其中一個實施例中，所述三維點云掃描儀器置于所述可移動掃描設(shè)備的頂部。 [0020] 一種移動式三維激光掃描方法，基于上述的移動式三維激光掃描系統(tǒng)，其中，所述 第一信號處理器的執(zhí)行步驟包括：
[0021 ]設(shè)定所述可移動掃描設(shè)備掃描中心初始的位置和姿態(tài)信息；
[0022] 接收所述三維點云掃描儀器在初始掃描位置掃描的初始點云數(shù)據(jù)；
[0023] 根據(jù)所述初始的位置和姿態(tài)信息將所述初始點云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中；
[0024] 在所述可移動掃描設(shè)備移動至下一個掃描位置的過程中，實時接收所述傳感組件 采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算法更新所述位置和姿態(tài)信息；
[0025]接收所述三維點云掃描儀器在所述下一個掃描位置掃描的另一組點云數(shù)據(jù)；
[0026] 根據(jù)所述下一個掃描位置對應(yīng)的所述位置和姿態(tài)信息將所述另一組點云數(shù)據(jù)配 準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中；
[0027] 判斷所述可移動掃描設(shè)備是否掃描完畢，若是，根據(jù)各掃描位置對應(yīng)的配準(zhǔn)后的 點云數(shù)據(jù)進行三維建模;否則繼續(xù)執(zhí)行在所述可移動掃描設(shè)備移動至下一個掃描位置的過 程中，實時接收所述傳感組件采集的數(shù)據(jù)并利用同時定位與制圖算法更新所述位置和姿態(tài) 信息的步驟。
[0028] 一種移動式三維激光掃描系統(tǒng)，與三維建模處理器連接，且所述三維建模處理器 用于根據(jù)所述移動式三維激光掃描系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進行三維建模，所述移動式三維激光掃 描系統(tǒng)包括能夠移動的可移動掃描設(shè)備，且所述可移動掃描設(shè)備至少包括三維點云掃描儀 器及傳感組件，所述移動式三維激光掃描系統(tǒng)還包括第二信號處理器;所述三維點云掃描 儀器、傳感組件分別與所述第二信號處理器電連接；
[0029]所述三維點云掃描儀器，用于在不同的掃描位置進行三維掃描并得出相應(yīng)的點云 數(shù)據(jù)；
[0030]所述第二信號處理器，用于根據(jù)所述傳感組件采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制 圖算法實時更新所述可移動掃描設(shè)備掃描中心的位置和姿態(tài)信息，且所述第二信號處理 器還用于將任一掃描中心對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)根據(jù)所述掃描中心實時的位置和姿態(tài)信息配準(zhǔn) 至世界坐標(biāo)系中，并將配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述三維建模處理器；
[0031]所述傳感組件，用于測量所述同時定位與制圖算法所需的各項參數(shù)。
[0032] 一種移動式三維激光掃描方法，基于上述移動式三維激光掃描系統(tǒng)，其中，所述第 二信號處理器的執(zhí)行步驟包括：
[0033]設(shè)定所述可移動掃描設(shè)備掃描中心初始的位置和姿態(tài)信息；
[0034]接收所述三維點云數(shù)據(jù)掃描儀在初始掃描位置掃描的初始點云數(shù)據(jù)；
[0035] 根據(jù)所述初始的位置和姿態(tài)信息將所述初始點云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中，并將 配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)發(fā)送至所述三維建模處理器；
[0036] 在所述可移動掃描設(shè)備移動至下一個掃描位置的過程中，實時接收所述傳感組件 采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算法更新所述位置和姿態(tài)信息；
[0037]接收所述三維點云數(shù)據(jù)掃描儀在所述下一個掃描位置掃描的另一組點云數(shù)據(jù)；
[0038] 根據(jù)所述下一個掃描位置對應(yīng)的所述位置和姿態(tài)信息將所述另一組點云數(shù)據(jù)配 準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中，并將配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)發(fā)送至所述三維建模處理器；
[0039] 判斷所述可移動掃描設(shè)備未掃描完畢時，繼續(xù)執(zhí)行在所述可移動掃描設(shè)備移動至 下一個掃描位置的過程中，實時接收所述傳感組件采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算 法更新所述位置和姿態(tài)信息的步驟。
[0040] 上述移動式三維激光掃描系統(tǒng)及移動式三維激光掃描方法具有的有益效果為:三 維點云掃描儀器，用于在不同的掃描位置進行三維掃描并得出相應(yīng)的點云數(shù)據(jù)。第一信號 處理器用于根據(jù)傳感組件采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算法實時更新所述可移動掃 描設(shè)備掃描中心的位置和姿態(tài)信息，且第一信號處理器還用于將任一掃描中心對應(yīng)的點云 數(shù)據(jù)根據(jù)掃描中心實時的位置和姿態(tài)信息配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中。因此，該移動式三維激光 掃描系統(tǒng)及移動式三維激光掃描方法在掃描過程進行的同時，即能自動更新各掃描中心的 位置及姿態(tài)信息，從而實現(xiàn)全自動的注冊方式，提高了效率，而且操作簡單。
【附圖說明】
[0041] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他實施例的附圖。
[0042]圖1為一實施例提供的移動式三維激光掃描系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2為圖1所示實施例的移動式三維激光掃描系統(tǒng)的另一組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖3為圖2中移動式三維激光掃描系統(tǒng)的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖4為由圖1所示實施例中第一信號處理器執(zhí)行的移動式三維激光掃描方法的流 程圖；
[0046]圖5為另一實施例提供的移動式三維激光掃描系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖6為由圖5所示實施例中第二信號處理器執(zhí)行的移動式三維激光掃描方法的流 程圖。
【具體實施方式】
[0048]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中 給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所 描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹 全面。
[0049] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技 術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的 實施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語"和/或"包括一個或多個相關(guān)的所 列項目的任意的和所有的組合。
[0050] 一實施例提供了一種移動式三維激光掃描系統(tǒng)。如圖1所示，該移動式三維激光掃 描系統(tǒng)包括可移動掃描設(shè)備100及第一信號處理器200。其中，可移動掃描設(shè)備100能夠移 動，且可移動掃描設(shè)備100至少包括傳感組件110及三維點云掃描儀器120。在其他實施例 中，第一信號處理器200也可設(shè)于可移動掃描設(shè)備100中，從而跟隨可移動掃描設(shè)備100進行 移動。同時，三維點云掃描儀器120、傳感組件110分別與第一信號處理器200電連接。
[0051 ]三維點云掃描儀器120，用于在不同的掃描位置進行三維掃描并得出相應(yīng)的點云 數(shù)據(jù)。由于可移動掃描設(shè)備100能夠移動，因此能夠移動至不同的掃描位置，各掃描位置均 對應(yīng)一個掃描中心。那么該可移動掃描設(shè)備100的掃描位置不同，對應(yīng)的掃描中心則不同， 掃描得到的點云數(shù)據(jù)相應(yīng)不同。具體的，三維點云掃描儀器12 0可以是三維激光掃描儀或其 他能夠進行三維掃描的儀器。同時，三維點云掃描儀器12 0能夠掃描的點云數(shù)據(jù)可以是3 6 0 度*180度全方位的點云數(shù)據(jù)，以便得到精確的場景數(shù)據(jù)。
[0052]第一信號處理器200,用于根據(jù)傳感組件110采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖 算法實時更新可移動掃描設(shè)備100掃描中心的位置和姿態(tài)信息。具體的，可移動掃描設(shè)備 100在由上一個掃描位置移動至下一個掃描位置的過程中，傳感組件110實時采集數(shù)據(jù)。同 時第一信號處理器200根據(jù)傳感組件110采集的數(shù)據(jù)實時更新可移動掃描設(shè)備100掃描中心 的位置和姿態(tài)信息，從而確保當(dāng)可移動掃描設(shè)備100移動至下一個掃描位置的時候能夠得 到相應(yīng)的掃描中心的位置和姿態(tài)信息，因此該第一信號處理器200能夠全自動注冊多個掃 描中心的位置與姿態(tài)信息。其中，同時定位與制圖算法的原理為:在陌生的環(huán)境下，運動物 體在利用自身裝載的傳感器探測周圍環(huán)境并生成環(huán)境地圖的同時，確定自身在該環(huán)境題地 圖中位置的過程。
[0053]同時，第一信號處理器200還用于將任一掃描中心對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)根據(jù)該掃描中 心實時的位置和姿態(tài)信息配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中，并根據(jù)配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)進行三維建模。 其中，第一信號處理器200每次在進行配準(zhǔn)時所采用的點云數(shù)據(jù)、位置和姿態(tài)信息對應(yīng)相應(yīng) 的一個掃描中心。當(dāng)掃描完畢后，即可得到各掃描中心分別對應(yīng)的處于世界坐標(biāo)系中的點 云數(shù)據(jù)，從而能夠根據(jù)這些點云數(shù)據(jù)進行三維建模。其中，三維建模是基于點云的三維建模 技術(shù)，可以是點云曲面重建技術(shù)、點云三角網(wǎng)格化技術(shù)等。
[0054]傳感組件110,用于測量上述同時定位與制圖算法所需的各項參數(shù)。其中，同時定 位與制圖算法所需的各項參數(shù)包括與控制量與觀測量相關(guān)的各項參數(shù)?？刂屏繛檫\動模型 中的控制信息，用于控制該可移動掃描設(shè)備1〇〇前一個時刻與當(dāng)前時刻位姿的關(guān)系。具體 的，控制量可以包括速度或角速度。觀測量為環(huán)境特征點與當(dāng)前可移動掃描設(shè)備1〇〇之間的 相對位姿關(guān)系。
[0055]綜上所述，上述移動式三維激光掃描系統(tǒng)在掃描過程進行的同時，即能自動更新 各掃描中心的位置及姿態(tài)信息，從而實現(xiàn)全自動的注冊方式，提高了效率，而且操作簡單。 [0056] 具體的，第一信號處理器200采用基于unscented卡爾曼濾波（即UKF算法）的同時 定位與制圖算法更新可移動掃描設(shè)備100掃描中心的位置和姿態(tài)信息。其中，基于 unscented卡爾曼濾波的同時定位與制圖算法，即UFASTSLAM算法，是基于Fast SLAM (Simultaneous Localization And Mapping，同時定位與制圖）算法的框架，將EKF (Extended Kalman Filter，擴展卡爾曼濾波器)濾波替換成unscented卡爾曼濾波，這樣較 基于EKF濾波的FASTSLAM提高了算法的精度，從而提高了第一信號處理器200計算可移動掃 描設(shè)備100掃描中心的位置和姿態(tài)信息的精度。以下將介紹UFASTSLAM算法的基本原理。 [0057] 首先介紹Unscented卡爾曼濾波算法原理，執(zhí)行流程如下。
[0058]
[0059]其中，第一步，UKF算法根據(jù)前一刻狀態(tài)變量的均值xt-!和方差Pt-!抽取2n+l個 Sigma點(第1行），再將Sigma點通過非線性運動方程后(第2行），根據(jù)Sigma點的權(quán)重值預(yù)測 當(dāng)前時刻狀態(tài)變量的均值Z和方差F,(第3,4行）。第二步，依據(jù)上步求得的預(yù)測值Γ,重新抽 取2n+l個Sigma點（第5行），再求出非線性觀測方程的Sigma點變換（第6行），最后可以求得 觀測量預(yù)測值的方差和均值(第7,8行）。第三步，根據(jù)上述求得的結(jié)果計算交互協(xié)方差和卡 爾曼增益(第9,10行）。第四步，根據(jù)卡爾曼增益和真實的觀測值與預(yù)測的觀測值之間的差 值對系統(tǒng)狀態(tài)變量的均值和方差進行位置更新(第11，12行）。
[0060] 接下來將具體介紹本實施例中第一信號處理器200利用UFASTSLAM算法實時更新 掃描中心的位置和姿態(tài)信息的工作原理。另外，以下工作原理假設(shè)在理想狀態(tài)下可移動掃 描設(shè)備100的控制量及姿態(tài)在(t-l，t)的時間間隔內(nèi)保持不變。
[0061] 1、可移動掃描設(shè)備100的位置估計與更新
[0062] 首先，將可移動掃描設(shè)備100前一時刻（即t-1時刻）的位置、控制量及其噪聲和觀 測量及其噪聲共同加入到可移動掃描設(shè)備1〇〇位置和方差的矩陣中，如下式所示：
[0063]
[0064] (1)
[0065] 其中，增廣矩陣X力包含了可移動掃描設(shè)備100在t-Ι時刻的位置、控制量和觀測量 信息的維數(shù)為9X1的矩陣。控制量及觀測量根據(jù)傳感組件110在t-Ι時刻采集的相關(guān)數(shù)據(jù)得 出。增廣矩陣^卞包含了可移動掃描設(shè)備100的位置方差、控制噪聲和觀測噪聲信息的維數(shù) 為9 X 9的矩陣。Rt表示控制噪聲。Qt表示觀測噪聲。
[0066]然后根據(jù)式（1)在均值點附近抽取2n+l(n為均值向量的維數(shù)，這里n = 9)個Sigma 點，所以抽取的S i gma點集如下所示。
[0067]
[0068] _ (2)
[0070] 進而可以求出這些Sigma點經(jīng)過非線性運動模型變換后的Sigma點，如下所示。
[0071] ζ!'￥] = /(?Μ J?) (3)
[0072] 其中，ut為傳感組件110在t時刻測量的控制量。此時就可以根據(jù)各Sigma點的權(quán)重 計算出可移動掃描設(shè)備1〇〇在t時刻所處位置的均值和方差的預(yù)測值，如下所示。
[0074] 0)
[0073]
[0075] 其中，為Sigma點的均值權(quán)重，ω卩為Sigma點的均值權(quán)重。之后，再利用已觀測到 的信息，即傳感組件110在t時刻觀測到的實際觀測量，對上式中的預(yù)測值進行更新，如下所
不。
[0076]
[0077]
[0078]
[0079] 其中可lW是經(jīng)過非線性觀測方程的Sigma點，是觀測的預(yù)測值，sik:]為更新的向 量。由此便可以求出交互協(xié)方差矩陣和卡爾曼增益，如下所示。
[0080]
[0081]
(7)
[0082] 進一步即可根據(jù)卡爾曼增益和真實的觀測值zt與觀測的預(yù)測值???]之間的差值對 可移動掃描設(shè)備100位置的均值和方差進行更新，如下所示。
[0083]
[0084] (g)
[0085] 由上式對式(2)的Sigma點集進行更新，如下所示。
[0086]
(9)
[0087] 2、環(huán)境特征點位置的估計與更新
[0088]首先，要根據(jù)觀測量的均值來構(gòu)造三維環(huán)境特征的Sigma點集，如下式所示。
[0089]
[0090]
[0091]
[0092] 其中是第η個環(huán)境特征在t-Ι時刻的均值，是第η個環(huán)境特征在t-Ι時刻 的方差，其余參數(shù)見前面所述。再將這些Sigma點集經(jīng)過非線性觀測方程可得如下所
7Jn 〇 _ ....... (11)
[0094] 進一步可以求得觀測值均值和方差的預(yù)測值，如下所示。
[0095]
[0096]
[0097] 接下來便可以計算交互協(xié)方差、卡爾曼增益，并且更新環(huán)境特征位置的均值和方 差，如下所示。
[0098]
[0099]
[0100]
[0101]
[0102] 3、計算粒子權(quán)重進行重采樣處理
[0103]首先，我們需要計算每個粒子的權(quán)重，計算公式如下所示。
[0104]
(15)[0105] 其中L〗1 = GJRtG: +:Gni Egg G: + Rt ,為了減弱粒子貧化現(xiàn)象，還需要判斷有效 粒子數(shù)是否低于閥值，如果小于該閥值則算法需進行重采樣，如此即可避免在每次迭代過 程中都進行重采樣。
[0106] 重采樣的原理為:t-Ι時刻的先驗概率可由帶有權(quán)值的粒子近似表示。經(jīng)過系統(tǒng)觀 測并重新計算權(quán)值，那些權(quán)值大的粒子可以分類出若干新的粒子，而權(quán)值很小的粒子將被 丟棄，如此即可得到一組新的粒子。這些新的粒子加入隨機量后即可預(yù)測在t時刻的狀態(tài)， 即系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程。最后再次進入系統(tǒng)觀測過程，并預(yù)測下一時刻的狀態(tài)。
[0107] 那么，基于上述可移動掃描設(shè)備100的位置估計與更新、環(huán)境特征點位置的估計與 更新及計算粒子權(quán)重并進行重采樣處理的原理，第一信號處理器200即可根據(jù)UFASTSLAM算 法相應(yīng)的迭代與循環(huán)過程來實時更新可移動掃描設(shè)備100的位置及姿態(tài)信息。
[0108] 具體的，如圖2所示，第一信號處理器200包括依次連接的同時定位與制圖單元 210、三維點云配準(zhǔn)單元220及三維建模單元230。其中，同時定位與制圖單元還與傳感組件 110連接。三維點云配準(zhǔn)單元220還與三維點云掃描儀器120連接。
[0109] 其中，同時定位與制圖單元210,實時接收傳感組件110采集的數(shù)據(jù)。另外，同時定 位與制圖單元210用于根據(jù)傳感組件110采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算法實時更新 可移動掃描設(shè)備100掃描中心的位置和姿態(tài)信息。本實施例中，同時定位與制圖單元210利 用上述基于unscented卡爾曼濾波的同時定位與制圖算法來實時更新可移動掃描設(shè)備100 掃描中心的位置和姿態(tài)信息。
[0110]三維點云配準(zhǔn)單元220用于接收三維點云掃描儀器120在各掃描位置掃描的點云 數(shù)據(jù)。同時，三維點云配準(zhǔn)單元220用于將任一掃描中心對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)根據(jù)該掃描中心實 時的位置和姿態(tài)信息配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中，并將配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)發(fā)送至三維建模單元230。那 么三維點云配準(zhǔn)單元220在進行配準(zhǔn)時所采用的點云數(shù)據(jù)、位置和姿態(tài)信息對應(yīng)相應(yīng)的一 個掃描中心。
[0111] 三維建模單元230,用于根據(jù)三維點云配準(zhǔn)單元220發(fā)送的配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)進行 三維建模。當(dāng)可移動掃描設(shè)備100移動至所有的掃描位置并掃描完畢后，三維建模單元230 即可根據(jù)所有掃描中心得出的配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)來進行三維建模。
[0112] 其中，當(dāng)可移動掃描設(shè)備100在由上一個掃描位置移動至下一個掃描位置的過程 中，同時定位與制圖單元210實時更新可移動掃描設(shè)備100的位置與姿態(tài)信息。當(dāng)可移動掃 描設(shè)備1〇〇移動至下一個掃描位置后，同時定位與制圖單元210將該下一個掃描位置掃描中 心對應(yīng)的位置和姿態(tài)信息發(fā)送至三維點云配準(zhǔn)單元220。同時，三維點云掃描儀器120開始 進行掃描，并將掃描得到的點云數(shù)據(jù)發(fā)送至三維點云配準(zhǔn)單元220。之后三維點云配準(zhǔn)單元 220即可將該點云數(shù)據(jù)根據(jù)位置及姿態(tài)信息進行配準(zhǔn)，并將配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)發(fā)送至三維 建模單元230。
[0113]需要說明的是，同時定位與制圖單元210、三維點云配準(zhǔn)單元220及三維建模單元 230可以設(shè)置于可移動掃描設(shè)備100上，也可設(shè)于可移動掃描設(shè)備100之外。
[0114]可以理解的是，第一信號處理器200的具體結(jié)構(gòu)不限于上述一種情況，只要能實時 更新可移動掃描設(shè)備100掃描中心的位置和姿態(tài)信息、并將點云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中 以進行三維建模即可。
[0115] 具體的，如圖2所示，可移動掃描設(shè)備100還包括GPS模塊130 APS模塊130,與第一 信號處理器200連接并用于測量可移動掃描設(shè)備100的初始掃描位置。在可移動掃描設(shè)備 100處于初始掃描位置時，通過GPS模塊130可采集可移動掃描設(shè)備100的經(jīng)度、煒度數(shù)據(jù)，從 而便于第一信號處理器200設(shè)定掃描中心的初始位置信息，進而在后續(xù)的移動過程中，以該 初始位置信息為基礎(chǔ)通過計算各掃描中心的之間的相對位移來更新各掃描中心的位置信 息。
[0116] 同時，傳感組件110包括姿態(tài)傳感器111、速度傳感器112及距離傳感器113。其中， 姿態(tài)傳感器111用于測量可移動掃描設(shè)備100的姿態(tài)，可用于上述同時定位與制圖算法的運 動模型及觀測模型中。姿態(tài)傳感器111可以為電子羅盤或其他類型的姿態(tài)傳感器。
[0117] 速度傳感器112用于測量可移動掃描設(shè)備100的速度、角速度或角加速度，可提供 時定位與制圖算法中控制量的相關(guān)信息。速度傳感器112可以包括編碼器、慣性測量單元或 其他類型的傳感器。其中，編碼器能夠測量可移動掃描設(shè)備100的速度。慣性測量單元能測 量可移動掃描設(shè)備100的三軸角速度及三周角加速度。
[0118] 距離傳感器113水平放置，用于測量360度范圍內(nèi)周圍環(huán)境特征與可移動掃描設(shè)備 100之間的相對位置關(guān)系，可提供同時定位與制圖算法中觀測量的相關(guān)信息。距離傳感器 113可以為二維激光雷達(dá)、基于T0F(Time of Flight，飛行時間）技術(shù)的相機或者三維激光 雷達(dá)。
[0119] 可以理解的是，傳感組件110的具體傳感器類型不限于上述一種情況，只要能夠滿 足第一信號處理器200實時更新可移動掃描設(shè)備100掃描中心的位置和姿態(tài)信息的需求即 可。
[0120] 具體的，如圖3所示，可移動掃描設(shè)備100還包括移動機構(gòu)140及支撐機構(gòu)150。其 中，移動機構(gòu)140安裝于支撐機構(gòu)150底部，并用于帶動支撐機構(gòu)150移動至各掃描位置。移 動機構(gòu)140的移動狀態(tài)可通過用戶進行手動操作，也可通過相應(yīng)的控制機構(gòu)來自行控制移 動結(jié)構(gòu)140進行移動。具體的，移動機構(gòu)140可以為滾輪。支撐機構(gòu)150,用于承載三維點云掃 描儀器120及傳感組件110中的相關(guān)傳感器。
[0121]在本實施例中，三維點云掃描儀器120安裝于支撐機構(gòu)150。具體的，三維點云掃描 儀器120置于可移動掃描設(shè)備100的頂部，即三維點云掃描儀器120置于支撐機構(gòu)150的頂 部，使得三維點云掃描儀器120周圍無遮擋物，從而能夠得出全方位的點云數(shù)據(jù)。
[0122] 傳感組件110安裝于移動機構(gòu)140或支撐機構(gòu)150。其中，速度傳感器112中的編碼 器安裝于移動機構(gòu)140上，從而便于根據(jù)滾輪的轉(zhuǎn)速測定可移動掃描設(shè)備100的速度。其他 傳感器既可安裝于移動機構(gòu)140又可安裝于支撐機構(gòu)150。
[0123] 因此本實施例中，只要控制移動機構(gòu)140即可使可移動掃描設(shè)備100移動至各掃描 位置，同時通過傳感組件110及第一信號處理器200既可最終得出各掃描位置對應(yīng)的配準(zhǔn)后 的點云數(shù)據(jù)，從而進行三維建模，操作簡單、攜帶方便、快速高效。
[0124] 可以理解的是，可移動掃描設(shè)備100的具體結(jié)構(gòu)不限于上述一種情況，只要使移動 式三維激光掃描系統(tǒng)能夠正常運行即可。
[0125] 基于上述移動式三維激光掃描系統(tǒng)，本實施例還提出了一種移動式三維激光掃描 方法。其中，第一信號處理器200的執(zhí)行步驟包括以下內(nèi)容，如圖4所示。
[0126] 步驟S110、設(shè)定可移動掃描設(shè)備100掃描中心初始的位置和姿態(tài)信息。
[0127] 其中，第一信號處理器200可以通過GPS模塊130獲取初始掃描位置P0的初始經(jīng) 度、煒度數(shù)據(jù)，從而設(shè)定掃描中心的初始位置信息，記為0?〇3?〇,2?〇)。第一信號處理器 200可以通過姿態(tài)傳感器111來獲取掃描中心的初始姿態(tài)信息，記為(ApO，BpO，CpO)。同時， 三維點云掃描儀器120在該初始掃描位置進行掃描，并將掃描后得出的初始點云數(shù)據(jù)發(fā)送 至第一信號處理器200。
[0128] 步驟S120、接收三維點云掃描儀器120在初始掃描位置P0掃描的初始點云數(shù)據(jù)，記 為M0。
[0129] 步驟S130、根據(jù)上述初始的位置和姿態(tài)信息將初始點云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系 中。
[0130]其中，第一信號處理器200根據(jù)上述初始位置信息0?〇，￥?〇,2?〇)、初始姿態(tài)信息 (Ap0，Bp0，Cp0)將初始點云數(shù)據(jù)M0配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中，配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)記為M0'。
[0131] 步驟S140、在可移動掃描設(shè)備100移動至下一個掃描位置P1的過程中，實時接收傳 感組件110采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算法更新掃描中心的位置和姿態(tài)信息。
[0132] 當(dāng)可移動掃描設(shè)備100移動至下一個掃描位置P1時，第一信號處理器200即能及時 計算出該掃描位置P1掃描中心的位置信息(Xp 1，Yp 1，Zp 1)和姿態(tài)信息(Ap 1，Bp 1，Cp 1)。同 時，三維點云掃描儀器120在該掃描位置P1掃描得出另一組點云數(shù)據(jù)M1，并發(fā)送至第一信號 處理器200。
[0133] 步驟S150、接收三維點云掃描儀器120在上述下一個掃描位置P1掃描的另一組點 云數(shù)據(jù)Ml。
[0134] 步驟S160、根據(jù)下一個掃描位置P1對應(yīng)的位置和姿態(tài)信息將另一組點云數(shù)據(jù)Ml配 準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中。
[0135] 其中，第一信號處理器200根據(jù)上述位置信息〇?1，￥?1，2?1)和姿態(tài)信息以？1， Bpl，Cpl)將另一組點云數(shù)據(jù)Ml配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中，配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)記為ΜΓ。
[0136] 步驟S170、判斷可移動掃描設(shè)備100是否掃描完畢，若是，執(zhí)行步驟S180;否則繼續(xù) 執(zhí)行步驟S140。
[0137] 其中，可移動掃描設(shè)備100遍歷所有的掃描位置后即掃描完畢。那么，在之后的掃 描位置Ρ2、···、Ρη中，相應(yīng)更新后的位置信息為0?2，￥?2,2?2)、~〇?11，￥?11，2?11)，姿態(tài)信息 為(Ap2，Bp2，Cp2)、…(Αρη，Bpn，Cpn)，三維點云掃描儀器120獲得點云數(shù)據(jù)分別為M2、'"Μη， 配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)分別為M2 '、…Μη '。
[0138] 步驟S180、根據(jù)各掃描位置對應(yīng)的配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)進行三維建模。
[0139] 第一信號處理器200最終根據(jù)上述各組配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)Μ1、Μ2、…Μη進行三維建 模，由此完成場景數(shù)據(jù)的重建過程。
[0140]綜上所述，上述移動式三維激光掃描方法在掃描過程進行的同時，即能自動更新 各掃描中心的位置及姿態(tài)信息，從而實現(xiàn)全自動的注冊方式，提高了效率，而且操作簡單。
[0141]圖4為本發(fā)明一個實施例的方法的流程示意圖。應(yīng)該理解的是，雖然圖4的流程圖 中的各個步驟按照箭頭的指示依次顯示，但是這些步驟并不是必然按照箭頭指示的順序依 次執(zhí)行。除非本文中有明確的說明，這些步驟的執(zhí)行并沒有嚴(yán)格的順序限制，其可以以其他 的順序執(zhí)行。而且，圖4中的至少一部分步驟可以包括多個子步驟或者多個階段，這些子步 驟或者階段并不必然是在同一時刻執(zhí)行完成，而是可以在不同的時刻執(zhí)行，其執(zhí)行順序也 不必然是依次進行，而是可以與其他步驟或者其他步驟的子步驟或者階段的至少一部分輪 流或者交替地執(zhí)行。
[0142] 在另一實施例中，如圖5所示，還提供了一種移動式三維激光掃描系統(tǒng)300。該移動 式三維激光掃描系統(tǒng)300與三維建模處理器400連接。同時，三維建模處理器400用于根據(jù)移 動式三維激光掃描系統(tǒng)300發(fā)送的數(shù)據(jù)進行三維建模。
[0143] 移動式三維激光掃描系統(tǒng)300包括能夠移動的可移動掃描設(shè)備310,且可移動掃描 設(shè)備310至少包括三維點云掃描儀器312及傳感組件311。移動式三維激光掃描系統(tǒng)300還包 括第二信號處理器320。三維點云掃描儀器312、傳感組件311分別與第二信號處理器電連接 320〇
[0144]三維點云掃描儀器312，用于在不同的掃描位置進行三維掃描并得出相應(yīng)的點云 數(shù)據(jù)。
[0145] 第二信號處理器320,用于根據(jù)傳感組件311采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖 算法實時更新可移動掃描設(shè)備310掃描中心的位置和姿態(tài)信息，且第二信號處理器320還用 于將任一掃描中心對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)根據(jù)該掃描中心實時的位置和姿態(tài)信息配準(zhǔn)至世界坐 標(biāo)系中，并將配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)發(fā)送至三維建模處理器400。
[0146] 傳感組件311，用于測量同時定位與制圖算法所需的各項參數(shù)。
[0147] 需要說明的是，在該實施例中，移動式三維激光掃描系統(tǒng)300除了不具備三維建模 的功能，具體為第二信號處理器320不包括上述三維建模單元230具有的功能，其余各結(jié)構(gòu) 的具體實現(xiàn)原理均與上述實施例相同，這里就不再贅述。
[0148] 基于上述另一實施例中的移動式三維激光掃描系統(tǒng)，還提供了一種移動式三維激 光掃描方法。其中，第二信號處理器320的執(zhí)行步驟如圖6所示。
[0149] 步驟S210、設(shè)定可移動掃描設(shè)備310掃描中心初始的位置和姿態(tài)信息。
[0150]其中，第二信號處理器320可以通過GPS模塊獲取初始位置P0的初始經(jīng)度、煒度數(shù) 據(jù)，從而設(shè)定掃描中心的初始位置信息，設(shè)為〇?0，￥?0,2?0)。第二信號處理器320可以通過 姿態(tài)傳感器來獲得掃描中心的初始姿態(tài)信息，設(shè)為(ApO，BpO，CpO)。同時，三維點云掃描儀 器312在該初始位置開始進行掃描，并將掃描后得出的初始點云數(shù)據(jù)發(fā)送至第二信號處理 器320 〇
[0151] 步驟S220、接收三維點云掃描儀器312在初始位置P0掃描的初始點云數(shù)據(jù)，設(shè)為 M0〇
[0152] 步驟S230、根據(jù)上述初始的位置和姿態(tài)信息將初始點云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系 中，并將配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)發(fā)送至三維建模處理器400。
[0153] 其中，第二信號處理器320根據(jù)上述初始位置信息0?〇，￥?〇,2?〇)、初始姿態(tài)信息 (Ap0，Bp0，Cp0)將初始點云數(shù)據(jù)M0配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中，配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)記為M0'。
[0154] 步驟S240、在可移動掃描設(shè)備310移動至下一個掃描位置P1的過程中，實時接收傳 感組件311采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算法更新掃描中心的位置和姿態(tài)信息。
[0155] 那么當(dāng)可移動掃描設(shè)備310移動至下一個掃描位置P1時，第二信號處理器320即 能及時計算出該位置的位置信息(Xp 1，Yp 1，Zp 1)和姿態(tài)信息(Ap 1，Bp 1，Cp 1)。同時，三維點 云掃描儀器312開始在下一個掃描位置P1掃描相關(guān)的另一組點云數(shù)據(jù)M1，并發(fā)送至第二信 號處理器320。
[0156]步驟S250、接收三維點云掃描儀器312在下一個掃描位置P1掃描的另一組點云數(shù) 據(jù)Ml。
[0157] 步驟S260、根據(jù)下一個掃描位置P1對應(yīng)的位置和姿態(tài)信息將另一組點云數(shù)據(jù)Ml配 準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中，并將配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)發(fā)送至三維建模處理器400。
[0158] 其中，第二信號處理器320根據(jù)上述位置信息〇?1，￥?1，2?1)和姿態(tài)信息以？1， Bpl，Cpl)將另一組點云數(shù)據(jù)Ml配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中，配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)記為ΜΓ。
[0159] 步驟S270、判斷可移動掃描設(shè)備310是否掃描完畢，若是，執(zhí)行完畢;否則繼續(xù)執(zhí)行 步驟S240。
[0160] 在之后的掃描位置P2、…、Pn中，相應(yīng)更新后的位置信息為（乂口2，￥口2,2口2)^·· (父?11，￥?11，2?11)，姿態(tài)信息為(4?2,8?2,0?2)、~(4?11，8?11，0?11)，三維點云掃描儀器312獲得 的點云數(shù)據(jù)分別為M2、'"Μη，配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)分別為M2'、…Μη'。
[0161] 可移動掃描設(shè)備310遍歷所有的掃描位置后即掃描完畢。最終三維建模處理器400 根據(jù)移動式三維激光掃描系統(tǒng)300發(fā)送的所有配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)進行三維建模，由此完成 場景數(shù)據(jù)的重建過程。
[0162] 綜上所述，上述移動式三維激光掃描方法在掃描過程進行的同時，即能自動更新 各掃描中心的位置及姿態(tài)信息，從而實現(xiàn)全自動的注冊方式，提高了效率，而且操作簡單。
[0163] 需要說明的是，圖6為本發(fā)明另一個實施例的方法的流程示意圖。應(yīng)該理解的是， 雖然圖6的流程圖中的各個步驟按照箭頭的指示依次顯示，但是這些步驟并不是必然按照 箭頭指示的順序依次執(zhí)行。除非本文中有明確的說明，這些步驟的執(zhí)行并沒有嚴(yán)格的順序 限制，其可以以其他的順序執(zhí)行。而且，圖6中的至少一部分步驟可以包括多個子步驟或者 多個階段，這些子步驟或者階段并不必然是在同一時刻執(zhí)行完成，而是可以在不同的時刻 執(zhí)行，其執(zhí)行順序也不必然是依次進行，而是可以與其他步驟或者其他步驟的子步驟或者 階段的至少一部分輪流或者交替地執(zhí)行。
[0164] 以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實 施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0165] 以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護 范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種移動式三維激光掃描系統(tǒng)，其特征在于，包括能夠移動的可移動掃描設(shè)備，且所 述可移動掃描設(shè)備至少包括傳感組件及三維點云掃描儀器，所述移動式三維激光掃描系統(tǒng) 還包括第一信號處理器;所述三維點云掃描儀器、傳感組件分別與所述第一信號處理器電 連接； 所述三維點云掃描儀器，用于在不同的掃描位置進行三維掃描并得出相應(yīng)的點云數(shù) 據(jù)； 所述第一信號處理器，用于根據(jù)所述傳感組件采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算 法實時更新所述可移動掃描設(shè)備掃描中心的位置和姿態(tài)信息，且所述第一信號處理器還用 于將任一掃描中心對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)根據(jù)所述掃描中心實時的位置和姿態(tài)信息配準(zhǔn)至世界 坐標(biāo)系中，并根據(jù)配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)進行三維建模； 所述傳感組件，用于測量所述同時定位與制圖算法所需的各項參數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式三維激光掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述第一信號處理器 利用基于unscented卡爾曼濾波的同時定位與制圖算法更新所述可移動掃描設(shè)備掃描中心 的位置和姿態(tài)信息。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式三維激光掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述第一信號處理器 包括依次連接的同時定位與制圖單元、三維點云配準(zhǔn)單元及三維建模單元;所述同時定位 與制圖單元還與所述傳感組件連接;所述三維點云配準(zhǔn)單元還與所述三維點云掃描儀器連 接； 所述同時定位與制圖單元，用于根據(jù)所述傳感組件采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制 圖算法實時更新所述可移動掃描設(shè)備掃描中心的位置和姿態(tài)信息； 所述三維點云配準(zhǔn)單元，用于將任一掃描中心對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)根據(jù)所述掃描中心實時 的位置和姿態(tài)信息配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中，并將配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述三維建模單元； 所述三維建模單元，用于根據(jù)所述配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)進行三維建模。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式三維激光掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動掃描設(shè)備 還包括GPS模塊;所述GPS模塊，與所述第一信號處理器連接、并用于測量所述可移動掃描設(shè) 備的初始掃描位置。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式三維激光掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感組件包括姿 態(tài)傳感器、速度傳感器及距離傳感器。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式三維激光掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動掃描設(shè)備 還包括移動機構(gòu)及支撐機構(gòu);所述移動機構(gòu)安裝于所述支撐機構(gòu)底部，并用于帶動所述支 撐機構(gòu)移動至各所述掃描位置； 所述三維點云掃描儀器安裝于所述支撐機構(gòu);所述傳感組件安裝于所述移動機構(gòu)或支 撐機構(gòu)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式三維激光掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述三維點云掃描儀 器置于所述可移動掃描設(shè)備的頂部。8. -種移動式三維激光掃描方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1所述的移動式三維激光 掃描系統(tǒng)，其中，所述第一信號處理器的執(zhí)行步驟包括： 設(shè)定所述可移動掃描設(shè)備掃描中心初始的位置和姿態(tài)信息； 接收所述三維點云掃描儀器在初始掃描位置掃描的初始點云數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述初始的位置和姿態(tài)信息將所述初始點云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中； 在所述可移動掃描設(shè)備移動至下一個掃描位置的過程中，實時接收所述傳感組件采集 的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算法更新所述位置和姿態(tài)信息； 接收所述三維點云掃描儀器在所述下一個掃描位置掃描的另一組點云數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述下一個掃描位置對應(yīng)的所述位置和姿態(tài)信息將所述另一組點云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)至 世界坐標(biāo)系中； 判斷所述可移動掃描設(shè)備是否掃描完畢，若是，根據(jù)各掃描位置對應(yīng)的配準(zhǔn)后的點云 數(shù)據(jù)進行三維建模；否則繼續(xù)執(zhí)行在所述可移動掃描設(shè)備移動至下一個掃描位置的過程 中，實時接收所述傳感組件采集的數(shù)據(jù)并利用同時定位與制圖算法更新所述位置和姿態(tài)信 息的步驟。9. 一種移動式三維激光掃描系統(tǒng)，與三維建模處理器連接，且所述三維建模處理器用 于根據(jù)所述移動式三維激光掃描系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進行三維建模，其特征在于，所述移動式 三維激光掃描系統(tǒng)包括能夠移動的可移動掃描設(shè)備，且所述可移動掃描設(shè)備至少包括三 維點云掃描儀器及傳感組件，所述移動式三維激光掃描系統(tǒng)還包括第二信號處理器;所述 三維點云掃描儀器、傳感組件分別與所述第二信號處理器電連接； 所述三維點云掃描儀器，用于在不同的掃描位置進行三維掃描并得出相應(yīng)的點云數(shù) 據(jù)； 所述第二信號處理器，用于根據(jù)所述傳感組件采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算 法實時更新所述可移動掃描設(shè)備掃描中心的位置和姿態(tài)信息，且所述第二信號處理器還用 于將任一掃描中心對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)根據(jù)所述掃描中心實時的位置和姿態(tài)信息配準(zhǔn)至世界 坐標(biāo)系中，并將配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述三維建模處理器； 所述傳感組件，用于測量所述同時定位與制圖算法所需的各項參數(shù)。10. -種移動式三維激光掃描方法，其特征在于，基于權(quán)利要求9所述的移動式三維激 光掃描系統(tǒng)，其中，所述第二信號處理器的執(zhí)行步驟包括： 設(shè)定所述可移動掃描設(shè)備掃描中心初始的位置和姿態(tài)信息； 接收所述三維點云數(shù)據(jù)掃描儀在初始掃描位置掃描的初始點云數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述初始的位置和姿態(tài)信息將所述初始點云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)至世界坐標(biāo)系中，并將配準(zhǔn) 后的點云數(shù)據(jù)發(fā)送至所述三維建模處理器； 在所述可移動掃描設(shè)備移動至下一個掃描位置的過程中，實時接收所述傳感組件采集 的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算法更新所述位置和姿態(tài)信息； 接收所述三維點云數(shù)據(jù)掃描儀在所述下一個掃描位置掃描的另一組點云數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述下一個掃描位置對應(yīng)的所述位置和姿態(tài)信息將所述另一組點云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)至 世界坐標(biāo)系中，并將配準(zhǔn)后的點云數(shù)據(jù)發(fā)送至所述三維建模處理器； 判斷所述可移動掃描設(shè)備未掃描完畢時，繼續(xù)執(zhí)行在所述可移動掃描設(shè)備移動至下一 個掃描位置的過程中，實時接收所述傳感組件采集的數(shù)據(jù)、并利用同時定位與制圖算法更 新所述位置和姿態(tài)信息的步驟。
【文檔編號】G01B11/00GK105973145SQ201610334363
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】邱純鑫, 劉樂天
【申請人】深圳市速騰聚創(chuàng)科技有限公司