[发明专利]用于在物体表面上进行非接触坐标测量的方法和勘测系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于在物体坐标系统中在待测物体的物体表面上进行非 接触坐标测量的方法和勘测系统。

背景技术

为了近距离地在物体表面上进行非接触式摄影测绘坐标测量，通过 将图像数据转换到物体坐标系统内而从各角度再现物体的图像获得物体 的尺寸。为了该目的，在数据处理单元中处理图像数据。坐标计算的基 础是确定所涉及图像的照相机取向。

如从现有技术所知的那样，可通过单个照相机在不同时间从不同角 度记录物体表面的那些待勘测区域部分，然后分别通过图像处理系统处 理二维图像数据，以给出所谓的三维图像。分别使深度信息与三维图像 的像素相关联，从而由照相机及其角度确定的图像坐标系统中的3D图像 坐标与待考查的每一个像素、特别是所有像素相关联。现有技术中公开 了用于从由不同角度显示相同景像的多个2维图像产生这样的3维图像 的不同图像处理方法。

如从现有技术同样已知的，还可在多个照相机的辅助下实现基本上 同时的记录，以取代通过一个照相机在不同时刻从不同角度记录区域部 分。这具有这样的优点：由于照相机可具有彼此固定的相对取向和距离， 因此无需移动照相机就可进行区域部分三维确定，并且无需确定各照相 机取向。

现有技术公开了不同的3D图像记录装置，所述记录装置基本上包括 两个或三个照相机，所述照相机以具有立体基础(stereoscopic basis)的 方式间隔开一定距离地放置在共用壳体中，用于分别从不同但相对固定 的角度记录景像。由于记录的区域部分不可避免地具有允许图像电子处 理的典型图像特征，因此可对区域部分施加标记。这些标记可通过从3D 图像记录单元投射到区域部分的结构光束，具体为激光光束产生，所述 3D图像记录单元例如投射光学屏幕(screen)或光学标记十字。通常， 这样的3D图像记录单元还包括图像处理装置，其从基本上同时记录的多 个来自不同角度的图像获得三维图像。

这样的3D图像记录单元为例如“CogniTens”的图像记录系统(其商 品名称为“Optigo”和“OptiCell”，并且包括三个以等边三角形布置的照相 机)和“ActiCM”的“Advent”系统(其具有两个并排布置的高分辨率CCD 照相机和用于将结构光投射到待记录部分上的投影仪)。

记录的待测图像元素坐标的确定通常通过图像中的参照标记确定， 从所述参照标记进行实际的3D坐标测量。这里，与记录的三维图像相关 并且因此基于3D图像记录单元的图像坐标系被变换到待测物体存在于 其中并且基于例如物体的CAD模型的物体坐标系中。变换根据记录的标 记进行，所述标记在物体坐标系中的位置已知。这里，通过从现有技术 已知的3D图像记录单元实现了小于0.5毫米的精度。

还已知一种3D扫描系统，特别是呈3D激光扫描仪形式的3D扫描 系统，其在一区段内进行深度扫描，并且产生点云(point cloud)。这里， 应对其中激光束逐行扫描区域的串行系统、其中扫描线在区域上方成扇 形散开的并行系统和所谓的同时扫描扇形中多个点并且因而进行扇形深 度记录的RIM或距离成像系统的完全并行系统之间进行区分。通常所有 这些系统的相同点是，深度扫描是通过至少一个特别是在区域上方移动 的测距激光束实现的。具体地，这样的串行系统被广泛使用并且可以以 商品名称“Leica HDS 6000”、“Leica ScanStation 2”、“Trimble GX 3D Scanner”、和购买得到。