[发明专利]光学扫描、测量和显示环境的方法

说明书

本发明涉及具有作为总括项的权利要求1的特征的方法。

借助于这种类型的已知方法，三维扫描被记录，然后被以二维的方式显示。假设测量点的密度和范围比显示的像素小，那么，如果在测量点之间进行空隙填充，即，如果根据单个测量点来生成表面，则将产生更好的视觉效果。因此，所有的测量点可被投影到一个平面内并且被分配给单个像素。然后平面的中间像素被填充，例如，通过内插来填充。

本发明基于改善在背景部分中提到的那类方法的目的。根据本发明，通过包括权利要求1的特征的方法来实现所述目的。从属权利要求涉及有益的配置。

根据本发明，像素填充几乎以三维的方式进行，因此，相比于二维填充，可用的深度信息可被用于更好的表示。被选择像素的填充依赖于深度（即到对应于屏幕的平面的距离）而进行。除了考虑被分配给各个被选择像素的深度以外，还考虑被分配给各个相邻像素的深度。因此，尤其因已经被填充的且与被选择像素相邻的像素被分配给测量点而因此对所述已经被填充的且与被选择像素相邻的像素进行搜寻，以便将被选择像素合并到被分配给测量点的这些像素的表面中，或者借助于边缘来分离被选择像素。因此，隐藏的表面和隐藏的边缘保持不可见。选择、搜寻和填充的整个过程优选地在图形卡上并行执行，即对于所有的像素同时执行，从而节省计算时间。

下面基于在附图中说明的示例性实施例详细解释本发明，在附图中：

图1示出了在平面内观察时分配和填充像素的示意图，其中相邻像素在相同的表面上；

图2示出了在平面上方观察时根据图1的分配和填充像素的示意图；

图3示出了在平面上方观察时分配和填充像素的示意图，其中相邻的像素在不同的表面上；

图4示出了在平面上方观察时根据图3的分配和填充像素的示意图；

图5示出了在包括显示设备的环境中的激光扫描器的示意图；以及

图6示出了激光扫描器的局部剖视图。

激光扫描器10被设置作为对激光扫描器10的环境进行光学扫描和测量的设备。激光扫描器10具有测量头12和底部14。测量头12作为可以围绕竖直轴线转动的单元被安装到底部14上。测量头12具有可围绕水平轴线旋转的旋转镜16。在两个旋转轴线之间的交叉点被指定为激光扫描器10的中心C₁₀。

测量头12还具有用于发射发射光束18的光发射器17。优选地，发射光束18是在大约300nm到1600nm的波长范围内的激光束，例如波长为790nm、905nm或小于400nm的激光束，但是原则上还可以使用例如具有更高波长的其他电磁波。发射光束18利用例如正弦或矩形波形调制信号来进行幅度调制。发射光束18从光发射器17传输到旋转镜16上，在此被偏转，并且被发射进入环境。从物体O反射或散射的接收光束20被旋转镜16捕获，被偏转并且传输到光接收器21。发射光束18的方向和接收光束20的方向由旋转镜16和测量头12的角度位置决定，旋转镜16和测量头12的角度位置取决于其各自的旋转驱动的位置，而旋转驱动的位置又被各自的编码器所检测。

在测量头12中，控制和评估设备22具有到光发射器17和光接收器21的数据链路连接，数据链接连接的一部分还被安排在测量头12的外部，例如，作为连接到底部4的计算机。控制和评估设备22被设计成，根据发射光束18和接收光束20的传播时间为多个测量点X确定从物体O（其上的被照明点）到激光扫描器10的距离d。为此，可确定和计算在两个光束18和20之间的相移。

借助于镜16的（快速）旋转，沿圆形线执行扫描。借助于测量头12相对于底部14的（慢速）旋转，以圆形线逐渐扫描整个空间。所述测量的测量点X的全体应被指定为扫描。激光扫描器10的中心C₁₀定义为所述扫描的局部静止参考系的原点。底部14在所述局部静止参考系统中是静止的。

除了到激光扫描器10的中心C₁₀的距离d，每一测量点X还包括由控制和评估设备22确定的亮度值。亮度是例如在分配给测量点X的测量时间段内通过对光接收器21的带通滤波和放大后的信号进行积分所确定的灰度值（gray-tone value）。可选地，可借助于彩色摄影机来产生图片，借助于该图片可将颜色（R，G，B）作为值分配给测量点X（以及亮度或具有亮度的测量点X）。