[发明专利]一种三维激光扫描空间分辨率增强的方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维测量技术领域，尤其涉及一种三维激光扫描空间分辨率增强的方法。

背景技术

三维激光扫描系统，是利用激光测距技术获取测量距离值，并在两级驱动装置的带动下，完成三维空间扫描过程。三维激光扫描技术，是一种非接触式测量技术，在建筑物三维建模、地下空间探测等方面，都有着重要的应用价值。

在三维激光扫描方法中，最常用的是等角度扫描，两轴驱动装置按照预设的运动方式完成整个扫描过程，扫描轨迹的空间角度是相等的，但是由于被测物体与测量模块的距离不同、被测空间表面轮廓各异，最终导致扫描轨迹的空间距离差异很大，空间分辨率较低。

还有的三维激光扫描方法，简单的计算了驱动装置的角度增量，根据测距值做出了一定的调整，但是缺乏完整的扫描轨迹规划方案和运动控制模型，效果有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维激光扫描空间分辨率增强的方法，可以大幅度增强三维激光扫描的空间分辨率以及扫描效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种三维激光扫描空间分辨率增强的方法，该方法包括：

利用空间形态互相垂直的一级驱动装置和二级驱动装置根据初始的设定带动激光测距模块对被测空间进行扫描测量，将每一周扫描轨迹分成N等分，每一等分的分割点则为关键点；

根据前m-1周关键点的测量距离值、预设的每一圈扫描轨迹之间的理想间距以及预设的测量点之间的理想间距，估算第m周的扫描中关键点的位置及相邻关键点之间的扫描时间；

根据上述估算结果进行第m周的扫描，并估算第m+1周的扫描中关键点的位置以及相邻关键点之间的扫描时间，直至完成被测空间的扫描测量。

进一步的，所述一级驱动装置沿一个方向一圈一圈地连续转动，二级驱动装置配合一级驱动装置转动，形成螺旋线形式的扫描轨迹。

进一步的，根据前m-1周关键点的测量距离值以及预设的每一周扫描轨迹之间的理想间距，估算第m周的扫描中关键点的位置，所述关键点的位置对应于二级驱动装置的角度位置；

根据第m-1周扫描轨迹上第n个关键点的测量距离值d_n(m-1)，以及第m-2周扫描轨迹上第n个关键点的测量距离值d_n(m-2)，来估算第m周扫描轨迹上第n个关键点对应的二级驱动装置角度增量：

其中，l₀为预设的每一周扫描轨迹之间的理想间距；β_nm为二级微分增量因子，其表示为：

若第m-1周扫描轨迹上第n个关键点对应的二级驱动装置角度位置为P_sn(m-1)，则第m周扫描轨迹上第n个关键点对应的二级驱动装置角度位置为：

P_snm＝P_sn(m-1)+ΔP_snm。

进一步的，根据预设的测量点之间的理想间距来估算第m周的相邻关键点之间的扫描时间；

所述预设的测量点之间的理想间距与预设的相邻关键点之间的扫描时间T₀以及对应的测量距离值d₀相关，估算第m周扫描轨迹上第n-1个关键点与第n个关键点之间的扫描时间T_nm的公式表示为：

其中，α_nm为同步影响因子，在第m周扫描轨迹上第n-1个关键点与第n个关键点之间，一级驱动装置角位移表示为S_dnm，二级驱动装置角位移表示为S_snm，则同步影响因子表示为：

γ_nm为二级驱动装置角度影响因子，表示为：γ_nm＝sin(P_snm)_；其中，P_snm表示第m周扫描轨迹上第n个关键点对应的二级驱动装置角度位置；

ε_nm为一级微分增量因子，在第m周扫描轨迹上第n-1个关键点与第n个关键点之间，一级驱动装置与二级驱动装置合成角位移表示为S_nm，则一级微分增量因子ε_nm表示为：

进一步的，所述根据上述估算结果进行第m周的扫描，并估算第m+1周的扫描中关键点的位置以及相邻关键点之间的扫描时间包括：