[发明专利]现实捕获装置

说明书

本发明关于一种现实捕获装置，其执行用于生成环境数字表示的测量过程，该装置包括：限定第一轴线的主体；和具有一个或更多个2D摄像头的成像单元，该成像单元提供环境的2D图像数据。该装置包括ToF摄像头装置，其捕获环境的3D点云数据并包括至少两个飞行时间摄像头，各个飞行时间摄像头包括传感器阵列和激光发射器，各个飞行时间摄像头的传感器阵列具有光学轴线并接收由相应飞行时间摄像头的激光发射器发射的光脉冲的反射，飞行时间摄像头是围绕第一轴线布置的，以使各个传感器阵列具有一个或两个其它传感器阵列作为邻近传感器阵列，传感器阵列的光学轴线与其邻近传感器阵列中一者的光学轴线之间的绕第一轴线的角度不大于n是飞行时间摄像头数量。

技术领域

本发明涉及用于生成环境的数字三维表示、特别是在建筑物内进行测绘的现实捕获装置。

背景技术

建筑物和周围地形的测绘例如是建筑师或工匠所关注的，以便分别快速评估房间的实际状况或者建筑工地的施工进度，例如，以高效地计划接下来的工作步骤。借助于实际状态的数字可视化(例如采用点云或矢量文件模型的形式)，或者借助于增强现实功能，可以检查针对进一步的步骤的不同选项或扩展选项，并且可选地以易于访问的方式呈现给员工或客户。

而且，将三维(3D)监视系统用于监测城市内的神经节点(诸如火车站、机场、城市公园或其它繁忙的公共场所)，或者保护受限或危险区域(例如工业厂房、建筑工地或商业综合体)。而且，可以支持设施的运营，例如监督管理仓库或停车场。

WO 2020/126123 A2公开了一种包括激光扫描仪和至少一个摄像头的紧凑型现实捕获装置。利用该装置，可以借助于发射测量激光束的激光扫描仪(例如使用脉冲化电磁辐射)来对环境进行光学扫描和测量，其中，接收来自环境的反向散射表面点的回波，并且导出距该表面点的距离并将该距离与关联的测量激光束的角发射方向相关联。以这种方式，生成三维点云。例如，距离测量可以基于脉冲的飞行时间、形状和/或相位。对于附加信息，例如借助于RGB摄像头或红外摄像头，将激光扫描仪数据与摄像头数据组合，特别是提供高分辨率光谱信息。现实捕获装置可以是固定安装的监测系统。另选地，现实捕获装置可以是移动的并且被配置成同时提供测绘数据并定位数据，例如其中，至少该装置的轨迹数据(例如位置和/或姿态数据)提供有探测数据(例如激光扫描仪数据和/或摄像头数据)，使得可以将现实捕获装置的不同位置的探测数据组合成公共坐标系。可以将现实捕获装置配置成例如借助于同时定位与地图构建(SLAM)功能来自主创建新环境的3D地图。

尤其对于移动应用来说，期望具有一种比现有装置更轻且更容易使用的现实捕获装置。

已知可以使用飞行时间(ToF)摄像头(尤其是针对短距离测量的室内应用)来生成可以被用于类似应用的网格，就像由激光扫描仪生成的点云一样。与传统的扫描系统相比，基于ToF-传感器-芯片的系统的主要优点是能够在非常短的时间内同时采集多个3D点。这意味着这些系统即使在低分辨率(与具有非常高分辨率的传统图像传感器相比)的情况下也具有相对高的数据采集率。另外，所采集的空间中的3D点是例如以矩形形式均匀设置的，这与传统扫描系统相反，传统的扫描系统递送不适于后处理或部署SLAM算法的“扫描迹线”。

已经开发了紧凑型ToF摄像头以供移动电话和平板计算机使用。然而，这些应用主要专注于增强现实应用或扩展现实应用以及用于内置摄像头的改进的姿态估计。由于有限的视场，使用具有ToF摄像头的移动电话或平板计算机的空间映射是麻烦的、易出错的且耗时的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的现实捕获装置。

一个特别的目的是，提供这样一种改进的现实捕获装置，即，其具有不太复杂的装置(setup)(特别是较少或没有移动部件)，使得其更容易构建、需要较少的维护并且通常更耐用。

另一目的是，提供这样一种改进的现实捕获装置，其允许更容易和/或更快地捕获各种环境。