[发明专利]用于三维检测空间区域的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于三维检测空间区域的装置，其具有用于确定距空 间区域中的目标点的距离的距离测量器和射束扫描单元，其中距离测量器 具有：发射器，用于向目标点发射尽可能为束状的发射信号；接收器，用 于接收目标点的反射信号；以及分析和控制单元，分析和控制单元构建为 根据发射信号和反射信号来确定距目标点的距离，而其中射束扫描单元被 构建为将发射信号指向不同的空间方向。

此外，本发明还涉及一种用于三维检测空间区域的方法，该方法具有 如下步骤：朝空间区域中的目标点发射尽可能为束状的发射信号，接收目 标点的反射信号，并根据发射信号和反射信号确定距目标点的距离，以及 借助射束扫描单元使发射信号指向不同的空间方向。

这样的装置和这样的方法在DE 202 08 077 U1中已公开。

已知的装置使用激光束，借助旋转的反射器将该激光束朝着不同的空 间方向偏转。反射器绕着水平的转动轴线旋转，并且相对于该转动轴线倾 斜45°，使得激光束扫过垂直的区域。附加地，测量头和发射器、接收器 以及转动反射器一同绕着垂直轴转动。由此，已知的装置可以近似完全地 扫描一个空间区域。激光数仅仅向下受到了测量头的壳体和/或支承面的 限制。

利用已知的装置可以记录空间或者空间区域的三维距离影像 (Entfernungsabbild)。这种装置的优选应用是例如测量隧道区段 (Tunnelroehren)、建筑、纪念物或者无人驾驶的运输系统的导向。基于 所获得的距离信息，也可以事后根据所记录的数据确定空间或者空间区域 内的尺寸。然而，单纯的距离数据对所记录的空间区域的视觉观感是不利 的。由于这样的原因，已知的装置也确定反射信号的强度值，由此可以产 生强度图像，该图像大致类似于空间或空间区域的黑白图像。虽然由此已 经可以给出所记录的空间区域的良好的视觉观感，但存在更为逼真地进行 三维检测和再现的愿望。

在这样的背景下，本发明的任务是改进开头所述类型的装置和方法， 以便产生以三维方式检测到的空间区域的更切合实际且更为逼真的观感。

根据本发明的一个方面，该任务借助用于记录空间区域的影像的图像 记录单元来解决，其中图像记录单元具有限定的图像记录区域(视域)， 并且其中图像记录单元与射束扫描单元耦合，以便将图像记录区域和发射 信号对准相同的目标点。

根据本发明的另一方面，该任务通过一种开头所述类型的方法来解 决，其中此外还利用图像记录单元记录空间区域的影像，其中图像记录单 元(70)具有限定的图像记录区域，并且其中图像记录单元与射束扫描单 元耦合，以便将图像记录区域和发射信号对准多个相同的目标点。

也就是说，本发明将开头所描述的类型的装置和方法与图像记录单元 或者“摄像器”结合，借助该图像记录单元或者“摄像器”可以拍摄空间区域 的“标准”照片。优选地，其涉及数字图像记录单元，使得图像数据能够以 数字形式存在，并且可以与典型的同样为数字的距离信息一起被存储。

根据本发明，图像记录单元与射束扫描单元耦合，使得由图像记录单 元记录的空间区域可以精确匹配地与距离测量器的距离信息关联。由此可 以使距离测量器的距离信息非常简单且精确地与图像记录单元的纯粹视 觉图像信息相一致。通过组合获得了所检测到的空间区域的非常逼真的影 像，如人们由摄影记录所习惯的那样。这种影像的质量高于可以由距离测 量器的强度影像导出的光学观感。然而除高质量的光学影像之外，新的装 置也提供距目标点的距离信息，并且该装置由此提供了已知的装置的所有 优点和使用可能性。

由于新的装置借助图像记录单元提供的高的图像质量，可以更好地识 别和分析空间区域中的光学细节。由此，展现了新的应用可能性，譬如三 维记录意外事故或者犯罪现场以用于警务调查的文件制作。

总之，新的装置提供了一种成本低廉的可能性，以便具有高细节地三 维检测并且真实地再现空间区域。上述任务因此被完全解决。

在一种优选的扩展方案中，图像记录单元构建为记录空间区域的彩色 光学影像。

借助该扩展方案实现了空间区域的更为接近真实的检测。空间区域内 的各个细节还可以借助检测到的图像信息更为精确地评估。

在另一扩展方案中，图像记录单元被构建为记录空间区域的热影像或 者在其他波长范围中记录空间区域的影像。