[发明专利]移动手持设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种便携式设备，具体涉及一种具有三维激光扫描功能的移动手持设备和方法。

背景技术

Leica测距仪仅能够利用TOF(激光飞行时间)技术测量单个点的距离。Riegl三维扫描仪的体积很大，因而不能够集成到移动手持设备中。现有技术中存在一种车载移动三维扫描仪，但是不能进行全方位带抖动补偿的三维扫描，并且缺乏在线更新辅助扫描功能。

随着MEMS技术的发展，Fraunhofer IPMS于2009年开发出以超便携蜂窝电话为目标市场的MEMS扫描模块。利用该模块，能够使用移动设备来实现三维扫描。但如果没有三脚架，由于扫描时间长达若干秒，便携式手持扫描仪无法在远距离进行精确的三维扫描。因此，需要一种对扫描期间手持抖动进行补偿的技术。

MEMS加速度计能够检测终端微小的倾斜角和加速度，因而可以解决上述问题。苹果(Apple)公司已经在其产品iPhone中使用了MEMS加速度计，并用其实现手机屏幕的自动旋转，例如：横向宽屏浏览视频和网页，纵向竖屏打电话发短信。该功能现已成为各种触摸屏智能手机的必选特性。

现代社会更需要一种具有精确的三维扫描能力的移动手持设备，能够用于快速简单的地面三维建模。其可能的应用例如：具有本地三维环境扫描能力的在线更新的Google Earth SketchUp、民用建筑的快速核查、数字图像的三维增强、交通事故现场快速的三维建模、使用三维环境检测并与在线三维地图进行比较的车辆导航系统，等等。

然而，现有的解决方案或体积过大，或过于昂贵，以至于无法集成到移动手持设备中。简单的单点测距仪也无法解决该问题，因为单束激光需要旋转MEMS棱镜才能获得每秒数千个点距离数据，这既增加了体积也限制了速度；而Fraunhofer扫描模块则采取阵列方式读取距离数据，解决了以上问题。

但是，激光三维扫描阵列模块也存在缺点，由于扫描时间相对较长(若干秒)，手持设备的随机微小抖动会严重影响远距离物体的三维建模精度。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明提出了一种移动手持设备和相应的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种移动手持设备，包括：显示单元，用于显示实时图像数据；摄像单元，用于拍摄二维图像数据；测距单元，用于测量移动手持设备与拍摄对象之间三维轮廓距离数据；MEMS加速度计，用于记录移动手持设备在多个方向上的运动轨迹数据；处理单元，用于从摄像单元、测距单元和MEMS加速度计接收相应的数据，对接收的数据进行处理，并在显示单元上实时显示处理后的数据；以及存储单元，用于存储与处理单元的操作有关的数据。

优选地，处理单元根据来自MEMS加速度计的运动轨迹数据对测距单元的距离测量进行补偿。

优选地，所述多个方向包括俯仰、倾斜、前、后、左、右、上、下方向。

优选地，摄像单元的焦点可以由移动手持设备自动选取或由移动手持设备的用户手动选取。例如，通过具有触摸功能的显示单元来选取焦点。

优选地，测距单元由MEMS激光器和MEMS接收阵列组成。

优选地，移动手持设备还包括定位单元，用于提供移动手持设备的地点信息和方向信息。

优选地，移动手持设备还包括通信单元，用于将拍摄结果传输到特定的地理信息系统或者从该地理信息系统下载与拍摄背景有关的三维环境数据。

优选地，移动手持设备包括：移动电话、个人数字助理或车载GPS设备。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用移动手持设备拍摄三维环境的方法，包括：选取拍摄的焦点；测量移动手持设备与拍摄对象之间三维轮廓距离数据；进行拍摄并记录移动手持设备在多个方向上的运动轨迹数据；对拍摄的数据和测量的距离数据进行处理，并实时显示处理后的数据。

优选地，该方法还包括根据运动轨迹数据对测量的距离数据进行补偿。

优选地，所述多个方向包括俯仰、倾斜、前、后、左、右、上、下方向。

优选地，拍摄的焦点可以由移动手持设备自动选取或由移动手持设备的用户手动选取。

优选地，该方法还包括提供移动手持设备的地点信息和方向信息。

优选地，该方法还包括将拍摄结果传输到特定的地理信息系统，或者从该地理信息系统下载与拍摄背景有关的三维环境数据。