[发明专利]通过移动运载工具进行测绘

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于三维测绘的系统和用于三维测绘的方法。

背景技术

通常的做法是针对测绘目的使用移动运载工具来获得三维信息，或者换言之来测绘作为目标表面的环境或其部分的形貌。特别感兴趣的是装配有测绘设备的无人移动运载工具的使用。例如，无人空中运载工具(还称为UAV或靶机)、无人地面运载工具(还称为UGV或探测车)、无人水面运载工具(还称为USV或无人船舶)、无人水下运载工具(还称为UUV或水下靶机)等。

在许多情况下，想到使用至少部分或优选地为完全自主的移动测绘运载工具。这种至少部分或完全自主使用意味着例如运载工具可以受像“运动至该位置”、“测绘该房间或区域”、“跟随该目标”、“测绘该轨迹”等的高级命令控制，其中，移动运载工具能够自动完成该任务并避开障碍和碰撞，甚至在区域部分或完全未知时在区域中自动导航，自动补充已经获得的测绘信息中的差等。换言之，不需要人工操作员控制移动运载工具的运动的每一个细节，而只需要提供大致的指示。

例如，EP2511656示出了用于确定在工业产品上的测绘点的3D坐标的测量系统。无人的可控机动飞机中所携带的扫描设备确定内扫描坐标系中的测量点。基准结构提供扫描设备的基准信息用于在外目标坐标系中参考内测量点坐标。评价单元确定测量点在外目标坐标系中的3D坐标，使得内测量点坐标在外目标坐标系中为3D坐标的形式。

作为另一个示例，EP2511659示出了利用自推进无人远程可控瞄准单元来标记已知目标点的大地标记系统，该瞄准单元具有用于确定瞄准单元的实际位置的大地位置确定结构。瞄准单元可以被定位为至少临时大致固定的悬停方式。瞄准单元承载用于标记目标点的标记单元和控制单元，使得瞄准单元可以随着外部实际位置的变化相对于目标点位置被定位到定义的期望位置。控制单元将实际位置、期望位置以及从标记单元至目标点的定义标记方向考虑在内，使得可以以大地测绘精度来标记目标点。

专利申请EP13162632.7示出了一种用于利用包括摄像头的无人的可控飞机捕获空中图像的方法。

EP0251178示出了具有大地测量单元的大地测量系统的示例，该大地测绘单元包括具有用于准直光束的至少一个辐射源的发射单元。该测量系统还具有自推进、无人的可控空中运载工具，该空中运载工具具有光学模块，该空中运载工具可以在控制下运动且可以被定位在大致固定的位置。评价根据光束与光学模块的相互作用由坐标系中的位置、对齐和/位置的变化来确定空中运载工具的实际状态。该测量系统具有用于以以下这种方式控制空中运载工具的控制单元：控制数据可以由随着实际状态和限定的期望状态而变化的算法产生，且自动控制可以使空中运载工具进入期望状态。

EP2811255、IL193486、US2010/139995、KR101431383、KR20030069709、JP2002307340、CN104080579或CN102819263示出了类似的无人的地面运载工具的示例，KR20090069535、KR20110052102、WO2010/123380或US6,802,236示出了类似的无人的水上运载工具的示例。这种空中、地面和/或水上运载工具可以全部都是根据本发明的移动运载工具。

上述相关技术的问题是通过来自摄像头的视觉信息进行的测绘和/或导航依赖于摄像头图像内的自动可检测且可区分的视觉特征，该测绘或导航例如包括运动中恢复结构和/或即时定位和地图构建算法等。如果这种特征稀少、缺失或模糊，则视觉测绘算法具有困难，变得不准确甚至产生错误的测绘结果。

因此，本发明的目的在于改进由移动运载工具进行的测绘，具体是鉴于待测绘目标表面的不利条件。

本发明的另外目的在于获得基于摄像头视觉系统的三维测绘系统的更多灵活性，具体是鉴于使得该测绘系统更自主且适应于其环境。

特别目的在于提高由无人移动运载工具得到的测绘结果，运载工具导航至少部分穿过表面必须被测绘以获得三维信息的至少部分未知地区。

本发明的另一个特别目的在于提供由可以通过移动运载工具进行的方法和测绘系统，其利用一个或更多个摄像头成像来测绘光学上均匀的表面的形貌，其中，移动运载工具优选地至少部分自主运动。

这些目的通过实现独立权利要求的特征来实现。以另选或有利方式进一步发展本发明的特征在从属专利权利要求中描述。

发明内容