[发明专利]一种激光扫描数据获取方法及装置

说明书

本发明涉及一种激光扫描数据获取方法及装置，属于激光扫描技术领域。本发明在激光扫描仪和待拍摄物体之间设置平面反射镜安装，调整平面反射镜的位置与角度，使激光扫描仪发射的激光通过平面反射镜达到待拍摄物体的遮挡区域，按照光路可逆的原理，到达目标的平面镜反射激光按原路线返回，经镜面最终到达激光扫描仪，从而激光扫描仪可通过平面反射镜获取到测量对象的数据，根据成像原理可知，激光扫描仪获取的目标数据正好是测量对象在平面反射镜中的像。本发明利用平面反射镜进行辅助测量，能够完成目标某些“死角”的测量，大大提高点云的完整性；同时由于采用平面镜辅助，可在一站测得更多的点云，能大大提高测量效率。

技术领域

本发明涉及一种激光扫描数据获取方法及装置，属于激光扫描技术领域。

背景技术

激光扫描是近年来兴起并逐步成熟的一种新的数据获取技术，激光扫描仪通过主动发射脉冲或者连续的激光进行测距，同时记录出射光线的水平角与垂直角，进而得到激光脚点，具有主动性的优点。激光扫描仪采用2个或者1个扫描经改变光路，由于扫描镜振动或者转动的速度很快，测量速度得到巨大的提升。随着激光扫描技术的发展，典型的扫描速度已经从早期的30-100点/秒发展到3000-5000点/秒，而且速度还会不断提高，具有扫描速度快的优点。传统的测量设备(如全站仪等)点点获取时间较长，要获得密集的采样点需要耗费难以忍受的时间，高速扫描意味着可以获取更密集的采样点，角度分辨率可达到0.0005度，即10米处点间距为1mm，具有采样率高的优点；激光扫描仪采用无合作目标测距，无需合作标志，测量时无需照准，具有自动化程度高的优点。上述优点使得激光扫描仪成为一种数据获取的利器，特别是在具有复杂表面的测量中得到较好的应用，例如数模检测比对、文物数字化、考古发掘、钢结构安装和变形测量、建筑物信息模型(BIM)制作、3D打印逆向建模、工厂管线建模、非规则对象的容/体积计量等等。另外，激光扫描还在有一些非传统测绘领域取得良好的应用，例如生物学中的植被建模用于生长研究；医学中用于器官、躯体等的建模，进而通过3D打印提供更舒适的石膏模型、假肢等。

由于视觉的遮挡以及环境条件的限制，在实验以及具体的工程项目中，获取的点云总是或多或少存在一些孔洞，如图1所示，而目前消除或减小孔洞的方式是通过多站测量，从不同的位置和姿态进行数据的获取，该类方法的核心问题是实现多站拼接。1992besl等人提出的ICP就可以用来直接拼接不同测站的点云数据，包括后来的大量的改进算法等；还可以基于人工标志的拼接、基于点云特征以及基于图像的拼接。上述方法从一定程度上消除或减小了孔洞，但问题是大大增加了外业工作量和内业数据处理的难度。另一种方式是通过一定的算法来修补数据中的孔洞，根据采用原理的不同，可将现有的孔洞修补算法分为图像补全方法、三维模型补全和点云补全法，孔洞修补算法适合孔洞较小或者遮挡区域表面特征简单的情形，而在孔洞较大或者遮挡处表面变化复杂的情况下，修补算法效果不好甚至出现错误。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光扫描数据获取方法，以解决视线遮挡造成的数据不完整的问题；本发明还提供了一种激光扫描数据获取装置。

本发明为解决上述技术问题而提供一种激光扫描数据获取方法，该方法包括以下步骤：

1)将平面反射镜安装在激光扫描仪和待拍摄物体之间，调整平面反射镜的位置与角度，使激光扫描仪发射的激光通过平面反射镜达到待拍摄物体的遮挡区域；

2)获取激光扫描仪经平面反射镜拍摄到的待拍摄物体的点云数据，该点云数据为对应的像方点数据；

3)利用镜像原理，根据平面反射镜所在平面方程将像方点数据坐标转换到相应的物方点坐标，该坐标即为待拍摄物体坐标。

进一步地，所述平面反射镜所在的平面方程获取过程如下：

A.在平面反射镜的至少三个角点处设置标识贴，通过三维激光扫描仪获取各标识贴的点云数据；