用于确定对象的3d坐标的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种通过基于激光的手持距离测量装置(1)确定对象(2)的3D坐标的方法，该方法包括以下步骤：确定在对象(2)处的对象点(20)；通过EDM(10)测量从基于激光的手持距离测量装置(1)到所确定的对象点(20)的距离(100)；拍摄对象(2)的3D图像(110)，3D图像(110)包括所确定的对象点(20)；识别拍摄的3D图像(110)中的所确定的对象点(20)；以及将测得距离(100)与在3D图像(110)中识别出的对象点(20)建立联系。本发明还涉及基于激光的手持距离测量装置(1)和用于执行该方法的计算机程序产品。
【专利说明】用于确定对象的3D坐标的方法和装置
[0001]本发明涉及用于确定对象的3D坐标的方法和装置。
[0002]在例如，建筑物建造、内部施工、采掘工业等的各种【技术领域】中存在众多应用，在这些【技术领域】中，需要精确地确定对象的三维(3D)位置。对象可以具有任何形状和大小。
[0003]用于非接触式确定对象的3D坐标的装置的一个具体示例是具有电子测距仪(EDM)的光学测量装置，其中，光源向着对象发射光脉冲并且半导体检测器捕获被对象后向散射的光脉冲。根据发送和捕获的信号之间的相位延迟，测量对象和半导体检测器之间的距离。距离测量的精度达到几毫米。
[0004]这种EDM是由本 申请人:供应市场的，产品名称是Disto?。这种EDM是手持装置，它允许进行精确、快速且可靠的距离测量并且使得能够在现场进行关于对象的高度、斜率、面积和体积的各种计算。
[0005]本发明的目的在于提供一种具备有成本效益、重量轻、容易使用和稳定中的至少一个的改进的光学测量装置。
[0006]本发明涉及一种通过手持光学距离测量装置确定对象的3D坐标的方法。该方法包括:确定对象处的对象点的步骤；测量从手持光学距离测量装置到所确定的对象点的距离；拍摄对象的3D图像，3D图像包括所确定的对象点；识别拍摄的3D图像中的所确定的对象点的步骤；以及将测得距离与在3D图像中识别的对象点建立联系的步骤。
[0007]和拍摄具有数百万个像素的高图像分辨率的二维(2D)图像的光传感器阵列(PSA)相比，根据飞行时间(TOF)原理操作的TOF相机现在拍摄具有数千个像素的低图像分辨率的3D图像。各3D图像包括深度图像和振幅图像。深度图像包含针对各像素，对象和TOF相机的像素之间的径向测得距离。与2D图像相同，振幅图像包含针对各像素，接收至IJ的信号的亮度。此外，TOF相机具有相对高的信噪(STN)比。因此，只是出于将对象成像的目的，技术人员将抑制使用TOF相机。然而， 申请人:认识到，TOF相机与EDM的组合得到具有下面有利的技术效果的手持光学测量装置:
[0008]i)尽管其低图像分辨率，但TOF相机在对象的单个3D图像中拍摄一片(优选地数千个)对象点；非常有可能的是，在不久的将来，这个数量将增加到数百万个对象点，与PSA相机相同；
[0009]ii)EDM以高精度测量朝单个所确定的对象点的距离；
[0010]iii)通过在拍摄的3D图像中识别所确定的对象点并且将测得距离与在3D图像中的识别的对象点建立联系，一片对象点被精确地连结在基准位置。
[0011]本发明拍摄具有一片对象点的3D图像并且将这片对象点连结在所确定的对象点的基准位置。不需要存储的模板，不需要用户独立选择合适的模板，不必为了瞬时并且以完全自动地方式得到精确连结的具有优选的数千个对象点的一片对象点而在图像处理的辅助下进行模板适应。购买TOF相机的成本低，其外壳是坚固的，其具有小的整体尺寸并且重量轻。
[0012]在随后对附图的详细描述中，将理解本发明的其它优点和特征，其中:
[0013]图1示出手持光学测量装置的第一实施方式的一部分的透视图；[0014]图2示出手持光学测量装置的第二实施方式的一部分的透视图；
[0015]图3示出根据图1的手持光学测量装置的第一实施方式的侧视图；
[0016]图4示出由根据图1或图2的手持光学测量装置确定对象的3D坐标的方法中的步骤的流程图；
[0017]图5示出由根据相关技术的光学测量装置进行面积和体积计算的第一实施方式的透视图；
[0018]图6示出由根据图1或图2的手持光学测量装置进行面积和体积计算的第一实施方式的透视图；
[0019]图7示出在根据图6的面积和体积计算中根据图1或图2的手持光学测量装置的一部分的显示图；
[0020]图8示出由根据相关技术的手持光学测量装置进行多点距离计算的第二实施方式的透视图；
[0021]图9示出由根据图1或图2的手持光学测量装置进行多点距离计算的第二实施方式的透视图；以及
[0022]图10示出在根据图9的多点距离计算中根据图1或图2的手持光学测量装置的一部分的显示图。
[0023]图1和图2示出包括EDMlO和TOF相机11的手持光学测量装置I的两个实施方式。根据图1，手持光学测量装置I包括PSA相机13 ;根据图2，手持光学测量装置I不包括PSA相机13。在使用期间，光学测量装置I可以被手持或者被安装在三脚架上。手持光学测量装置I的重量在小于100克至数千克的范围内。它的尺寸在小于100立方厘米至数千立方厘米的范围内。手持光学测量装置I用电池组作为电源。它具有针对冲击和掉落提供保护并且防尘防水的保护壳体。
[0024]根据图1，手持光学测量装置I具有用于对象数据的可视输出的一体化显示单元
12。根据图2，手持光学测量装置I具有用于对象数据的可视输出的外部显示单元12’。还可以同时使用手持光学测量装置I的一体化显示单元12和外部显示单元12’。手持光学测量装置I和外部显示单元12’之间的通信可以通过例如通用串行总线(USB)或以太网的有
线通信标准进行；这种通信还可以通过例如BluetooO^或WiFi?的无线通信标准进行。用
户可以通过启动手持光学测量装置I的例如按钮或触摸屏的输入装置14来输入指令。
[0025]EDMlO具有:光源，例如激光二极管，其用于向对象2发射光脉冲；和半导体检测器，例如电荷耦合器件(DDC)传感器或互补型金属氧化物半导体(CMOS)传感器，其用于捕获被对象2后向散射的光脉冲。通过将EDMlO对准对象2，可以确定对象点20。在图1至图3、图6、图7、图9和图10中，用十字准线指示所确定的对象点20。例如，对准对象2的发射的光脉冲的光束可以是用户可见的，例如从对象2对光脉冲的反射。当然还可能的是，发射的光脉冲的光束是用户不可见的，并且发射的光脉冲的不可见光束在显示单元12、12’上显示,例如通过十字准线。EDMlO在0.5米至100米的距离范围内具有I毫米或2毫米的精度。在图1至图3、图6、图7、图9和图10中，用标尺状线指示测得距离100。对于各个测得距离100，EDM 100发出数字距离数据信号101。为了指示发射的光脉冲的发射轴10a，EDM可以发出数字光标数据信号102。在图1至图3中，用虚线箭头指示发射轴10a。距离数据信号101和光标数据信号102可以在显示单元12、12’上显示。发射轴IOa的默认位置可以是显示单元12、12’的中心。距离数据信号101和光标数据信号102还可以被存储在实体的机器可读存储介质16上。
[0026]TOF相机11具有光源，例如激光二极管或发光二极管(LED)，其用于对对象2照明。TOF相机11基于TOF原理进行操作。被对象2后向散射的光被例如CXD传感器或CMOS传感器这样的半导体检测器捕获。依赖于到对象2的距离，光被时间延迟，从而导致发送的信号和接收的信号之间的相位差异。它的视场(FOV)相对于中心光轴Ila在30°至70°的范围内。TOF相机11以低至10毫秒的取帧器速率来拍摄3D图像110。现在，图像分辨率不限于几千个像素，然而，在未来，这个数量极有可能将增大至数百万个像素。可以通过TOF相机11的坐标系(例如TOF相机11的CXD传感器或CMOS传感器的卡迪尔坐标系)中的具体宽度坐标和具体长度坐标来识别各像素。假设各像素捕获来自一个对象点的后向散射光，结果3D图像110包含至少数千个对象点1100的云。在图3中，用“圆中十字”符号示意性描绘了对象点1100的一部分。
[0027]各3D图像110包括深度图像和幅度图像。深度图像包含对于各像素测得的对象2和TOF相机11的像素之间的径向距离。在0.5米至60米的距离范围内，测得的径向距离的精度从I毫米至数厘米。幅度图像包含对于各像素的接收到的信号的亮度。该亮度具有20dB到60dB之间的动态范围，用虚线箭头指示光轴Ila;在图1至图3、图6和图9中，用虚线指示3D图像110。对于拍摄的各3D图像110，T0F相机11发出数字3D图像数据信号111。3D图像数据信号111包括对于点云中的各点1100的深度图像信息和幅度图像信息。3D数据信号111可以在显示单元12、12’上显示。3D数据信号111可以被存储在实体的机器可读存储介质16上。
[0028]PSA相机13是基于CCD传感器的相机或基于CMOS传感器的相机，其以数百万像素的高图像分辨率拍摄2D图像130。可以通过PSA相机13的坐标系(例如PSA相机13的CCD传感器或CMOS传感器的卡迪尔坐标系)中的具体宽度坐标和具体长度坐标来识别各像素。FOV相对于中心光轴13a在30°至70°的范围内。亮度具有20dB到IOOdB之间的动态范围。对于拍摄的各2D图像130，PSA相机13发出数字2D图像数据信号131。2D数据信号131可以在显示单元12、12’上显示。2D数据信号131还可以被存储在实体机器可读存储介质16上。PSA相机13可以具有用于改变对象2的FOV的变焦功能。变焦功能可以被实现为数字变焦和/或光学变焦镜头。在图1中，用虚线箭头指示光轴13a并且用虚线指示2D图像130。
[0029]手持光学测量装置I可以具有一体化倾斜计，例如电解倾斜传感器，其用于测量手持光学测量装置I相对于水平轴的高达+/-45°的倾斜度。对于测得的各倾斜度，倾斜计17发出数字倾斜度数据信号。倾斜度数据信号可以在显示单元12、12’上显示。倾斜度数据信号还可以被存储在实体机器可读存储介质16上。
[0030]图1示出在建筑物的实施方式中的对象2 ;图2示出在房间的楼梯的实施方式中的对象2。根据图1，由用户确定的对象点20是门的一部分。根据图2，由用户确定的对象点20是楼梯的一部分。EDMlO提供相对于所确定的对象点20的测得距离100。TOF相机11拍摄对象2的3D图像110。所确定的对象点20与3D图像110的联系可以机械或电子地进行。对于机械联系，EDMlO和TOF相机11以刚性方式安装在手持光学测量装置I的外壳中，使得EDMlO的发射轴IOa与TOF相机11的光轴Ila形成固定的几何关系。如图1和图2中所示，TOF相机11的光轴Ila与EDMlO的发射轴IOa形成锐角，优选地，0°到10°之间的角度。EDMlO沿着发射轴IOa对准所确定的对象点20。当发射轴IOa与光轴Ila形成锐角时，3D图像110自动地包括位于3D图像110的中心部分中的所确定的对象点20。另夕卜，在TOF相机11的坐标系中，能够通过相对于光轴Ila的具体宽度坐标和具体长度坐标来识别所确定的对象点20。所确定的对象点20的坐标可以与3D数据信号111 一起发送。PSA相机13以类似的刚性方式安装在外壳中，使得PSA相机13的光轴13a与EDMlO的发射轴IOa形成固定的几何关系。如图1中所示，PSA相机13的光轴13a可以与EDMlO的发射轴IOa形成锐角，优选地，0°到10°之间的角度。EDMlO沿着发射轴IOa对准所确定的对象点20。当发射轴IOa与光轴13a形成锐角时，3D图像110自动地包括位于2D图像130的中心部分中的所确定的对象点20。另外，在PSA相机13的坐标系中，能够通过相对于光轴13a的具体宽度坐标和具体长度坐标识别所确定的对象点20。所确定的对象点20的坐标可以与2D数据信号131 —起发送。
[0031]对于电子联系，在拍摄的3D图像110中识别所确定的对象点20。这种识别可由用户进行，用户在显示单元12、12’上显示的对应3D数据信号111或对应的2D数据信号131的至少一方中识别所确定的对象点20。3D数据信号111和2D数据信号131可被叠置，使得它们显示对象2的近似F0V。用户可以例如通过输入装置14选择在显示单元12、12’上显示的光标数据信号102，以在所显示的3D数据信号111或2D数据信号131中识别所确定的对象点20。这种识别也可以由计算机程序自动地进行，该计算机程序将光标数据信号101与对应3D数据信号111或对应2D数据信号131中的至少一个进行比较。当在TOF相机11或PSA相机13的坐标系中能够用相对于光轴13a或光轴Ila的具体宽度坐标和具体长度坐标识别3D数据信号111或2D数据信号131的各像素时，可以将所确定的对象点20即光标数据信号101的位置与3D数据信号111或2D数据信号131的对应位置建立联系。一旦在拍摄的3D图像110中识别了所确定的对象点20，测得距离100与3D图像110中的识别的对象点20建立联系。
[0032]手持光学测量装置I包括具有中央处理单元(CPU)的计算装置15和实体机器可读存储介质16，例如只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)。根据本发明的方法被存储在机器可读存储介质16中。该方法例如以计算机程序产品的形式存储。该计算机程序被作为计算机程序加载到计算装置15中并且由计算装置15执行加载的计算机程序。计算装置15转换加载且执行的计算机程序的指令以及用户的指令。本发明包括众多指令，下面指令的列表是示例性的并且不旨在是排他性的。
[0033]加载且执行的计算机程序的指令实现距离数据信号101、光标数据信号102、3D数据信号111、2D数据信号131、倾斜度数据信号、对象点20、其它对象点21、21’、21"、21"，、21""、多点距离151、151’、面积152、体积153、或识别的几何元素1111、1111’中的至少一个在显示单元12、12’上的显示。
[0034]用户的指令实现对象点20、其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""或几何元素1111、1111’中的至少一个的确定。
[0035]加载且执行的计算机程序的指令实现对象点20或其它对象点21、21’ ,21"、21" ’、21""中的至少一个的确定。
[0036]加载且执行的计算机程序的指令实现拍摄的3D图像110中的所确定的对象点20、拍摄的3D图像110中的所确定的其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""、拍摄的2D图像130中的所确定的对象点20、或拍摄的2D图像130中的所确定的其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""中的至少一个的识别。
[0037]加载且执行的计算机程序的指令实现测得距离100与拍摄的3D图像110中的识别的对象点20或测得距离100与拍摄的2D图像130中的识别的对象点20中的至少一者的联系。
[0038]加载且执行的计算机程序的指令实现拍摄的3D图像110和拍摄的2D图像130的叠置。
[0039]加载且执行的计算机程序的指令实现对象点20的3D坐标数据、其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""的一个3D坐标数据中的至少一个的计算；所述3D坐标数据是多点距离151、151’、面积152或体积153中的至少一个。
[0040]加载且执行的计算机程序的指令实现3D数据信号111或2D数据信号131中的至少一个中的几何元素1111、1111’的识别。
[0041]加载且执行的计算机程序的指令实现几何元素1111、1111’或其它对象点21、21' ,21"、21" ’、21""中的至少一个相对于对象点20的连结。
[0042]根据图3，计算机程序执行至少一个3D数据信号的几何元素识别。由于一个3D图像110的3D信号111对于云中的各对象点1100而言包括具有对象2和TOF相机11的像素之间的径向测得距离数据信息的深度图像数据信息，几何元素识别可检测3D信号111中的近似度和差异。
[0043]对象点1100之间的近似度包括例如径向测得距离数据信息，该径向距离数据信息具有近似大小或者以类似方式在空间中演变。根据图3，一组对象点1100可以设置在相对于TOF相机11的CXD传感器或CMOS传感器的卡迪尔坐标系的附近并且可以具有近似的径向测得距离数据信息；该组对象点1100可以被识别为例如门或屋顶的几何元素1111、1111，。
[0044]对象点1100之间的差异包括例如在空间中急剧变化的径向测得距离数据信息。根据图3，一组对象点1100可以设置在相对于TOF相机13的CXD传感器或CMOS传感器的卡迪尔坐标系的附近并且可以具有径向测得距离数据信息的扰乱性差异；该组对象点1100可以被识别为例如屋顶边缘的几何元素1111。
[0045]图4是本发明的方法的步骤的示图。计算装置15转换这些指令并且控制手持光学测量装置I以相应地执行方法中的步骤A至步骤E。在步骤A中，确定对象2处的对象点20 ;在步骤B中，测量从手持光学测量装置I到所确定的对象点20的距离；在步骤C中，拍摄对象2的3D图像110，该3D图像110包括所确定的对象点20 ;在步骤D中，在拍摄的3D图像110中识别所确定的对象点20 ;在步骤E中，将测得距离110与3D图像110中的识别的对象点20建立联系。
[0046]图5和图8示出相关技术的面积、体积和多点距离计算的两个实施方式。相比之下，图6、图7、图9和图10示出根据本发明的方法的面积、体积和多点距离计算的对应实施方式。
[0047]根据图5至图7，将计算房间的实施方式中的对象2的面积152和体积153。
[0048]为了执行根据图5的相关技术中的这个面积和体积计算,用户将EMDlO设置在房间的数个其它对象点21、21’、21"并且连续地测量距离100、100’、100"。为了测量距离100，用户将EDMlO设置在其它对象点21并且对准其它对象点21’，测得距离100对应于长度?Τ?1。然后，用户将EDMlO设置在其它对象点21’并且对准其它对象点21"，测得距离100’对应于长度2121 随后，用户将EDMlO设置在其它对象点21"并且对准其它对象点21" ’，测得距离100"对应于长度2121"'。将EDMlO设置在多个其它对象点21、21’、21"
并且执行一系列距离测量容易产生误差。基于测得的这些长度，EDMlO计算面积152和体积153。面积152等于第一测得距离100和第二测得距离100’的乘积；体积153等于第一测得距离100、第二测得距离100’和第三测得距离100"的乘积。
[0049]为了用根据图6和图7的本发明的方法执行这个面积和体积计算，用户将手持光学测量装置I设置在其它对象点21并且确定房间墙壁上的对象点20。手持光学测量装置I测量到所确定的对象点20的距离100并且拍摄具有所确定的对象点20的墙壁的3D图像110。手持光学测量装置I将测得距离100与在3D图像110中识别的对象点20建立联系。测得距离100对应于长度212 1 ,
[0050]然后，用户或手持光学测量装置I确定拍摄的房间3D图像110中的至少一个(优选地，多个)其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""。
[0051]几何元素111或其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""的确定可以由用户进行，用户确定显示单元12、12’上显示的对应3D数据信号111或对应2D数据信号的至少一个中的几何元素1111或其它对象点21、21’、21"、21" ’、21" "。3D数据信号111和2D数据信号131可以被叠置，使得它们显示对象2的近似F0V。通过确定所显示的2D数据信号131中的几何元素111或其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""，在叠置显示的3D数据信号111中的对应的其它 对象点21、21’、21"、21" ’、21""被自动地确定。用户可以例如通过启动输入装置14来选择显示的3D数据信号111或2D数据信号131的特征点，以确定显示的3D数据信号111或2D数据信号131中的几何元素1111或其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""。
[0052]确定几何元素111或其它对象点21、21’、21"、21"，、21""还可以由计算机程序自动地进行，计算机程序在3D数据信号111或2D数据信号131的至少一个中执行几何元素识别。因此，计算机程序识别具有所确定的对象点20的墙壁作为几何元素1111并且确定其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""作为这个识别的几何元素1111 (例如具有所确定的对象点20的墙壁的拐角)的特征点。几何元素1111和其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""可以相对于精确测量的对象点20连结。
[0053]基于3D图像110的深度图像的至少一个径向测得距离和测得距离100，手持光学测量装置I计算其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""的至少一个3D坐标数据，例如其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""之间的多点距离151、151’。第一多点距离151对应
于长度2121并且第二多点距离151’对应于长度21"21Π。为了这样做，通过已知的几何关系(例如勾股定理)相对于精确测得的对象点20计算其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""之间的长度。基于这些测得和计算出的长度，手持光学测量装置I计算面积152和体积153。面积152等于第一测得距离100与多点距离151的乘积；体积153等于测得距离100与多点距离151、151’的乘积。计算出的面积152和计算出的体积153在显示单元12,12'上显示。手持光学测量装置I必须仅仅一次设置在其它对象点21上并且只必须测量一个距离测量100并且只必须拍摄一个3D图像110。相比于根据图5的相关技术的计算，根据图6和图7的计算不太耗时并且不太容易产生误差。
[0054]根据图8至图10，将计算建筑物的实施方式中的对象2的多点距离。
[0055]为了在根据图8的相关技术中执行这个多点距离计算，用户将EDMlO设置在建筑物前方并且将EDMlO对准建筑物的多个其它对象点21、21’、21"、21" ’、21""并且连续地测量位于建筑物前方的EDMlO与其它对象点21,21'、21"之间的距离IOOUOO'、100"。基于这些测得的距离IOOUOO'、100"，EDMlO计算其它对象点21,21'、21"之间的多点距离151、151’。多点距离151对应于长度并且另一个多点距离151’对应于长度--Ι77。将EDMlO对准多个其它对象点21、21’、21"并且执行一系列距离测量容易产生误差。
[0056]为了用根据图9和图10的本发明的方法执行这个多点距离测量，用户将手持光学测量装置I设置在建筑物前方并且确定建筑物上的对象点20。手持光学测量装置I测量到所确定的对象点20的距离100并且拍摄具有所确定的对象点20的建筑物的3D图像110。手持光学测量装置I将测得距离100与在3D图像110中的识别的对象点20建立联系。然后，用户或手持光学测量装置I确定拍摄的建筑物的3D图像110中的多个其它对象点21、21’、21"。手持光学测量装置I基于3D图像110的深度图像的径向测得距离，计算其它对象点21、21’、21"的至少一个3D坐标数据，例如其它对象点21、21’、21"之间的多点距离
151,151' ο多点距离151对应于长度?Ι--7并且另一个多点距离151’对应于长度
计算出的多点距离151、151’在显示单元12、12’上显示。手持光学测量装置I必须仅仅一次设置在建筑物前方并 且只必须测量一个距离测量100并且只必须拍摄一个3D图像110。相比于根据图8的相关技术的计算，根据图9和图10的计算不太耗时并且不太容易产生误差。
[0057]上述本发明的实施方式旨在只是示例性的；对于本领域的技术人员而言，众多变形形式、修改形式和组合形式将是明显的。所有这种变形形式、修改形式和组合形式旨在在如权利要求书中限定的本发明的范围内。具体地，TOF相机的分辨率和PSA相机的分辨率可以近似，即，TOF相机和PSA相机都可以具有几千对象点的分辨率。甚至可能的是，TOF相机的分辨率高于PSA相机的分辨率。这种分辨率自适应可以由软件装仓(binning)或硬件装仓进行并且得到提高的STN比率。此外，TOF相机和PSA相机的取帧器速率可以近似，但还可能的是，TOF相机的帧捕获板速率高于PSA相机的取帧器速率。还可能的是，TOF相机和PSA相机具有不同的光谱选择性，即，用于利用PSA相机将EDM发射的光脉冲的红外光束成像(所述红外光束可以在显示单元上显示)，而TOF相机具有用于阻挡红外光的滤光器(所述红外光将对TOF相机的STN比率产生负面影响)。
【权利要求】
1.一种通过基于激光的手持距离测量装置⑴确定对象⑵的3D坐标的方法，所述方法包括: ?确定该对象⑵处的对象点(20)； ?通过EDM(IO)测量从该基于激光的手持距离测量装置⑴到所确定的所述对象点(20)的距离(100)； ?拍摄所述对象(2)的3D图像(110)，所述3D图像(110)包括所确定的所述对象点(20)； ?识别所拍摄的3D图像(110)中的所确定的所述对象点(20);以及 ?将测得距离(100)与在所述3D图像(110)中识别出的所述对象点(20)建立联系。
2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， ?所述EDM(IO)沿着发射轴(IOa)对准所确定的所述对象点(20)； ?TOF相机(11)拍摄具有所确定的所述对象点(20)的所述3D图像(110)； ?发射轴(IOa)与所述TOF相机(11)的光轴(Ila)形成固定几何关系；以及?能够在所述TOF相机(11)的坐标系中相对于所述光轴(Ila)识别所确定的所述对象点(20)。
3.根据权利要求1或2中的一项所述的方法， 其特征在于， ?拍摄所述对象⑵的2D图像(130)，所述2D图像(130)包括所确定的所述对象点(20)； ?在所拍摄的所述2D图像(130)中确定所确定的所述对象点(20);以及 ?将测得距离(100)与在所述2D图像(130)中识别出的所述对象点(20)建立联系。
4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， ?所述EDM(IO)沿着发射轴(IOa)对准所确定的所述对象点(20)； ?PSA相机(13)拍摄具有所确定的所述对象点(20)的所述2D图像(130)； ?所述发射轴(IOa)与所述PSA相机(13)的光轴(13a)形成固定几何关系；以及?能够在所述PSA相机(13)的坐标系中相对于所述光轴(13a)识别所确定的所述对象点(20)。
5.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， ?将所确定的所述对象点(20)的拍摄的所述3D图像(110)和所确定的所述对象点(20)的拍摄的所述2D图像(130)叠置；以及 ?显示所确定的所述对象点(20)的叠置图像。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法， 其特征在于， ?所述EDM(IO)沿着发射轴(IOa)对准所确定的所述对象点(20)并且发出指示所述发射轴(IOa)的光标数据信号(102)； ?T0F相机(11)拍摄具有所确定的所述对象点(20)的3D图像(110)并且针对拍摄的所述3D图像(110)发出3D数据信号(111);或者 ?PSA相机(11)拍摄具有所确定的所述对象点(20)的2D图像(130)并且针对拍摄的所述2D图像(130)发出2D数据信号(131);以及 ?将所述光标数据信号(102)的位置与所述3D数据信号(111)或所述2D数据信号(131)建立联系。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法， 其特征在于， 确定其它对象点(21、21’、21〃、21" ’、21"")中的至少一个或者识别几何元素(1111、1111，)。
8.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所确定的所述其它对象点(21、21’、21"、21" ’、21"")或所识别的所述几何元素(1111、1111’)相对于精确测得的所述对象点(20)连结。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法， 其特征在于， 通过选择正在显示的3D数据信号(111)或2D数据信号(131)的至少一个特征点，确定所显示的所述3D数据信号(111)或所述2D数据信号(131)中的其它对象点(21、21’、21"、21" ’、21"")，所述特征点是所述其它对象点(21、21’、21〃、21" ’、21"")。
10.根据权利要求7或权利要求8所述的方法， 其特征在于， ?用拍摄的3D图像(110)的3D数据信号(111)或拍摄的2D图像(130)的2D数据信号(131)中的至少一个来执行几何元素识别； ?识别所述3D数据信号(111)或所述2D数据信号(131)中的至少一个中的几何元素(1111、1111’);和 / 或 ?识别所述3D数据信号(111)或所述2D数据信号(131)中的至少一个中的几何元素(1111、1111’)，并且确定所述几何元素(1111、1111’)的至少一个特征点，所述特征点是所述其它对象点(21、21’、21〃、21" ’、21"")。
11.根据权利要求1至6中的一项所述的方法， 其特征在于， ?计算所述对象点(20)的至少一个3D坐标数据，所述3D坐标数据是多点距离(151、151’)、面积(152)或体积(153)中的至少一种；以及 ?基于所述3D图像(110)的深度图像的至少一个径向测得距离和所述测得距离(100)，计算所述3D坐标数据。
12.根据权利要求7至10中的一项所述的方法，其特征在于， ?计算所述其它对象点(21、21’、21〃、21" ’、21"")的至少一个3D坐标数据，所述3D坐标数据是多点距离(151、151’)、面积(152)或体积(153)中的至少一个；以及 ?基于所述3D图像(110)的深度图像的至少一个径向测得距离和所述测得距离(100)，计算所述3D坐标数据。
13.一种基于激光的手持距离测量装置(I)，该基于激光的手持距离测量装置(I)包括: ?EDM(IO)，其用于测量从所述基于激光的手持距离测量装置(I)到所确定的对象点(20)的距离(100)； ?TOF相机(11)，其用于拍摄所述对象⑵的3D图像(110)； ?计算装置(15)，其具有用于执行权利要求1至12中的一项中的所述方法的至少一个计算机程序。
14.根据权利要求13所述的基于激光的手持距离测量装置(1)， 其特征在于， ?所述EDM(IO)和所述TOF相机(11)以刚性方式安装在所述基于激光的手持距离测量装置⑴的外壳中；以及 ?所述TOF相机(11)的光轴(Ila)与所述EDM(IO)的发射轴(IOa)形成固定的几何关系O
15.根据权利要求13或权利要求14所述的基于激光的手持距离测量装置(1)， 其特征在于， ?PSA相机(13)，其用于拍摄所述对象⑵的2D图像(130);以及 ?显示单元(12、12’)，其用于显示测得距离(100)、指示发射轴(IOa)的光标数据信号(102)、拍摄的3D图像(110)的3D数据信号(111)、拍摄的2D图像(130)的2D数据信号、测得的倾斜度的倾斜度数据信号、所确定的对象点(20)、所确定的其它对象点(21、21’、21"、21" ’、21"")、识别的几何元素(1111、1111’)、所述对象点(20)的3D坐标数据或所述其它对象点(21、21’、21〃、21" ’、21"")的3D坐标数据中的至少一个。
16.一种计算机程序产品，该计算机程序产品具有存储在实体机器可读存储介质(16)上的用于执行根据权利要求1至12中的一项所述的方法的计算机程序。
【文档编号】G01S17/87GK104024797SQ201280054047
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年12月6日 优先权日:2011年12月6日
【发明者】波·佩特尔松, 克努特·西尔克斯, E·沃伊特, J·辛德林, 贝内迪克特·泽布霍塞尔, 克劳斯·施奈德 申请人:赫克斯冈技术中心