CN101416025A

CN101416025A - 扫描场景的方法和相应的扫描装置

Info

Publication number: CN101416025A
Application number: CNA2007800124568A
Authority: CN
Inventors: G·勒拜; P·苏费斯
Original assignee: Mensi SA
Current assignee: Mensi SA
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2027-03-07
Also published as: US7583365B2; CN101416025B; DE112007000792B4; WO2007110141A1; US20070236678A1; US8139203B2; US20100066993A1; DE112007000792T5

Abstract

本发明提供了用于场景的多维扫描的装置和方法。特别是，本发明提供了使用可控光束扫描装置和控制器的扫描装置和方法，所述可控光束扫描装置能够将光束发射到场景上，并接收从场景返回的相应的光，以及控制器能够在选定的光束方向操作所述扫描装置，并在光束方向从扫描装置获取距离信息。所述控制器可使用从前面的光束方向得到的距离信息来动态地确定光束方向。

Description

扫描场景的方法和相应的扫描装置

技术领域

本发明涉及对场景的多维扫描。

背景技术

在工业生产环境中，大多数设施和机器是根据计划建造的。然而，这些设施和机器往往需要随着时间的过去而升级，和/或易受可能或可能没有适当地用文件证明的附加物的影响。

对于某些应用，例如海上平台，当添加附加的元件时，确保它适合在现有的设施是必要的。其它应用包括在没有计划可容易利用时，扫描现有的永久性结构用于升级和/或控制。

因而，已提出了方法和装置来试验并取得这些结构的“实际建造(as-built)”计划。最近，涉及激光数字化装置的解决方案已被提出。

实际上，这些解决方案暗指将扫描的激光光束投射到被捕获的设施上。在每个激光方向，从到反射点的激光往复路径中的时间或相位差推导出距离。在适当地扫描场景之后，这产生相应于该设施的三维点集，也被称为“点云(cloud of points)”。

对场景的扫描通常是作为一种方法被执行，其包括：

拍摄场景的照片，选择待扫描的场景部分和相应的扫描信息；

根据选择的扫描信息来扫描该场景部分。

当执行这样的方法时，期望的扫描分辨率确定扫描时间和由此产生的数据的大小，以及相应地，在硬件和软件性能方面的要求。

申请公司已观察到，这可能不是在所有情况下都令人完全满意的，如将在下文中更详细地解释的。

发明内容

本发明的目的在于改善情况。

本发明提出了一种扫描场景的方法，所述方法包括：

a.按照光束方向将光束发射到场景，并从所述光束的返回获得距离信息，

b.以多个其它光束方向选择性地重复步骤a，其中步骤b包括：

b1.在步骤a的一次或多次重复之后，利用在一个或更多前面的光束方向获得的距离信息来确定下一光束方向。

这样的扫描场景的方法使得有可能调节扫描分辨率，以便更好地使场景成像。这种方法使得能够在空间展开方面获得实质上恒定的扫描点密度。这意味着可以在减少的时间内得到要求给定的分辨率而不管到被扫描点的距离的差异的场景。后处理的时间也因此减少了，因为与使用恒定分辨率的传统方法相比，从扫描中产生的云包含较少的点。

这样的扫描场景的方法使得有可能识别场景的一些令人感兴趣的区域，如边缘。接着，局域地并且在被认为适当的时候，可以调节扫描分辨率，以便使场景的令人感兴趣的细节成像。因而对于相似的扫描质量，与传统方法相比，获取时间被最小化了。后处理的时间也因此减少了，因为从扫描中产生的云包含较少的点。

还提出了一种扫描装置，其包括：

可控光束扫描装置，其能够将光束扫描到场景上，并且接收从场景返回的相应的光，

控制器，其能够在选定的光束方向操作所述扫描装置，并在所述光束方向从所述扫描装置获得距离信息，其中，控制器进一步能够使用在前面的光束方向获得的距离信息来动态地确定更远的光束方向。

本发明还包括适合于执行上述方法的步骤的软件代码。它进一步包括适合于实现上述装置的控制器的软件代码。

附图说明

本发明的其他可选的特点和优点将出现在下面的详细说明以及附图中，其中：

图1显示示例性扫描装置的结构图；

图2显示扫描场景的已知方法的示例性流程图；

图3显示扫描场景的方法的示例性流程图；

图4显示图3的方法的一部分的示例性详细流程图；

图5a和图5b显示图3的方法的另一部分的示例性详细流程图；

图6显示图5a和图5b的方法的一部分的示例性详细流程图；

图7显示图3的方法的一部分的示例性流程图；

图8a显示在图7的方法中使用的一组扫描路径和激光方向的示例性侧视图；以及

图8b显示在图7的方法中使用的一组扫描路径和激光方向的示例性俯视图。

这些图形成本发明的描述的不可缺的部分，并且可以独立地支持本发明的特点。

具体实施方式

现在，对软件实体进行参考在记法方面强加了某些约定。例如，在详细描述中，引号“和/或斜体可在被认为对清楚必要时使用，例如以区分自然语言和软件实体。一般地：

以符号“$”开始的软件实体是变量、数据对象或数据结构；

如果它以括号表达式例如$Ang(k)终止，则它可能是阵列或等价的数据结构；

不以符号“$”开始但以括号表达式终止的软件实体例如Distance()一般是程序或函数；

可选地，程序或函数可以用在圆括号内表示的一个或多个变元(参数)例如Distance($Ang(k))调用；

未定义的数据一般以斜体显示。

此外，对函数的引用以及函数名只是为了方便起见。它们不意味着软件代码的使用，该软件代码的结构与以下描述的函数相匹配。

如在图1中看到的，场景2由包括激光器4的可控激光扫描装置扫描。

激光器4在一组激光方向上投射光束6，并在这些方向的每个上，到场景的距离从光束6和反射光束8之间时间或相位差推导出。

激光方向可以由控制器10传送给激光器4。控制器10可以根据下面将进一步描述的方法来选择那些方向。

一旦场景2被扫描，控制器10就可以将距离和激光方向传送给后处理单元12。后处理单元12可以结合距离和激光方向来确定表示场景2的点云14的点。

图2显示了扫描场景的已知方法。该方法包括以下步骤：

PA1，启动激光方向控制程序。

PA2，用路径—第1路径初始化扫描路径currPath。

PA3，扫描路径currPath，即，在每个激光方向测量到场景的距离，每个激光方向根据路径currPath和角步长从前面的方向得到。

PA4，如果还有路径，重复步骤PA3，否则

PA5，将数据传送到后处理单元12。

这种简单的方法将返回云，其细节的水平依赖于扫描分辨率，即，角步长越小，分辨率越高。

直到现在，恒定的扫描分辨率被使用。这意味着，必须进行关于细节水平/扫描时间的折衷的选择，这基本上由方向之间的角步长确定。

在显示大深度的场景中，扫描分辨率也导致不均匀的空间分辨率。就空间分辨率来说，申请人指在空间中被扫描的点之间的平均距离。作为恒定的扫描分辨率的结果，在场景深处的两个被扫描点到彼此的距离比接近于激光的两个被扫描点的彼此的距离要远得多。在扫描道路或隧道时，这意味着必须进行数次扫描，以在场景上维持恒定的空间分辨率。

此外，在某些应用中，需要高水平的细节，并且因此扫描分辨率必须尽可能高。这意味着呈现一些重要细节但对其余细节大部分是均匀的场景以最大分辨率被扫描，虽然这对于大部分场景是不必要的。这代表时间和资源的浪费。

进一步地，当使用过高的分辨率时，得到的点云包含很多“无用的”点。这往往使云的后处理缓慢，或使在后处理之前清除多余数据的预备步骤成为必要。

因此，传统方法不仅花费不必要的时间以得到云，而且它们还延长了其后处理。

一般来说，路径从底部到顶部被扫描，也就是说，路径是垂直的，并从地面(或给定的角度)开始继续向上。其他实施方案是可能的。

假定使用给定的角步长。接着，考虑在激光扫描路径上的两个连续的激光方向，相应的激光光束将到达场景的两个不同点，并且这两点之间的实际间距与角分辨率以及它们到激光源的距离有关。

如果这两点属于实质上垂直于激光光束的方向的表面，则在这些点获得的距离差异将相当小，并且该表面上获得的其它点都在离彼此的给定距离处。

但是，如果表面稍微并行于激光方向，即，显示某个深度，则在该表面上获得的点之间的距离实质上将随着“较深的”点被扫描而增加。这意味着，例如，被扫描的道路将显示接近于扫描装置的很多点，然后当对更远的点进行扫描时将逐渐捕获越来越少的点。

申请人已总结出，通过预测下一个扫描点可能在何处以便达到实质上恒定的空间分辨率，并且通过从前面的点推断出扫描这点的方向，可以得到更好的整体质量。

申请人还观察到，在一些情况下，在两个激光方向上相应的激光返回将显示到场景的明显不同的距离。这在此处被称为在场景的一部分中的“不连续”，如所观察到的。事实上，不连续与所检测的两个或更多激光方向和/或与包含所述两个或更多激光方向的扫描路径的一部分或段相关联。

申请人已总结出，在遇到这种距离差异或“不连续”的场合可能期望更好的空间分辨率。这使得可能检测到场景的一部分的边缘，以及该场景的其它令人感兴趣的点，如弯曲区域。

因此，整个场景可以以相应于该场景的期望空间分辨率的尝试性的“平均”分辨率被扫描。然后，在检测到“不连续”的地方可以使用更好的分辨率。对不连续的搜索在下面描述的方法中被广泛地使用。它允许改善空间分辨率重新分配。

申请人因此提出了一种新的扫描方法，其中扫描被组织在扫描线或扫描路径，这些扫描线或扫描路径之间具有彼此偏离的横向角。

图3显示了扫描场景的第一方法的示例性流程图。它可能包括以下操作：

M1，初始化操作，其中扫描参数可以被如上所述设置，例如被搜索的空间扫描分辨率和第一路径。

M2，指定扫描路径的变量currPath可以被创建。它可以包含表示在操作M1中确定的第一路径的数据。

M3，变量currpoint可以被创建。它可以包含表示由激光在开始方向瞄准的currPath的第一点的数据。

M4，函数Distance()可以使用将界定currPoint的激光方向作参数，并确定从激光到场景的距离，以便界定扫描点。

M5，下一点可以从前面的点，即，从激光方向和相应的扫描点计算出。因此得到光束方向，该光束方向应该瞄准与其邻近点的距离上与间隔分辨率相一致的点。

M6，计算出的光束方向可以被检查有效性。

如果计算出的光束方向在场景内，可以用进一步计算出的激光方向重复步骤M4到M6。

否则，

M7，扫描路径已被扫描，并它可以用函数Path_Review()来分析，这将进一步在下文中更详细地解释。

M8，进行检查以查看是否有尚未被扫描的扫描路径。

如果有，根据将在下面更详细描述的方法，变量currPath可以用表示未被扫描的路径的数据更新，并且可以使用currPath的新值来运行步骤M3以重复扫描。

否则，

M9，结果可以被传送到后处理单元12。

如从该流程图中显而易见的，该方法包括两个相绕的循环：

“局部”循环通过从前面获得的数据计算光束方向来沿扫描路径扫描场景，以便达到某个给定的空间分辨率，并且可以用检查进一步改善结果。

“全局”循环选择性地重复局部循环，直到不再有用于场景的扫描的路径。

这种方法的循环和函数将以图4到图7更详细地描述。

图4显示了图3的一部分的示例性流程图。更确切地说，它可以详述在检查步骤之前的M3到M6的操作，即，“局部”循环。

这些步骤的示例性实现可以包括以下步骤：

M31，可以得到扫描参数，包括设置为0的索引k和对应于路径的第一路径方向的变量$ang_init。

M32，第一激光方向$Ang(0)或k＝0的$Ang(k)可以被创建。

M41，第k个激光方向的距离$D(k)可以设置为函数Distance()的结果。该函数可以使用激光方向$Ang(k)作为参数，从扫描路径的原点将激光光束以等于$Ang(k)的角度投射到场景上，并返回如上所述到场景的测量距离。

M51，索引k可以被增加。

M52，索引k可以被评估。

如果k<＝3，

M53，第k个激光方向的激光方向$Ang(k)可以被设置为函数Step_init()的结果。该函数可以从被寻找的空间分辨率和可用的距离，即$D(0)到$D(2)计算角步长，并且将该步长加到$Ang(k-1)。

否则，

M54，第k个激光方向的激光方向$Ang(k)可以被设置为函数Step(k)的结果。该函数可以对从相应的距离$D(k-3)到$D(k-1)中推出的点执行回归，并计算投射点。然后方向可以被计算以瞄准该投射点，并被返回以确定$Ang(k)。

M61，可以执行函数End-Path()，该函数检查在步骤M54计算出的$Ang(k)是否在场景范围之内。

如果是，则以此方向重复步骤M41到M61。

否则，该方法前进到B，这是函数Path_Review()的起点。

可以实施多种解决方案来从前面的方向计算下一光束方向。虽然优选实施方式使用两个分离的函数，也可以使用唯一的函数。

用于计算下一光束方向的可选方法可以包括使用更高度回归、样条或其他合适的计算方法。一些可选方法可以直接从获得的距离预测下一光束方向，而不是在相邻光束方向获得的距离之间的差异上外推。

函数Path_Review()可以包括在图5a和5b中表示的两个分离的子函数，其在这里被同时操作。然而它们也可以被顺序操作。

图5a显示了一种用于检测已被扫描的路径中的不连续以及用于扫描那些不连续的方法。它可以包括以下步骤：

PRD1，可以通过比较到场景的第k个距离$D(k)和第k-1个距离$D(k-1)来进行对不连续的检查。

如果该差异足够小，例如，小于条件值$Cond，则没有检测到不连续。该差异可以被视为沿该路径到场景的距离的偏导数，并且值$Cond被视为消除距离噪声的下限。这意味着相对于全局分辨率，连续点彼此足够接近。

当差异超过$Cond时，它表明分别相应于索引k-1和索引k的激光方向对应于位于彼此的相当大的距离处的点。

如果没有检测到不连续，可以执行操作PRD2来减小索引k。

否则，

PRD3，角步长$Step可被定义为$Ang(k)和$Ang(k-1)之间角差异的十分之一的结果。

PRD4，可以执行函数Scan()。函数Scan()可以使用k和$Step作为参数。函数Scan()可以使用$Step作为角步长在光束方向$Ang(k)和$Ang(k-1)之间进行线性扫描。函数Scan()将在下文中描述。

PRD5，检查索引k以查看是否整个扫描路径已被检查。

如果是，

PRD6，根据图7的方法确定下一路径。

否则，执行步骤PRD2以减小索引k，并且步骤PRD1到PRD5被重复。

图5b显示了一种用于检测已被扫描的路径中的弯曲区域以及用于扫描那些弯曲区域的方法。它可以包括以下步骤：

PRC1，可以通过比较在第k个方向显示的曲率和给定条件$Cond2来进行对弯曲区域的检查。因此曲率可以由函数Curv()计算出，该函数可以使用k作为参数并返回对应于距离$D(k)到$D(k-2)的点所显示的曲率。

如果该差异足够小，例如，小于条件值$Cond2，则没有检测到弯曲区域。条件值$Cond2确保已扫描的点对应于所寻求的全局分辨率。

当差异超过$Cond2时，它表明分别相应于索引k-2到索引k的激光方向对应于位于彼此的相当大的距离处的点。

如果没有检测到不连续，可以执行操作PRC2来减小索引k。

否则，

PRC3，角步长$Step可被定义为$Ang(k)和$Ang(k-2)之间角差异的二十分之一的结果。

PRC4，可以执行函数Scan()。函数Scan()可以使用k，2和$Step作为参数。函数Scan()可以使用$Step作为角步长在光束方向$Ang(k)和$Ang(k-2)之间进行线性扫描。函数Scan()将在下文中描述。

PRC5，检查索引k以查看是否整个扫描路径已被检查。

如果是，

PRC6，按照图7的方法确定下一路径。

否则，执行步骤PRC2以减小索引k，并且步骤PRC1到PRC5被重复。

可以注意到图5a的方法和图5b的方法之间的一些不同：

在图5a的方法中，不连续被搜索，该不连续与在已扫描点之间的直接距离方面的剧烈变化有关，这允许容易检测扫描中的深度变化；

在图5b的方法中，弯曲区域被搜索，该弯曲区域与已扫描点所显示的曲率有关，这允许容以检测场景的形状中的孔或突起或其它这样的不规则性；

图5a和图5b中的方法可以同时、连续或单独地运行。当同时或连续运行时，这些方法之一的结果可以用于其他方法，例如，函数Scan()将不在两个给定的方向之间运行两次。这些方法也可以被不同地实施，以便考虑比这里所示的更多的方向，以更好地检测。

图6显示函数Scan()的简单实现。该函数可以包括以下操作：

S1，接收参数k、n和$Step，所述参数分别表示其间线性扫描将被执行的方向以及该扫描的分辨率。

S2，定义索引j＝1。

S3，将临时方向$Ang_tmp定义为$Ang(k)减去j倍$Step。

S4，使用函数Distance来从临时方向$Ang_tmp确定距离$E(j)。

S5，可以检查索引j，以查看是否$Ang(k)和$Ang(k-n)之间所有的方向都已被扫描。

如果是，

S6，返回距离$E(j)。

否则，

S7，索引j被增加，并且步骤S2到S5被重复。

如可从该图看到的，函数Scan()是在$Ang(k)and$Ang(k-n)之间的方向以线性分辨率$Step进行扫描的函数。

一旦第一全量程以上面所述的方法被扫描，后面的量程就根据图7的方法从此扫描部分地推导出，并且使用与第一全量程相同的方法被单独地扫描。

如在图7中看到的，在第一全量程上执行M7之后，下列操作可以被执行以扫描场景的其余部分：

L1，所获得的距离，即，在第一通道上得到的距离的$D(k)以及在路径检查期间得到的距离大$E(j)可以在域中分类。更确切地说，第一扫描路径包括从在各个激光方向得到的距离推出的点。这些方向形成第一角扇区。因此，第一角扇区可以在角域内被分割，每个角域包括至少一个或更多角扇区，所述至少一个或更多角扇区包括与类似的距离相关的方向。因此可以选择给定数量的角域来划分所述第一角扇区，其中，关于给定角域的角扇区所获得的所有距离都在给定的距离范围内。角域与各自的距离范围之间的关联的例子从图8中将更加明显，其将在下文进一步被描述。

L2，可为每个域推断横向步长。该横向步长可以表示分离在每个域中包含的方向的平均角步长。该横向步长以与上文使用的“预测方向”几乎相同的方式被使用。也就是说，它表示对每个域的方向估计的横向偏差。虽然在每个域中连续的方向的角差异的平均值可以被考虑来计算横向步长，但其它公式也可以被使用，即，基于与每个域的方向相关的距离。

L3，待扫描的下一路径可以接着被设置。为了这么做，选择具有最大距离范围的域，其表示第一角扇区的一部分。

此角域接着以等于该域的横向步长的角偏差被横向移动，并且下一路径currPath被定义为进一步的角扇区。

L4，此时，路径currPath相对于第一角扇区按全局横向偏差被移动。具有接近于全局横向偏差的横向步长的域可以接着被添加到路径currPath。也就是说，这些域可以按等于全局横向偏差的角偏差被横向移动，并且被包含在currPath的定义中。

L5，路径currPath可以接着根据上面描述的方法被扫描并被检查。

L6，根据路径currPath的扫描的结果，域可以接着被更新。也就是说，域的更新可能在于重新排列域中的角扇区，所述角扇区显示比它们的当前域的距离范围高的距离。

也可以执行与之前的路径的比较，以便揭示差异。这些差异可以是例如发现相当大地超过最大距离范围的距离的距离，或由本领域技术人员识别的其它差异。在这种差异被发现的地方，可以按等于全局偏差的横向偏差从第1角扇区执行全量程扫描，并且域更新可以跟随该全量程扫描。

在域更新完成之后，步骤L3到L6可以被重复，直至场景的最后的路径已经被扫描。一般，如果给定域具有包括在具有更大距离范围的域的多个横向步长的两个之间的横向步，则路径currPath可以被定义为以等于该给定域的横向步长的偏差被横向移动的该给定域。接着在具有更大距离范围的两个域的相应扫描之间独立地执行路径currPath的扫描。

如上所述的方法实现了场景的快速和准确的扫描。在所述的例子中，这些路径一般明显地是垂直的。

为了说明图7的方法，在图8a和图8b中显示了示例性扫描。图8a是根据该方法扫描的场景的侧视图，而图8b是同一场景的侧视图。

在这些图中，显示了多个路径P1、P1m、P1h、P2、P2h、P3h和P4h。路径P1是全量程扫描，并且显示3个域D1h、D1m和D1l。域D1h具有最大距离范围(其末端没有在图8b中显示，但在图8a中是可见的)，域D1l具有最小距离范围，而域D1m具有在夹在上面中间的距离范围。在图8a和图8b中，与每个域相关的距离范围通过虚线弧形部分变得明显。

实质上平行并且在彼此的距离Δh处的路径P2h、P3h和P4h表示以等于其横向步长，即，ΔPh的角偏差被横向移动的域D1h。

路径P1m类似于路径P1h，以域D1m、步长Δm和横向步长ΔPm代替域D1h、步长Δh和横向步长ΔPh。当继续进行扫描时，也存在与距离Δl和横向步长ΔPl相关的路径P1l。然而，该路径没有显示，以便易于理解本例子。

路径P2表示由于不连续而引起的另一全量程扫描，这将在下文中进一步详细描述。

图7的方法可以被执行如下：

路径P1根据图4到图6的方法被扫描和检查；

形成的距离分类在三个域D1h、D1m和D1l中，并且相应的横向步长Δh、Δm和Δl被计算；

路径P1h从域D1h定义，并且根据图4到图6的方法被扫描和检查；

域D1h、D1m和D1l被没有变化地更新，因为在路径P1h中没有方向显示差异；

路径P2h像路径P1h一样被扫描和检查；

接着路径P3h应该被扫描。然而，毗邻的路径P1m被同时扫描和检查以便增加扫描速度。此同时扫描是可选的，并且路径P3h和P1m都可以被单独地扫描；

路径P4h像路径P2h一样被扫描和检查；

在路径P4h的检查之后域的更新期间，差异被检测到。在所示例子中，路径P4h中的差异是在场景的背景中的“孔”，其不返回测量。

相应地，在路径P2上进行全量程扫描，路径P2对应于以等于路径P4h的偏差的偏差被横向移动的P1；

在路径P2的扫描之后，域被更新。在所示例子中，路径P2的全量程扫描显示在路径P4h中发现的差异是孔。这意味着没有对域的新定义的需要，因而域保持不变；以及

场景的其余部分的扫描以相同的方式进行，直到到达场景的侧端。

为了更好地理解域，下面的表1显示了在图8a和图8b的路径周围得到的示例性距离。

如在此表中出现的，域D1l、D1m和D1h被定义，使得：

D1l＝{被测量的距离包含在[0米；1米]中的位置}

D1m＝{被测量的距离包含在[1米；3米]中的位置}

D1h＝{被测量的距离包含在[3米；10米]中的位置}

从表1中很清楚，给定域的角位置不一定是邻近的位置。例如，域D1m包括三个角位置，θ1、θ8和θ9。

表1还显示了给定扫描路径如何只包括在它所涉及的域内的位置测量的距离。进一步显示了对域的更新的结果的分类，连同与路径P2的全量程扫描的差异的情况。

合并上文所述的实施方式的全部或部分的选择可以取决于扫描光源和/或处理光返回的硬件/软件组件的性能。

此处所述的例子将以非限制性的方式被解释，并且本发明的范围包括本领域技术人员可得到的所有可选方案。

可设想各种可选的实施方式：

监测沿路径获得的距离也是可能的，以便检查步骤的一部分可以在扫描时被完成，并且检查步骤的扫描部分可以被尽可能快地操作。

沿两条连续的路径的相应激光方向的距离可以被比较。可以使用该比较来检测“横向”不连续，即，在横穿路径方向的方向上的不连续。可以扫描这些不连续以提供甚至更好的图像质量。

如上所述，路径一般是垂直的，并且从地面(或给定角度)开始继续向上。然而，路径也可以从顶部(或给定角度)开始继续向下。它们通常也可以为水平的，并且从左到右或从右到左开始。此外，这里所述的方法及装置利用激光来计算距离。然而，可使用提供可比较的精度和/或可测性的任何光束。

上述方法通过软件代码来实现。在上述例子中的控制器包括软件代码。然而，它也可以至少部分地依靠例如FPGA电路或ASIC电路被实现为板上电路。

本发明还包括相应的软件代码本身，尤其是当其在任何适当的计算机可读介质上可用时。措辞“计算机可读介质”包括存储介质，如磁的或光的，以及传输介质，如数字或模拟信号。在目前情况下，软件代码基本上可以包括“匹配函数”和/或“控制器”，以及适合于执行相同函数的代码，同时依赖于合适的中间件。

Claims

1、一种扫描场景的方法，所述方法包括：

a.根据光束方向将光束发射到场景，并从所述光束的返回获得距离信息，

b.以多个其它光束方向选择性地重复步骤a，其中步骤b包括：

b1.在步骤a的一次或更多次重复之后，利用在一个或更多前面的光束方向获得的距离信息来确定下一光束方向。

2、根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤b1包括通过对所述前面的光束方向和对应的距离信息执行回归来确定下一光束方向。

3、根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

c.有条件地并且选择性地以较接近的光束方向重复步骤a，其中在相邻的光束方向获得的距离信息中的变化满足预定的规则。

4、根据权利要求3所述的方法，其中步骤c包括：

c1.确定光束方向，在所述光束方向之间所述变化实质上超过第一阈值。

5、根据权利要求3所述的方法，其中步骤c包括：

c2.确定光束方向，在所述光束方向之间所述变化显示实质上超过第二阈值的曲率。

6、根据权利要求1所述的方法，其中步骤a和b的所述光束方向形成第一角扇区，所述方法进一步包括步骤：

d.选择性地以进一步的光束方向重复步骤a和b，所述进一步的光束方向以与所述第一角扇区的选定部分中的所述光束方向之间的角偏差有关的横向偏移形成从所述第一角扇区的所述部分得到的进一步的角扇区。

7、根据权利要求6所述的方法，其中步骤d包括：

d1.在所述第一角扇区内确定角域，每个角域包括具有在相应的距离范围内的距离信息的光束方向，

d2.从具有较大距离范围的一个或更多角域中选择所述第一角扇区的所述部分，

d3.以从所述较大距离范围得到的横向偏移从所述部分确定所述进一步的角扇区。

8、根据权利要求7所述的方法，其中步骤d进一步包括：

d4.用所述第一角扇区的相同部分并以根据所述较大距离范围进一步增加的横向偏移来选择性地重复步骤d3。

9、根据权利要求7所述的方法，其中步骤d进一步包括：

d5.从具有新距离范围的一个或更多角域选择所述第一角扇区的新部分，所述新范围小于步骤d2的所述较大距离范围，

d6.以从所述新距离范围得到的新的横向偏移从所述新部分确定新的进一步的角扇区。

10、根据权利要求9所述的方法，其中步骤d进一步包括：

d7.利用所述第一角扇区的相同部分以及以根据所述较大距离范围进一步增加的横向偏移来再次选择性地重复步骤d3。

11、根据权利要求9所述的方法，其中步骤d5包括将所述较大距离范围包括在所述新距离范围内。

12、根据权利要求6所述的方法，进一步包括步骤：

e.根据通过执行步骤d获得的距离信息来更新所述第一角扇区的所述部分。

13、根据权利要求6所述的方法，进一步包括步骤：

f.响应于通过执行步骤d获得的距离信息中的差异，以选定的横向偏移将所述进一步的角扇区重置为所述第一角扇区。

14、根据权利要求1所述的方法，其中步骤a和b以渐进的横向偏移重复，以覆盖所述场景的选定部分。

15、根据权利要求14所述的方法，其中步骤a和b的所述光束方向被组织为扫描线，所述扫描线彼此相差横向角偏差。

16、根据权利要求1所述的方法，其中所述光束为激光光束。

17、一种扫描装置，包括：

可控光束扫描装置，其能够将光束扫描到场景上，并且能够接收从所述场景返回的相应的光，

控制器，其能够在选定的光束方向操作所述扫描装置，并从所述扫描装置获得所述光束方向的距离信息，其中，所述控制器进一步能够使用在前面的光束方向所获得的距离信息来确定进一步的光束方向。

18、根据权利要求17所述的扫描装置，其中所述控制器能够根据对所述前面的光束方向和对应的距离信息的回归来确定所述进一步的光束方向。

19、根据权利要求17所述的扫描装置，其中所述控制器进一步能够对在相邻的光束方向上获得的距离信息进行监控，并且在被监控的所述距离信息中的变化满足预定的规则的情况下，所述控制器能够再次以更接近的光束方向操作所述扫描装置。

20、根据权利要求19所述的扫描装置，其中所述预定的规则包括在连续的光束方向获得的所述距离信息中的变化超过第一阈值的事实。

21、根据权利要求19所述的扫描装置，其中所述预定的规则包括由在相邻的光束方向获得的所述距离信息中的变化显示的曲率超过第二阈值。

22、根据权利要求17所述的扫描装置，其中所述控制器能够在形成第一角扇区的选定光束方向上操作所述扫描装置，并且能够其后在属于至少一个进一步的角扇区的其它光束方向上操作所述扫描装置，这样的进一步的角扇区以与所述第一角扇区的所述部分中光束方向的散布有关的横向偏移从所述第一角扇区的选定部分得到。

23、根据权利要求22所述的扫描装置，其中所述第一角扇区的所述部分被选择为包括距离信息属于选定的距离范围的光束方向。

24、根据权利要求23所述的扫描装置，其中所述控制器被布置成从所述选定的距离范围得到所述横向偏移。

25、根据权利要求24所述的扫描装置，其中所述进一步的角扇区中的第一个对应于所述第一角扇区的第一部分，所述第一部分被选择为包括距离信息属于较大的距离范围的光束方向。

26、根据权利要求23所述的扫描装置，其中随后的进一步的角扇区对应于所述第一角扇区的一部分，所述部分被选择为包括距离信息属于次级较大的距离范围的光束方向。

27、根据权利要求26所述的扫描装置，其中所述控制器进一步能够根据在进一步的角扇区上获得的距离信息来更新所述第一角扇区的所述部分。

28、根据权利要求22所述的扫描装置，其中，响应于在给定的进一步的角扇区上获得的距离信息中的差异，所述控制器进一步能够在具有实质上与所述第一角扇区相同的范围的角扇区上以选定的横向偏移操作所述扫描装置。

29、根据权利要求17所述的扫描装置，其中光束为激光光束。

30、适合于实现如权利要求1中所述的步骤的软件代码。

31、适合于实现如权利要求17中所述的控制器的软件代码。

32、一种由机器可读的程序存储装置，其明确地包括指令的程序，所述指令的程序可被所述机器执行以实现权利要求1的所述方法。

33、一种在传输介质中的一个或多个段中传输的计算机数据信号，所述计算机数据信号包括指令，所述指令可被计算机执行以实现权利要求1中所述的方法。