CN102288109A

CN102288109A - 适用于激光扫描的测量反射体

Info

Publication number: CN102288109A
Application number: CN 201110119300
Authority: CN
Inventors: 谢远成
Original assignee: Shanghai Urban Construction Design Research Institute Co ltd
Current assignee: Shanghai Urban Construction Design Research Institute Co ltd
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明公开了一种适用于激光扫描的测量反射体，所述反射体设于脚架上，所述反射体包括第一球体，所述第一球体为标准球体。本发明的适用于激光扫描的测量反射体不需布设大量拼接点、反射方向与激光扫描方向没有夹角，保证了扫描时激光点的反射能量最佳。不管激光扫描仪从何种角度进行测量扫描，本发明的适用于激光扫描的测量反射体的扫描点云数据始终是一个标准圆，不会产生变形，有利于提高拼接精度。

Description

适用于激光扫描的测量反射体

技术领域

本发明涉及一种测量反射体，尤其涉及一种适用于激光扫描的测量反射体。

背景技术

在三维激光扫描中常需使用三维激光扫描仪，三维激光扫描仪是无合作目标激光测距仪与角度测量系统组合的自动化快速测量系统，能在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量，直接获得激光点所接触的物体表面的水平方向、天顶距、斜距和反射强度，并自动存储和计算，以获得被测物体的点云数据。点云数据经过计算机处理后，结合CAD可快速重构出被测物体的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据。三维激光扫描仪的最远测量距离一千多米，最高扫描频率可达每秒几十万，纵向扫描角θ接近90°，横向可绕仪器竖轴进行360°全圆扫描，扫描数据可通过TCP/IP协议自动传输到计算机，同时其外置的数码相机拍摄的场景图像可通过USB数据线同时传输到电脑中。但由于被测物体或被测物体所处环境的复杂性，在对被测物体进行激光扫描时，有时需设置数个不同站点对被测物体进行扫描，待扫描完成后需将获得的被测物体的点云数据进行拼接。

在现有的激光扫描技术作业过程中，为完成点云数据的拼接，需要在被测物体表面设置反射贴片或脚架反射片作为反射体，以贴片或反射片的扫描数据作为不同站点的点云数据的同名点数据进行拼接。当贴片或反射片正对激光扫描仪方向时，反射体的贴片或反射片的反射能量最高，反射效果最好，激光扫描仪能够得到较清晰的反射体数据，从而被测物体数据的拼接精度较高；但如果激光扫描仪的扫描方向与贴片或反射片的激光反射方向形成夹角，则反射效果减弱，反射体的点云数据形状会产生变形，且夹角越大，反射效果越差，变形越大，从而导致拼接不同站点的点云数据时产生的误差越大。综上，传统的激光扫描数据拼接中的反射体存在以下两个缺陷：

1、常常需要布设大量拼接点，给安装和使用造成一定的困难；

2、由于激光扫描的方向常常会和反射体反射方向形成夹角，产生变形导致拼接出现误差，并导致误差累计影响全局拼接精度。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种不需布设大量拼接点的、反射方向与激光扫描方向没有夹角的适用于激光扫描的测量反射体。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种不需布设大量拼接点的、反射方向与激光扫描方向没有夹角的适用于激光扫描的测量反射体。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于激光扫描的测量反射体，所述反射体设于脚架上，所述反射体包括第一球体，所述第一球体为标准球体。

在本发明的较佳实施方式中，其中所述反射体还包括第二球体和第三球体，所述第二球体和第三球体为标准球体，所述第一球体、第二球体和第三球体的球心构成三角形。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述第一球体和/或第二球体和/或第三球体的外表面上设有一层反光涂料。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述第一球体、第二球体和第三球体的直径分别为5～15厘米。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述第一球体、第二球体和第三球体的重量分别为100～500克。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述第一球体和/或第二球体和/或第三球体为实心或空心的球体。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述第一球体和/或第二球体和/或第三球体通过连接杆与所述脚架相连。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述连接杆与所述脚架之间通过基座相连。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述连接杆与所述第一球体和/或第二球体和/或第三球体之间通过螺纹连接。

在本发明的另一较佳实施方式中，其中所述连接杆与所述第一球体和/或第二球体和/或第三球体之间通过卡槽连接。

本发明的适用于激光扫描的测量反射体不需布设大量拼接点、反射方向与激光扫描方向没有夹角，保证了扫描时激光点的反射能量最佳。不管激光扫描仪从何种角度进行测量扫描，本发明的适用于激光扫描的测量反射体的扫描点云数据始终是一个标准园，不会产生变形，有利于提高拼接精度。同时，本发明的测量反射体的球体的外表面涂上了高强度的反光涂料，又可以增加点云数据的清晰度，提高数据拼接的分辨率，从而达到提高拼接精度的目的。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的实施例的结构示意图；

图2是本发明的实施例中的标准球体的截面示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种适用于激光扫描的测量反射体，设置于脚架6上。如图1中所示，本发明的反射体包括第一球体1。第一球体1通过连接杆4与基座5相连，基座5与脚架6相连。

另如图1中所示，本发明的测量反射体的第一球体1为标准球体。采用标准球体作为激光扫描仪的反射体时，反射体的反射面始终正对着激光扫描仪。激光扫描仪所发出的激光，不管从何种角度进行测量扫描，总能在标准球体上找到一点的反射方向与激光扫描方向间没有夹角，保证了扫描时该激光扫描点的反射能量最佳，由此得到的标准球体的扫描点云数据始终是一个标准园，不会产生变形，在拼接时不会产生误差，有利于提高拼接精度。

如图1中所示，本发明的较佳实施例的反射体中还包括第二球体2和第三球体3，第二球体2和第三球体3为标准球体。第一球体1、第二球体2和第三球体3的球心构成三角形。在本发明的较佳实施例中使用了三个构成三角形的标准球体作为激光扫描的测量反射体，克服了单一的标准球体缺乏检核条件的缺点，并且当被测物体处于复杂多变的环境中时，使用单一的标准球体作为反射体在拼接数据时会有一定的难度，而如果同时使用三个构成一定图形的标准球体作为反射体，可以使得激光扫描仪从多个角度均能得到同名点的三角形数据，其后按照一定的匹配算法计算可以方便准确的拼接出不同站点的点云数据，使得拼接更加简便和精确。当然，在其他实施例中，也可仅仅使用一个单一的标准球体作为反射体，或者使用标准球体和其他片状反射体相结合的方式，或者使用其他数量的标准球体，或者构成其他的形状，本实施例对此均不作限制。

在本发明的较佳实施例中，三个标准球体作为测量反射体时，为了达到理想的图形效果，三个标准球体之间的相对距离不能太短，当然，在其他实施例中，只要激光扫描仪能清晰的扫描到三个标准球体，对于三个标准球体之间的相对距离，本实施例中不作限制。

在使用和安装本发明的较佳实施例的测量反射体时，可首先在合适的位置架设测量脚架，架设脚架时按照测量的有关要求进行；然后将基座安置在脚架上，并将其与脚架固定；其后调整脚架使基座上表面保持基本水平；再后在基座上安装连接杆及测量反射体，并使测量反射体和连接杆紧密套接；最后调节连接杆的长度，使测量反射体处于合适的空间位置。

在本较佳实施例中，第一球体、第二球体和第三球体的球心构成三角形。当在不同的站点间进行扫描的激光扫描仪得出不同站点的扫描数据后，利用本发明的测量反射体的扫描数据作为公共点进行变换，将不同站点的扫描数据统一到同一个坐标系统中，从而完成扫描数据的拼接，重构出被测物体的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据。

如图2中所示，本发明的较佳实施例中的测量反射体的第一球体和/或第二球体和/或第三球体的外表面上设有一层反光涂料。该反光涂料为高强度的反光涂料，可以较好的反射激光扫描仪发出的激光，增加测量反射体的点云数据的清晰度，从而进一步提高不同站点的数据拼接的分辨率。当然，在其他实施例中，也可不使用反光涂料，或者使用其他的能够提高反射能量的材料，或者测量反射体本身即为反光材料构成，本发明对此均不做限制。

在本发明的较佳实施例中，第一球体、第二球体和第三球体的直径分别为5～15厘米，其中优选10厘米。由于激光扫描仪具有一定的较佳扫描距离，因此作为测量反射体的本发明的第一球体、第二球体和第三球体亦具有一定的直径大小，可选自5～15厘米，在本发明的较佳实施例中优选10厘米，当然，在其他实施例中，亦可选用其他直径的球体，以激光扫描仪能够得到清晰的标准球体的扫描数据即可，本发明对此不作限制。

另外，在本发明的较佳实施例中，第一球体、第二球体和第三球体的重量分别为100～500克，其中优选250克。标准球体的重量以能使测量反射体在空间稳定为宜，在其他实施例中亦可采用其他重量的标准球体，本实施例对此不作限制。

在本发明的较佳实施例中，第一球体和/或第二球体和/或第三球体可为实心或空心的球体，只要本发明的测量反射体的球体为一个标准的球体，对于球体的内部形状，本发明不作限制。

如图1中所示，在本发明的较佳实施例中，第一球体1、第二球体2和第三球体3通过连接杆4与脚架6相连。当然，在其他实施例中，也可采用第一球体1、第二球体2和第三球体3中其一或其二通过连接杆4与脚架6相连，或者第一球体1、第二球体2和第三球体3直接与脚架6相连，只要使得第一球体、第二球体和第三球体在空间上形成稳定的三角形以利于数据拼接即可，本实施例对此不作限制。

另如图1中所示，在本发明的较佳实施例中，连接杆4与脚架6之间还可通过基座5相连。本较佳实施例中设置了基座5，从而可以将与基座5相连的连接杆及测量反射体应用于不同的脚架6。使得本发明的测量反射体的适用范围增加。当然，在其他实施例中，也可不设置基座5，本实施例对此不作限制。

此外，如图1中所示，在本发明的较佳实施例中，连接杆4与第一球体1、第二球体2和第三球体3之间通过螺纹连接；又如图2中所示，在测量反射体的标准球体1上设有凹槽，连接杆4通过插入该凹槽从而实现与标准球体的连接。当然，在其他实施例中，第一球体、第二球体和第三球体中其一或其二可通过螺纹或凹槽与连接杆连接，或者通过其他方式实现连接，只要能使标准球体固定在连接杆上，并在空间中稳定，本实施例对此不作限制。

另外，如图1所示，在本发明的较佳实施例中，连接杆4可为能够自由调节长度的伸缩连接杆。使用能够自由调节长度的伸缩连接杆，既可以将反射体的三个标准球体按既定的方式安装在基座上，又可以保证反射体的三个标准球体在空间上构成的图形达到预期的效果。当然，在其他实施例中，亦可以使用不能伸缩的连接杆，本实施例对此不作限制。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种适用于激光扫描的测量反射体，所述反射体设于脚架上，其特征在于，所述反射体包括第一球体，所述第一球体为标准球体。

2.如权利要求1所述的适用于激光扫描的测量反射体，其中所述反射体还包括第二球体和第三球体，所述第二球体和第三球体为标准球体，所述第一球体、第二球体和第三球体的球心构成三角形。

3.如权利要求2所述的适用于激光扫描的测量反射体，其中所述第一球体和/或第二球体和/或第三球体的外表面上设有一层反光涂料。

4.如权利要求2所述的适用于激光扫描的测量反射体，其中所述第一球体、第二球体和第三球体的直径分别为5～15厘米。

5.如权利要求2所述的适用于激光扫描的测量反射体，其中所述第一球体、第二球体和第三球体的重量分别为100～500克。

6.如权利要求2所述的适用于激光扫描的测量反射体，其中所述第一球体和/或第二球体和/或第三球体为实心或空心的球体。

7.如权利要求2所述的适用于激光扫描的测量反射体，其中所述第一球体和/或第二球体和/或第三球体通过连接杆与所述脚架相连。

8.如权利要求7所述的适用于激光扫描的测量反射体，其中所述连接杆与所述脚架之间通过基座相连。

9.如权利要求7所述的适用于激光扫描的测量反射体，其中所述连接杆与所述第一球体和/或第二球体和/或第三球体之间通过螺纹连接。

10.如权利要求7所述的适用于激光扫描的测量反射体，其中所述连接杆与所述第一球体和/或第二球体和/或第三球体之间通过卡槽连接。