CN106796101A - 用于设计楼梯升降机导轨组件的方法和系统 - Google Patents

Abstract

在一种设计待安装到三维结构上的楼梯升降机导轨组件的方法和系统中，将包括光学图案的光束从相对于结构的参考位置处投影在结构的至少一部分上。检测来自所述结构的光。基于检测到的所述光生成所述结构的图像数据。处理图像数据被以生成所述结构的映射数据集，该映射数据集表示所述结构的三维映射。在三维映射中确定楼梯升降机导轨的空间路径和楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置。基于楼梯升降机导轨的空间路径和楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置生成楼梯升降机导轨组件的设计。

Description

用于设计楼梯升降机导轨组件的方法和系统

技术领域

本发明涉及楼梯升降机的领域，并且更具体地涉及用于设计楼梯升降机的导轨组件的方法和系统，运载机能够在该导轨组件上移动以沿着楼梯传送人员。

背景技术

当设计楼梯升降机以在特定楼梯处实施时，采取的第一步是获得楼梯的精确三维表示和它的环境，以标识安装引导装置(guide)的连接，即楼梯升降机的用来支撑可移动运载机的导轨组件。为了获得楼梯的三维表示和它的环境(地板、墙壁、天花板、栏杆)，该楼梯可以被看作是三维结构，测量人员将多个标记放置在楼梯上或楼梯处，诸如放置在楼梯的台阶上，其中每个标记均可以光学标识，诸如每个标记可单独地光学标识。然后，由像机拍摄一系列的图像，每个图像显示楼梯的至少一部分和相应的光学标记。接下来，图像被用于例如在计算机辅助设计程序中使用由图像中显示的标记提供的图像中的结构和尺寸的信息来生成楼梯的三维表示。

作为示例，针对用于特定的楼梯环境中的楼梯升降机设计的标记运用，已经开发了若干计算机实施的测量和设计工具。文件WO2013/137733A1公开了由人员提取关于一个或多个空间对象的信息的计算机实施的方法。一种计算机程序被设计为用于：使用图像分析技术实时分析由像机拍摄的图像序列,提取关于所述一个或多个对象的信息，以及经由输出装置将所述信息的至少一部分实时地传达给人员。有关所述一个或多个对象的信息至少包括所述一个或多个对象的空间位置、两个对象之间的空间距离、两个基本线性的对象之间的空间相对角度和/或关于所提取的信息的所实现的精度的指示。在像机拍摄图像之前，标记被放置在所述一个或多个对象上或靠近所述一个或多个对象放置，该对象例如是楼梯的台阶。标记具有形状使得它们在图像中可以占据能检测到的空间取向。该计算机程序被设计为基于在图像中检测到的标记和/或基于在图像中检测到的突出元素确定标记的空间位置和取向，并且基于前述关于所述一个或多个对象的信息的提取在每个图像的记录期间使用由此确定的标记的位置和取向的信息。该计算机程序可以被设计为用于计算要在所述楼梯处安装的楼梯升降机的导向装置的零件的尺寸。

虽然在设计和生产楼梯升降机的处理中，已经随着时间的推移开发了若干种效率提高步骤，然而使用标记测量实际楼梯的第一步不利地消耗相对较多的时间，并且从而导致相对较高的成本。这是由于需要以手动方式精确地并且选择性地定位多个光学标记，并仔细选择用于拍摄图像的位置，这同时需要清楚地且完整地显示所有的标记以及他们的相对位置。因为这种定位是由人员执行的处理，因此易于出错，例如错误地放置特定标记，或者遗漏相关标记。

在拍摄图像后，需要以有序的方式再次手动地收集并存放标记。使用光学标记的进一步的缺点在于它们可能变得有污渍、被损坏或丢失，导致不宜使用的一组标记。这可能导致测量不完整、测量推迟、等待更换标记。

发明内容

期望提供一种用于使用标记来获得楼梯及其环境的精确三维表示的替代方案。还期望减少用于测量实际楼梯的时间。

为了更好地解决这些问题中的一个或多个，根据本发明的第一方面，提供一种设计待被安装到三维结构(即楼梯及其环境)的楼梯升降机导轨组件的方法。该方法包括以下步骤：将包括光学图案的光束从相对于结构的参考位置投影在结构的至少部分上；检测来自所述结构的至少部分的光；基于检测到的所述光生成所述结构的至少部分的图像数据；处理图像数据以生成所述结构的至少部分的映射数据集，该映射数据集表示所述结构的至少部分的三维映射；在三维映射中确定楼梯升降机导轨的空间路径和楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置；并且基于楼梯升降机导轨的空间路径和楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置生成楼梯升降机导轨组件的设计。

可以通过将包含光学图案的光束投影到三维结构的至少部分上(特别是投影到该三维结构的至少表面部分上)并且检测来自该结构的至少部分的光来生成包含图像的不同部分的深度信息的图像数据。实际上，参考位置(其可以是检测来自结构的光的图像传感器的空间位置)之间的距离和结构的被成像的部分可以作为深度信息来获得。光可以包括可见光、红外(IR)光、和紫外(UV)光。

处理图像数据以产生结构的至少部分的映射数据集，其中该映射数据集是点群，即由检测到的光表示的位于结构的一部分的表面上的点群。因此，映射数据表示所述结构的至少部分的三维映射。

在该三维映射中，确定楼梯升降机导轨组件的支撑连接的可能位置。支撑连接通常是结构的可用于支撑楼梯升降机导轨组件的结构的表面的一部分，其中楼梯升降机导轨组件通常通过该结构上的多个支撑连接来支撑。例如，楼梯升降机导轨组件可以被支撑于楼梯的不同台阶上，或靠近的楼梯的墙壁的不同位置上，或楼梯的至少一个台阶和靠近楼梯的至少一个墙壁位置的组合物上。因此，确定支撑连接的位置包括在三维映射中辨识物体，特别是辨识可以用作楼梯升降机导轨组件的支撑部分的物体，例如楼梯的台阶和/或靠近楼梯的墙壁或其它物体。

除了在三维映射中确定楼梯升降机导轨组件的支撑连接之外，还确定楼梯升降机组件的空间路径。这样的空间的路径可以由具有直的部分和/或弯曲部分的线来表示。

根据支撑连接的位置和楼梯升降机导轨的空间路径，可以生成楼梯升降机导组件的设计。基于该设计，可以构建楼梯升降机导轨组件。楼梯升降机导轨组件包括导轨，运载机沿着该导轨可移动并且可操作(例如可倾斜和/或可旋转)，并且还包括支撑和安装结构，例如臂、支腿、和支柱、墙壁支撑件和安装法兰，以用于将楼梯升降机导轨链接到支撑连接。运载机可以包括座椅、搁脚板和/或平台。

在可以至少部分地在一个或多个计算机上实施的上述方法中，使用预定的设计规则确定支撑连接的位置，从而确定楼梯升降机导轨的空间路径，并且生成楼梯升降机导轨组件的设计。这些设计规则可以例如规定楼梯升降机导轨组件的部件与周围物体(例如台阶或墙壁)之间的最小自由距离。此外，设计规则可以基于输入的或计算的设计参数定义例如楼梯升降机导轨组件的部件的最大和最小曲线半径、长度、和其它尺寸。

在本发明的方法中，标记的使用可以被阻止或省略。相反，使用光学图案化的光束从三维结构中提取深度信息，其中深度信息包括参考位置和结构的一部分之间的距离。深度信息允许创建表示结构的所述部分的三维映射的映射数据集。

这样的方法可以在非常短的时间内进行，并且不需要任何诸如放置标记之类的准备步骤。在三维结构的实际位置(例如楼梯环境)中，执行生成图像数据的步骤和后续步骤将足以收集设计楼梯升降机导轨组件所必需的所有信息，其中其它步骤将在其它地方和/或在其它时间段执行。因此，用于在三维结构的实际位置处收集信息所需的时间段可以相对较短。因为实际上避免了使用标记，因此也避免了储存、传送、处理、和维护标记的任何问题。

作为产生映射数据集的方法和系统的示例，WO2007/043036 A1公开了一种用于在物体重建中使用的系统和方法，特别是允许三维3D物体的实时和非常准确的映射的技术。从图像、范围或其它感测到的数据中获得任何部分或整个物体外表面的3D信息。将激光随机散斑图案投影到待重建的物体上的投影被利用。散斑图案是由部分相干激光束的相互的本地干扰产生的场密度图案。物体的3D映射通过检查激光随机(非周期性的)图案(代码)的相对变化来估计。这允许根据参考平面的确定物体的范围和确定物体的三维映射两者。照射单元可以包括小的相干光源、激光、以及以容纳在激光的光学路径中的光扩散器形式的图案生成器，并且以恒定、相干、和随机散斑图案的形式将此光线散射到物体上。成像单元检测物体的被照射区域的光响应，并生成指示具有投影的散斑图案的物体并且因此指示物体的图像中的图案相对于所述图案的参考图像的变化的图像数据。存储指示散斑图案的参考图像的参考数据，并且利用参考数据来处理和分析图像数据以确定物体和参考图像之间的相关性。WO 2007/043036 A1的公开内容通过引用包括在本文中。

被包括在光束中以用于获得表示三维结构的三维映射的映射数据的其它已知类型的图案包括周期性图案(例如线，特别是等距的平行线或交叉线)、类似正方形和长方形的形状、特别是具有不同的照明度的类似正方形和长方形的图案等。

在一些实施例中，该方法进一步包括：生成可选地从不同参考位置获取的、结构的可选地重叠的不同部分的多个不同的映射数据集；以及将不同的映射数据集彼此相关以提供表示结构的不同部分的组合的三维映射的扩展映射数据集。

在实践中，三维结构可以具有一个或多个方向上的尺寸或者形状，从而无法通过将光束投影到该结构上而作为整体捕获该结构。例如，光束的横向延伸允许只将其投影在三维结构的一部分上。作为另一示例，光束可以被投影在整个三维结构上，但是这需要参考位置和结构之间的距离较大以致于使图像数据和/或映射数据的精度低至无法接受。作为又一示例，结构可以具有只有从不同的参考位置可见的不同部分。在所有这些和其它情况下，有必要针对结构的不同(表面)部分生成不同的映射数据集。可以使用相同的参考位置来产生不同的映射数据集，或者它们(不同的映射数据集)可以使用不同的参考位置产生。通过不同的映射数据集的相互拼接或关联，提供扩展映射数据集。扩展后的映射数据集表示结构的不同部分的组合的三维映射。结构的不同(表面)部分可以部分地重叠，从而有利于相关处理。

在该方法的一些实施例中，在三维映射中确定楼梯升降机导轨组件的支撑表面的位置的步骤包括：在三维映射中标识楼梯的一系列台阶和/或靠近楼梯的至少一个墙壁、地板或天花板和/或栏杆结构；以及基于设计规则标识台阶中的至少一些和/或至少一个墙壁、地板或天花板和/或栏杆结构上的支撑连接。

楼梯升降机导轨组件被用于支撑诸如座椅或平台之类的运载机沿着楼梯升降机导轨移动以将人员从楼梯底部输送至楼梯顶部，反之亦然。固定布置的楼梯升降机导轨组件被安装到楼梯的台阶上，通常被安装在楼梯的一些台阶的顶面上和/或在靠近楼梯的墙壁或栏杆结构上。为了这个目的，楼梯升降机导轨组件可以包括从楼梯升降机导轨延伸的臂和/或支腿，在臂和/或支腿其背向导轨的端部提供有诸如墙壁支撑件或法兰之类的安装结构。安装结构连接到台阶、墙壁、或栏杆结构的支撑连接上。支撑连接可以是台阶、墙壁、或栏杆结构的面的一部分。

设计规则可以基于例如支撑连接的数量来规定在哪里定位支撑连接、要通过支撑连接施加的负荷和力矩、由楼梯升降机导轨组件的零件保持的距楼梯的台阶和/或墙壁和/或栏杆结构的最小或最大距离、用于可在楼梯升降机导轨上移动的运载机的楼梯的移动的自由轮廓等。当在计算机软件中实施时，该设计规则可以在三维结构中自动标识用于定位支撑连接的指定位置。

在一些实施例中，该方法包括：在显示器上显示三维结构的模型；以及由用户在模型中标识至少一个支撑连接。

用户可以是将数据输入到标识支撑连接的位置的计算机系统中的设计者。为了该目的，可以由设计者使用合适的输入装置来在计算机显示器屏幕上数字地移动电子指示符(electronic pointer)，以在显示的三维结构的模型中指示支撑连接的位置。如果显示器是触敏显示器，则用户可以在表示三维结构的模型的支撑连接的预期位置处触摸显示器，从而在计算机系统中将该位置定义为支撑连接的位置。

在该方法的一些实施例中，标识楼梯的一系列台阶的步骤包括：标识每个台阶的顶面、前面、和凸缘中的至少一个。

台阶的顶面可以根据它具有宽度和深度的水平扩展来辨识，并且其宽度大致上大于其深度。台阶的前面可以根据它具有宽度和高度的非水平扩展辨识，并且通常根据垂直扩展标识，并且其宽度大致上大于其高度。此外，高度在指定范围内，以确保楼梯的舒适的正常使用。台阶的凸缘通常是台阶的顶面和前面相遇的地方。一旦标识每个台阶，并且因此台阶的数量和连续性被确定，就可以在台阶上定位任何支撑连接。

在该方法的一些实施例中，标识楼梯的一系列的台阶和/或靠近该楼梯的至少一个墙壁和/或靠近该楼梯的栏杆结构的步骤包括：通过使用内核描述符基于图像像素属性测量图像块的相似性，分析包括具有所述图像像素属性的图像像素的图像块。这样的分析过程例如从Liefeng Bo，Xiaofeng Ren,Dieter Fox Intelligent Robots and Systems(IROS)2011IEEE的“Depth Kernel Descriptors for Object Recognition”)中已知。

在本发明的方法中，图像数据实际上与图像的被记录的像素有关，每个图像像素或图像像素组具有包括深度信息的像素属性。因此，获得点群，必须对点群进行处理以确定三维结构(的部分)。针对此目的，对包括多个图像像素的图像块进行匹配以及拟合。内核描述符提供了一种将像素属性关联到块级特征的方式，并允许通过测量图像块的相似性从多种辨识线索中生成丰富的特征。

该映射数据集包括量化误差，这可能使楼梯的台阶和/或靠近该楼梯的墙壁和/或靠近该楼梯的栏杆结构的标识复杂化，并且这可能使确定支撑连接的位置复杂化。由于在本发明的方法和系统中使用数字化处理而造成的量化误差可能引起三维映射中表面和线属性的局部变化，从而将其显示为不规则的，而实际上这样的表面和线分别是平坦的和直的。为了缓解这一问题，在该方法的一些实施例中，标识一系列台阶的步骤包括：在映射数据集中确定与台阶的顶面相关联的多个点，将顶部平面拟合到与顶面相关联的多个点，并且在映射数据集中将顶部平面重新定义为的顶面。在该方法的一些实施例中，标识一系列台阶的步骤包括：在映射数据集中确定与台阶的前面相关联的多个点，将前部平面拟合到与前面相关联的多个点，并且在映射数据集中将前部平面重新定义为前面。在该方法的一些实施例中，标识一系列台阶的步骤包括：在映射数据集中确定与台阶的所述凸缘相关联的多个点，将凸缘线拟合到与凸缘相关联的多个点，并且在映射数据集中将凸缘线重新定义为凸缘。在该方法的一些实施例中，标识靠近所述楼梯的墙壁、地板或天花板的步骤包括：在映射数据集中确定与墙壁、地板或天花板相关联的多个点，将一个或多个几何表面拟合到与墙壁、地板或天花板相关联的多个点，并且在映射数据集中将一个或多个几何表面重新定义为墙壁、地板或天花板。在该方法的一些实施例中，标识靠近所述楼梯的栏杆结构的步骤包括：在映射数据集中确定与栏杆结构相关联的多个点，将一个或多个几何表面拟合到与栏杆结构相关联的多个点，并且在映射数据集中将所述一个或多个几何表面重新定义为栏杆结构。在这种增强了的映射数据集中，通过分别包含顶部平面、前部平面、凸缘线以及一个或多个几何表面，提高了在三维结构上定位支撑连接的精确性。

根据本发明的第二方面，提供一种用于设计待安装到三维结构上的楼梯升降机导轨组件的系统。该系统包含：投影器，被配置为从相对于结构的参考位置将包括光学图案的光束投影到结构的至少部分上；检测器，被配置为检测来自所述结构的至少部分的光；以及一个或多个处理器，被配置为：基于检测到的所述光生成所述结构的至少部分的图像数据；处理所述图像数据以生成所述结构的至少部分的映射数据集，该映射数据集表示该所述结构的至少部分的三维映射；在三维映射中确定楼梯升降机导轨的空间路径和楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置；基于楼梯升降机导轨的空间路径和楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置生成楼梯升降机导轨组件的设计。

在该系统中，投影器、检测器和处理器可以是不同的或分开的、但彼此通信地联接的互连装置。该处理器可以是单个处理装置或者该处理器包括彼此通信地联接的多个互连处理装置，其中该多个处理装置可以在物理上位于不同的甚至远程的位置处。

在该系统的一些实施例中，一个或多个处理器被配置为：在所述结构的至少部分上投影由相干光源和光扩散器生成的相干随机散斑图案，其中所述光扩散器容纳于照射光线从光源朝向楼梯的所述至少部分传播的光学路径中；检测来自所述结构的至少部分的被照射区域的光响应；利用所投影的散斑图案生成所述结构的至少部分的图像数据；以及处理图像数据以确定所述结构的至少部分的图像中的散斑图案相对于该散斑图案的参考图像的变化，从而确定所述结构的至少部分的映射数据集。

在该系统的一些实施例中，一个或多个处理器进一步被配置为：生成可选地从不同参考位置获取的、所述结构的重叠的不同部分的多个不同的映射数据集；以及将不同的映射数据集彼此相关以提供表示该结构的不同部分的组合的三维映射的扩展映射数据集。

在该系统的一些实施例中，一个或多个处理器进一步被配置为：在三维映射中标识楼梯的一系列台阶和/或靠近楼梯的至少一个墙壁和/或靠近楼梯的栏杆结构；以及基于设计规则标识台阶中的至少一些和/或至少一个墙壁和/或栏杆结构上的支撑连接。

根据本发明的第三方面，提供一种计算机程序。该计算机程序包含计算机指令，当该指令被加载到处理器中时使处理装置执行本发明的实施例的方法中的至少部分。

本发明的这些和其它方面将会更容易理解，因为通过参考下列具体实施方式并且连同附图考虑，相同事物将变得更好理解，在附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

附图说明

图1描绘了楼梯的透视图以及本发明的系统的实施例的示意图。

图2描绘了本发明的方法的流程图。

图3描述了本发明的方法的一部分的实施例的流程图。

图4描绘了图1的楼梯的三维映射的透视图，该三维映射由本发明的系统获得，并且示出了楼梯升降机导轨组件的支撑连接。

具体实施方式

图1描绘了楼梯2的一部分。楼梯包括台阶4，每个台阶具有顶面4a、前面4b、以及凸缘(nose)4c。在图1中，仅示出了三个台阶4。然而，楼梯2可以具有少于三个或多于三个的台阶4。楼梯2可以如图1所指示的沿直线倾斜向上。然而，楼梯2还可以沿着曲线倾斜向上。不同的台阶4可以具有相同或不同的宽度和/或高度。如图1所示，不同台阶4的顶面4a和/或前面4b可以具有矩形形状，或者可以具有其它形状。具体地，顶面4a可以具有大致梯形的形状，特别是当连续的多个台阶4的宽度增加或减少时。

楼梯2可以包括示意性示出的靠近楼梯2的墙壁结构或栏杆结构6。靠近楼梯2的台阶4可以存在其它墙壁、地板、天花板和/或栏杆结构6靠近。

对于特定的楼梯2，需要设计楼梯升降机。楼梯升降机通常包括含有楼梯升降机导轨的楼梯升降机导轨组件、可沿着楼梯升降机导轨移动的运载机、以及用于沿着楼梯升降机导轨移动运载机的控制和驱动装置。

相对于楼梯2安装楼梯升降机导轨组件，使得沿着楼梯2的运载机(包括在运载机上的人员)的无阻碍运动是可能的。优选地，不使用楼梯升降机的人们对楼梯2的使用也是可行的。考虑到楼梯升降机导轨组件需要根据这些目标进行设计，并且应当被固定到楼梯2，使得必须承受在运行期间作用于其上的所有力。

为了针对指定的楼梯2获得楼梯升降机导轨组件的设计，首先需要确定楼梯2的所有相关尺寸和其包括相邻的墙壁、地板、天花板和栏杆结构6的零件的位置。一旦这些尺寸被确定，就可以确定用于楼梯升降机导轨的空间路径，并且可以确定楼梯2上的支撑连接以便安装楼梯升降机导轨组件，使得一旦楼梯升降机被安装就能够获得对于楼梯升降机的无误运行的楼梯升降机导轨组件和运载机的最佳配置。

如在图1中所描绘的，光学测量系统(诸如在WO 2007/043036 A1中所公开的系统)被用于确定楼梯2的尺寸和位置。光学测量系统包括投影器10和检测器20。投影器10被配置为将光束12从相对于楼梯2的参考位置处投影在楼梯2的至少部分上。该光束由源自投影器10的一对渐扩的虚线指示。检测器20被配置为检测来自被投影器10的光束12照射的楼梯2的至少部分的光。检测到的从楼梯2至检测器20的光由源自楼梯2的一对渐缩虚线13表示。

可以机械地连接投影器10和检测器20。投影器10和检测器20两者被可以(有线或无线地)可操作地连接到用于控制投影器10和检测器20的操作的控制装置30。控制装置30包括或者被联接到用于处理检测器20获得的数据的处理器40。检测器20获得的数据和/或由处理器40处理的数据可以通过通信网络50(例如互联网或其它私有或公共(电信)通信网络)从控制装置30发送到另外的数据处理装置60。数据处理装置60包括至少一个处理器。

参照图1，图2示出了设计待被安装到三维结构(具体为楼梯2)的楼梯升降机导轨组件的方法的实施例的方法步骤。

根据步骤201，投影器10将包含光学图案的光束12从相对于楼梯2的参考位置处投影在楼梯2的至少部分上，其中楼梯2也被称为三维结构。来自投影器10的图案化的光学辐射(其可以包括可见光、红外(IR)光和/或紫外(UV)光)的投影由控制装置30控制。在本文中，参考位置是投影器10和/或检测器20的位置，特别是其成像零件的位置。

根据步骤202，来自楼梯2的至少部分的光由检测器20检测，并且将表示检测到的光的数据和/或信号传递到控制装置30。

根据步骤203，基于从检测器20接收的数据和/或信号，处理器40和/或处理装置60生成楼梯2的所述至少部分的图像数据。

根据步骤204，处理器40和/或处理装置60加工/处理图像数据以生成楼梯2的所述至少部分的映射数据集，该映射数据集表示楼梯2的所述至少部分的三维映射。

根据步骤205，处理器40和/或处理装置60在三维映射中确定楼梯升降机导轨的空间路径和楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置。在本文中，楼梯升降机导轨组件的支撑连接是楼梯2的一部分，如在三维映射中所表示的，诸如承载类似墙壁支撑件或法兰的安装结构的臂、支腿、或支柱可以安装在楼梯2的该部分上。

根据步骤206，处理器40和/或处理装置60基于楼梯升降机导轨的空间路径和楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置生成的楼梯升降机导轨组件的设计。该设计可以包括尺寸、弯曲半径等。

与公开WO 2007/043036 A1一致，图3分别在步骤301-304示出步骤201-204的指定实施例。

根据步骤301，投影器10投影光束的步骤201包括：在楼梯2的所述至少部分上投影由相干光源和光扩散器生成的相干随机散斑图案，其中所述光扩散器容纳于照射光线从光源朝向楼梯的所述至少部分传播的光学路径中。

根据步骤302，检测器20检测光的步骤202包括：检测来自楼梯2的所述至少部分的被照射区域的光响应。

根据步骤303，处理器40和/或处理装置60生成图像数据的步骤203包括：利用所投影的散斑图案生成楼梯2的所述至少部分的图像数据。

根据步骤304，处理器40和/或处理装置60处理图像数据的步骤204包括：处理所述图像数据以确定楼梯2的所述至少部分的图像中的散斑图案相对于该散斑图案的参考图像的变化，从而确定楼梯2的所述至少部分的映射数据集。

在一个实施例中，投影器10、检测器20、控制装置30、和处理器40可以是集成的手持式装置，例如便携式计算机、膝上型计算机、或平板计算机。在另一实施例中，诸如通用便携式计算机、膝上型计算机、或平板计算机的通用手持式装置可以以有线或无线两者之一的方式联接到投影器10和检测器20，其中投影器10和检测器20可以被安装在通用手持式装置之上或其中，或者与其分离。投影器10和检测器20可以是集成单元，以确保检测器20检测到的光是从被投影器10投影的图案化光线照射的区域中发出的。专用或通用手持式装置可以包括被适配以及被配置为与通信网络50数据通信的通信模块。

在实际环境中，投影器10和/或检测器20有时不能重叠完整的楼梯2，例如在检测器的视线未重叠楼梯2的一部分时。因此，在这样的情况下需要通过可选地从不同的参考位置获取不同的映射数据集以可选地重叠楼梯2的不同部分的方式来执行若干不同的成像动作，以便收集不同的映射数据组来重叠完整的楼梯2。不同的映射数据集在处理器30和/或处理装置60中被彼此数字地相关以提供表示楼梯2的不同部分的组合的三维映射的扩展映射数据集。

在上述步骤205中，在三维映射中确定楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置的步骤包括：由处理器40和/或处理装置60在所述三维映射中标识楼梯的一系列台阶和/或靠近该楼梯的至少一个墙壁和/或栏杆结构。一旦辨识了这些结构中的一个或者多个，就可以基于设计规则投影台阶中的至少一些和/或至少一个墙壁和/或栏杆结构上的支撑连接。设计规则提供要被保持的距离和位置，并且可以在软件中实施从而自动地提供支撑连接位置。

在上述步骤205中，标识楼梯2的一系列台阶4的步骤包括：标识每个台阶的顶面4a、前面4b、和凸缘4c中的至少一个。由于支撑连接可以在台阶4的顶面4a上，因此需要确定至少一些顶面4a的位置。这可以通过在处理器40或处理装置60中加载的软件自动地完成。在已经已知的方法Liefeng Bo，Xiaofeng Ren,Dieter Fox Intelligent Robots andSystems(IROS),2011IEEE的“Depth Kernel Descriptors for Object Recognition”中，标识楼梯的一系列台阶和/或靠近该楼梯的至少一个墙壁和/或靠近该楼梯的栏杆结构的步骤可以包括通过使用内核描述符基于图像像素属性测量图像块的相似性，分析包括具有所述图像像素属性的图像像素的图像块。从而可以辨识多个相邻的图像块以表示楼梯的一系列台阶和/或靠近楼梯的至少一个墙壁和/或靠近该楼梯的栏杆结构的特定结构。

在该方法的用户驱动实施例中，支撑连接不由软件标识，而是由用户在显示器上的楼梯2的三维映射的图像中标识。用户可以在模型的一部分上定位指示符(pointer)以指示支撑连接的位置。指示符可以是可由鼠标或其它输入装置在所显示的模型的图象上进行移动的标记或十字。在触摸屏显示器的情况下，该指示符还可以是具有用来在显示支撑连接的设想位置的位置处触摸显示器的尖端的触摸装置或人的手指。

由于标识的一系列台阶的步骤可以包括在映射数据集中确定与台阶的顶面相关联的多个点，为了从楼梯2的三维映射中移除量化误差，可以将顶部平面拟合到与顶面相关联的多个点，并且在映射数据集中将顶部平面重新定义为顶面。类似地，对于前面，可以将前部平面拟合到与前面相关联的多个点，并且在映射数据集中将前部平面重新定义为前面。类似地，对于凸缘，可以将凸缘线拟合到与凸缘相关联的多个点，并且在映射数据集中将该凸缘线重新定义为凸缘。

由于标识靠近楼梯的墙壁、地板、或天花板的步骤可以包括在映射数据集中确定与墙壁、地板、或天花板相关联的多个点，为了从楼梯2的三维映射中移除量化误差，可以将一个或多个几何表面拟合到与墙壁、地板、或天花板相关联的多个点，并且在映射数据集中将一个或多个几何表面重新定义为墙壁。

由于标识靠近楼梯的栏杆结构的步骤包括：在映射数据集中确定与栏杆结构相关联的多个点，为了从楼梯2的三维映射中移除量化误差，可以将一个或多个几何表面拟合到与栏杆结构相关联的多个点，并且在映射数据集中将该一个或多个几何表面重新定义为栏杆结构。

图4示出了通过以下方式获得的楼梯2的三维映射：由投影器10将包含光学图案的光束投影在楼梯2的不同部分上，由检测器20检测来自楼梯2的所述不同部分的光，基于检测到的所述光生成楼梯2的所述不同部分的图像数据，以及处理图像数据以生成楼梯2的所述不同部分的映射数据集，该映射数据集表示楼梯2的所述不同部分的三维映射。用虚线示出三维映射借以指示该映射由点群构成。如以上所解释的，基于点群和在其中标识的元素，由软件或由用户确定诸如一系列台阶4、墙壁或栏杆结构6、支撑连接400(的位置)。支撑连接400具有这样的位置：具有遵循空间路径410的楼梯升降机导轨的楼梯升降机导轨组件能够诸如由遵循空间路径420的支柱被固定和支撑，从而承受在运行中(例如，当被安装到楼梯升降机导轨组件的运载机接收人员，并且沿着楼梯2传送人员时)施加在其上的全部力。

楼梯升降机导轨组件的实际设计(其可以是用于楼梯升降机导轨组件的制造的技术说明的依据，诸如技术图纸)可以基于支撑连接400的位置和空间路径410、420进行。

如以上所解释的，在设计待安装到三维结构上的楼梯升降机导轨组件的方法和系统中，将包括光学图案的光束从相对于结构的参考位置投影在结构的至少部分上。检测来自所述结构的光。基于检测到的所述光生成所述结构的的图像数据。处理图像数据以生成表示所述结构的三维映射的所述结构的映射数据集。在三维映射中确定楼梯升降机导轨的空间路径和楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置。于楼梯升降机导轨的空间路径和楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置生成楼梯升降机导轨组件的设计基。

根据需要，本文中公开了本发明的详细实施例，应理解的是，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种形式来实施。因此，在本文中公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅作为权利要求的基础，并作为教导本领域技术人员在几乎任何适当的详细结构中以各种方式使用本发明的代表性基础。此外，在本文中使用的术语和短语不旨在是限制性的，而是相反地提供本发明的可理解的描述。

如本文所使用的，术语“一”被定义为一个或多于一个。如本文所使用的，术语“多个”被定义为两个或两个以上。如本文所使用的，术语“另一”被定义为至少第二个或更多个。如本文所使用的，术语“包括”和/或“具有”被定义为包括性的(即，开放式语言，不排除其它元件或步骤)。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求或本发明的范围。

特定措施被记载在彼此不同的从属权利要求中这一事实并不表示这些措施的组合不能被使用以获利。

如本文所使用的，术语“联接”被定义为连接，然而不一定是直接地连接，并且不一定是机械地连接。

单个处理器、处理单元、或其它单元可以满足权利要求中记载的若干项的功能。

如本文所使用的，术语“计算机程序”、“软件应用程序”等被定义为被设计用于在计算机系统上执行的指令序列。程序、计算机程序或软件应用程序可以包括子例程、函数、过程、对象方法、对象实现、可执行应用、小应用程序、伺服小程式、源代码、目标代码、共享库/动态加载库和/或被设计用于在计算机系统上执行的其它指令序列。

计算机程序可以被存储和/或分布在合适的介质上，诸如光学存储介质或与其它硬件一起提供或作为其它硬件的一部分的固态介质，但是也以其它的形式分布，诸如经由分布因特网或其它有线或无线电信系统通过信号分布。

文献

WO 2013/137733A1用于提取关于一个或多个空间对象的信息抖动方法，装置，和计算机程序(Method,device and computer programme for extracting Informationabout one or more spatial objects)

WO2007/043036A1用于重建对象的方法和系统(Method and system for objectreconstruction)

Liefeng Bo,Xiaofeng Ren,Dieter Fox.“Depth Kernel Descriptors forObject Recognition”,Intelligient Robots and Systems(IROS),2011 IEEE.

Claims (14)

1.一种设计待安装到三维结构上的楼梯升降机导轨组件的方法，所述方法包括下列步骤：

将包含光学图案的光束从相对于所述结构的参考位置处投影在所述结构的至少部分上；

检测来自所述结构的所述至少部分的光；

基于所检测到的光生成所述结构的所述至少部分的图像数据；

处理所述图像数据以生成所述结构的所述至少部分的映射数据集，所述映射数据集表示所述结构的所述至少部分的三维映射；

确定所述三维映射中的所述楼梯升降机导轨的空间路径和所述楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置；以及

基于所述楼梯升降机导轨的所述空间路径和所述楼梯升降机导轨组件的所述支撑连接的位置生成所述楼梯升降机导轨组件的设计。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中投影光束的步骤包括：在所述结构的所述至少部分上投影由相干光源和光扩散器生成的相干随机散斑图案，其中所述光扩散器容纳于照射光线从所述光源朝向所述结构的所述至少部分传播的光学路径中；

其中检测光的步骤包括：检测来自所述结构的所述至少部分的被照射区域的光响应；

其中生成图像数据的步骤包括：利用所投影的散斑图案生成所述结构的所述至少部分的图像数据；并且

其中处理图像数据的步骤包括：处理所述图像数据以确定所述结构的所述至少部分的图像中的散斑图案相对于所述散斑图案的参考图像的变化，从而确定所述结构的所述至少部分的所述映射数据集。

3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：

生成可选地从不同参考位置获取的、所述结构的可选地重叠的不同部分的多个不同的映射数据集；并且

将所述不同的映射数据集彼此相关以提供表示所述结构的所述不同部分的组合的三维映射的扩展映射数据集。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定所述三维映射中所述楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置的步骤包括：

在所述三维映射中标识楼梯的一系列台阶和/或靠近所述楼梯的至少一个墙壁、地板或天花板和/或栏杆结构；以及

基于设计规则标识所述台阶中的至少一些和/或所述至少一个墙壁、地板或天花板和/或栏杆结构上的支撑连接。

5.根据权利要求4所述的方法，其中标识楼梯的一系列台阶的步骤包括：标识每个台阶的顶面、前面、和凸缘中的至少一个。

6.根据权利要求4所述的方法，其中标识楼梯的一系列台阶和/或靠近所述楼梯的至少一个墙壁和/或靠近所述楼梯的栏杆结构的步骤包括：

通过使用内核描述符基于图像像素属性来测量图像块的相似性，分析包括具有所述图像像素属性的图像像素的图像块。

7.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：

在显示器上显示所述三维结构的模型；并且

由用户在所述模型中标识至少一个支撑连接。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，

其中标识一系列台阶的步骤包括：在所述映射数据集中确定与所述台阶的顶面相关联的多个点，将顶部平面拟合到与所述顶面相关联的所述多个点，并且在所述映射数据集中将所述顶部平面重新定义为所述顶面；

其中标识一系列台阶的步骤包括：在所述映射数据集中确定与所述台阶的所述前面相关联的多个点，将前部平面拟合到与所述前面相关联的所述多个点，并且在所述映射数据集中将所述前部平面重新定义为所述前面；

其中标识一系列台阶的步骤包括：在所述映射数据集中确定与所述台阶的所述凸缘相关联的多个点，将凸缘线拟合到与所述凸缘相关联的所述多个点，并且在所述映射数据集中将所述凸缘线重新定义为所述凸缘；

其中标识靠近所述楼梯的墙壁、地板或天花板的步骤包括：在所述映射数据集中确定与所述墙壁、地板或天花板相关联的多个点，将一个或多个几何表面拟合到与所述墙壁、地板或天花板相关联的所述多个点，并且在所述映射数据集中将所述一个或多个几何表面重新定义为所述墙壁、地板或天花板；并且

其中标识靠近所述楼梯的栏杆结构的步骤包括：在所述映射数据集中确定与所述栏杆结构相关联的多个点，将一个或多个几何表面拟合到与所述栏杆结构相关联的所述多个点，并且在所述映射数据集中将所述一个或多个几何表面重新定义为所述栏杆结构。

9.一种用于设计待安装到三维结构上的楼梯升降机导轨组件的系统，所述系统包括：

投影器，被配置为将包含光学图案的光束从相对于所述结构的参考位置投影在所述结构的至少部分上；

检测器，被配置为检测来自所述结构的所述至少部分的光；以及

一个或多个处理器，被配置为：

基于所检测到的光生成所述结构的所述至少部分的图像数据；

处理所述图像数据以生成所述结构的所述至少部分的映射数据集，所述映射数据集表示所述结构的所述至少部分的三维映射；并且

确定所述三维映射中的所述楼梯升降机导轨的空间路径和所述楼梯升降机导轨组件的支撑连接的位置；

基于所述楼梯升降机导轨的所述空间路径和所述楼梯升降机导轨组件的所述支撑连接的位置生成所述楼梯升降机导轨组件的设计。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述一个或多个处理器被配置为：

在所述结构的所述至少部分上投影由相干光源和光扩散器生成的相干随机散斑图案，其中所述光扩散器容纳于照射光线从所述光源朝向所述结构的所述至少部分传播的光学路径中；

检测来自所述结构的所述至少部分的被照射区域的光响应；

利用所投影的散斑图案生成所述结构的所述至少部分的图像数据；并且

处理所述图像数据以确定所述结构的所述至少部分的图像中的散斑图案相对于所述散斑图案的参考图像的变化，从而确定所述结构的所述至少部分的所述映射数据集。

11.根据权利要求9或10所述的系统，其中所述一个或多个处理器进一步被配置为：

生成可选地从不同参考位置获取的、所述结构的重叠的不同部分的多个不同的映射数据集；并且

将所述不同的映射数据集彼此相关以提供表示所述结构的所述不同部分的组合的三维映射的扩展映射数据集。

12.根据权利要求9到11中任一项所述的系统，其中所述一个或多个处理器进一步被配置为：

在所述三维映射中标识楼梯的一系列台阶和/或靠近所述楼梯的至少一个墙壁；并且

基于设计规则标识所述台阶中的至少一些和/或所述至少一个墙壁上的支撑连接。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述一个或多个处理器进一步被配置为：

通过标识每个台阶的顶面、前面、和凸缘中的至少一个来标识楼梯的一系列台阶。

14.一种包含计算机指令的计算机程序，当所述程序被加载到处理器中时使所述处理器执行权利要求1-8中任一项所述的方法中的至少一部分。