CN113064178A - 基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法及设备。其中，该二维激光扫描仪连接至转动平台，二维激光扫描仪在转动平台的转动下进行转动并扫描，二维激光扫描仪的扫描平面与转动平台的转动平面正交；该获取方法包括：获取二维激光扫描仪的测距点的测距时刻、码盘刻线值以及测距值；获取测距点在测距时刻对应的转动平台的转动角度；基于码盘刻线值、测距值和转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定测距点的三维空间位置。本申请实施例提高测距时效性和测距点定位的精度。

Description

基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法及设备
技术领域
本申请实施例涉及激光测距技术领域，尤其涉及一种基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法及设备。
背景技术
使用二维激光扫描仪组建三维扫描系统，进而获取三维空间上的物体信息，由于成本较低，并且可以得到360度全方向上的点云数据，因此，受到广泛的应用。
目前，基于二维激光扫描仪实现三维空间测距的方式主要由两种模式，其中一种是步进获取模式，一种是连续获取模式。在现有的测距方法中，两种模式中的二维激光扫描仪与转动平台的运动都是独立的，并未进行联动。步进转动模式的转动平台与二维激光器不能联动情况下，只能用增加耗时的方式来解决，效率较差。而在连续转动模式下，是基于二维激光扫描仪的转速来确定各点在扫描面的角度位置，由于二维激光扫描仪的转速不稳定，因此很容易造成角度位置的误差，因而无法保证获取的三维空间点云的位置精度，难以在实际中进行生产应用。
发明内容
本申请实施例提供一种基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法及设备，以提高测距精度。
第一方面，本申请实施例提供一种基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法，所述二维激光扫描仪连接至转动平台，所述二维激光扫描仪在所述转动平台的转动下进行转动并扫描，所述二维激光扫描仪的扫描平面与所述转动平台的转动平面正交；所述方法包括：获取所述二维激光扫描仪的测距点的测距时刻、码盘刻线值以及测距值；获取所述测距点在所述测距时刻对应的所述转动平台的转动角度；基于所述码盘刻线值、所述测距值和所述转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定所述测距点的三维空间位置。
可选的，所述转动平台的转动模式包括步进转动模式；所述二维激光扫描仪的码盘刻线对应有测距空闲区间和测距区间，在所述测距区间内，所述二维激光扫描仪进行测距，在所述测距空闲区间内，所述二维激光扫描仪不进行测距；在所述步进转动模式下，所述方法包括：在码盘刻线值位于测距区间内的情况下，控制所述转动平台处于静止状态；在码盘刻线值位于测距空闲区间的情况下，控制所述转动平台转动预设角度并停止转动。
可选的，所述在码盘刻线值位于测距空闲区间的情况下，控制所述转动平台转动预设角度并停止转动时，所述方法还包括：根据所述码盘刻线值确定所述二维激光扫描仪是否仍位于所述测距空闲区间；在所述二维激光扫描仪仍位于所述测距空闲区间的情况下，等待所述二维激光扫描仪完成一个周期的测距后，继续控制所述转动平台转动预设角度并停止转动；在所述二维激光扫描仪位于测距区间的情况下，去除所述转动平台转动预设角度并停止转动之前所述二维激光扫描仪的测距值；基于所述二维激光扫描仪在下一周期的测距值补充当前周期内去除的测距值，并继续控制所述转动平台转动预设角度以及停止转动。
可选的，所述基于所述码盘刻线值、所述测距值和所述转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定所述测距点的三维空间位置，包括：确定所述二维激光扫描仪的测距点在测距时刻的扫描角度值；基于所述二维激光扫描仪的测距点在所述测距时刻的扫描角度值和所述测距值，所述转动平面的中心点与所述二维激光扫描仪的中心点之间的距离，以及所述转动平面的中心点到所述测距点之间的距离，得到所述扫描平面内所述转动平面的中心点到测距点之间的距离，与所述转动平面的中心点到所述二维激光扫描仪的中心点之间的距离之间的第一夹角；基于所述扫描平面内所述转动平面的中心点到测距点之间的距离，和所述第一夹角，以及所述转动角度，得到所述测距点的三维空间位置。
可选的，所述确定所述二维激光扫描仪的测距点在测距时刻的扫描角度值，包括：基于所述测距点对应的码盘刻线值和所述二维激光扫描仪在起始扫描位置对应的码盘刻线值，确定所述二维激光扫描仪转过的码盘刻线的数量；基于所述二维激光扫描仪转过的码盘刻线的数量，以及相邻两个码盘刻线之间的预设扫描角度值，和所述起始扫描位置对应的扫描角度值，确定所述二维激光扫描仪在当前时刻的扫描角度值。
可选的，所述转动平台的转动模式包括连续转动模式，所述方法还包括：在所述连续转动模式下，控制所述转动平台匀速转动，所述二维激光扫描仪在所述转动平台的转动下对三维空间进行扫描，并输出测距信息，所述测距信息至少包括测距时刻、测距值和码盘刻线值。
可选的，所述二维激光扫描仪和所述转动平台分别连接至控制单元；所述控制单元，用于对所述二维激光扫描仪和所述转动平台进行授时，以使所述二维激光扫描仪和所述转动平台在时间上保持同步。
第二方面，本申请实施例提供一种基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取装置，包括：第一获取模块，用于获取所述二维激光扫描仪的测距点的测距时间、码盘刻线值以及测距值；所述二维激光扫描仪连接至转动平台，所述二维激光扫描仪在所述转动平台的转动下进行转动并测距，所述二维激光扫描仪的扫描平面与所述转动平台的转动平面正交；第二获取模块，用于获取所述测距点在所述测距时刻对应的所述转动平台的转动角度；确定模块，用于基于所述码盘刻线值、所述测距值和所述转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定所述测距点的三维空间位置。
第三方面，本申请实施例提供一种基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取设备，包括：
存储器；
处理器；以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如第一方面所述的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现第一方面所述的方法。
本申请实施例提供的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法及设备，通过将二维激光扫描仪与转动平台联动，使二维激光扫描仪在所述转动平台的转动下进行转动并测距，然后获取二维激光扫描仪的测距点信息，测距点信息包括测距时间、码盘刻线值以及测距值；以及获取测距点在测距时刻对应转动平台的转动角度；之后，基于码盘刻线值、测距值和转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定测距点的三维空间位置。由于测距点的三维空间位置的确定加入了码盘刻线值，码盘刻线值相比于转速而言，能够更加准确地反应出测距点在扫描平面内的角度位置信息，因此，确定的测距点的三维空间位置更加精准。
附图说明
图1为本申请实施例提供的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法流程图；
图3为本申请实施例提供的空间坐标系的示意图；
图4为本申请实施例提供的步进获取模式下二维激光扫描仪扫描角度位置的示意图；
图5为本申请实施例提供的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取设备的结构示意图。
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请实施例提供的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法，可以适用于图1所示的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取系统。如图1所示，该基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取系统包括：固定单元11、电机模块单元12、二维激光扫描仪13和控制单元14；其中，电机模块单元12可以认为是转动平台，二维激光扫描仪13固定在电机模块单元12上，电机模块单元12通过固定单元11进行固定，二维激光扫描仪13可在转动平台的转动运动下进行转动并测距。其中，二维激光扫描仪13的扫描平面与电机模块单元12(转动平台)的转动平面正交，控制单元14分别与电机模块单元12和二维激光扫描仪13通过线缆连接。电机模块单元12(转动平台)的转动平面是指垂直于转动平台的转轴线的平面。
其中，本实施例的二维激光扫描仪与转动平台联动，二维激光扫描仪与转动平台联动可以理解为二维激光扫描仪跟随转动平台转动而转动。二维激光扫描仪的码盘刻线对应有测距区间和测距空闲区间，例如码盘上的一圈刻线为360度，0-180度为测距区间，180-360度为测距空闲区间，则在码盘刻线位于0-180度的范围内的情况下，二维激光扫描仪进行测距，在码盘刻线位于180-360度的范围内的情况下，二维激光扫描仪不进行测距。
本实施例获取三维点云数据包括如下两种获取模式：步进获取模式和连续获取模式；
在步进获取模式下，码盘刻线值位于测距区间内的情况下，控制所述转动平台处于静止状态；在码盘刻线值位于测距空闲区间的情况下，控制转动平台转动预设角度并停止转动。
例如，码盘刻线值位于0度至180度范围内的情况下，转动平台不进行转动，码盘刻线值位于180至360度的情况下，转动平台进行转动以节省扫描时间。上述过程不断重复，待转动平台转动一周后，二维激光扫描仪13即可完成对三维空间的一圈测距。
在连续获取模式下，转动平台以预设速度v匀速转动，转动平台匀速转动的过程中，二维激光扫描仪持续对三维空间进行扫描。
另外，控制单元14可以控制上述两种获取模式的切换。具体的，控制单元14通过控制转动平台的转动过程，例如控制转动平台的转速和转动的角度，使转动平台处于步进转动模式或连续转动模式。
其中，二维激光扫描仪在扫描平面内具有扫描角度，扫描角度可以通过码盘上的刻线值来确定。码盘为一圈360度，码盘上具有A个刻线值，每两条相邻的刻线值之间间隔预定角度360/A。根据码盘刻线值和每两条相邻的刻线值之间间隔预定角度就可以确定测距点的扫描角度。
在二维激光扫描仪的测距过程中，二维激光扫描仪会输出码盘信号，码盘信号用于指示二维激光扫描仪当前在扫描平面内的扫描角度位置信息。例如，码盘当前所处的刻线值在码盘上对应的角度为60度，则代表此时二维激光扫描仪在扫描平面内的扫描角度位置信息为60度。
本申请实施例提供的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法，旨在解决现有技术的如上技术问题。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
图2为本申请实施例提供的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法流程图。本申请实施例针对现有技术的如上技术问题，提供了基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法，该方法具体步骤如下：
步骤201、获取二维激光扫描仪的测距点的测距时刻、码盘刻线值以测距值。
本实施例中，执行主体可以为控制单元14。
例如，二维激光扫描仪完成一圈的测距(也就是转动平台转动旋转一周)后，输出测距信息给控制单元14，二维激光扫描仪输出的测距信息至少包括测距点的测距时刻ti、码盘刻线值li和测距值di。
步骤202、获取测距点测距时刻对应的转动平台的转动角度。
可选的，如图1所示，电机模块单元12会输出转动平台的转动角度βi、转速V以及时间信息ti等给控制单元14。
其中，转动平台的转动角度是指将转动平台在初始状态下所处的角度定义为起始角度，然后基于当前时刻的角度与起始角度之差确定当前测距时刻的转动角度。起始角度可以是0度，也可以不是0度。
步骤203、基于码盘刻线值、测距值和转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定测距点的三维空间位置。
本实施例中，空间坐标系是在转动平台和二维激光扫描仪的初始状态下，以转动平台在转动平面内的中心点为原点，以原点到二维激光扫描仪的中心点的直线所指示的方向为X轴，以转动平面内与X轴垂直的方向为Y轴，以垂直于转动平面的方向为Z轴建立的坐标系。
图3是本申请实施例提供的空间坐标系的示意图。
如图3所示，转动平台的旋转方向为顺时针旋转(如图中左边箭头所指的方向)转动平台在转动平面内的中心点为O点，可以认为转动平台是围绕O点进行旋转，O点即为空间坐标系的原点；从O点出发且垂直于转动平面的方向为Z轴，也就是转动平台的转动轴所在的直线所指示的方向；假设二维激光扫描仪的中心点为P点；在转动起始点，转动平台的中心点到二维激光扫描仪的中心点所在的直线所指示的方向为X轴；在转动平面内垂直于X轴的方向为Y轴。
本实施例是根据码盘刻线值、测距值和转动角度，将测距值映射至空间坐标系中，并得到测距点的三维空间坐标。
本申请实施例通过将二维激光扫描仪与转动平台联动，使二维激光扫描仪在转动平台的转动下进行转动并扫描，然后获取二维激光扫描仪的测距点的测距时刻、码盘刻线值以及测距值；以及测距点在测距时刻对应的转动平台的转动角度；之后，基于码盘刻线值、测距值和转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定测距点的三维空间位置。由于二维激光扫描仪与转动平台联动，因此，能够缩短非联动情形下的测距时间，提高测距的时效性；另外，由于测距点的三维空间位置的确定加入了码盘刻线值，码盘刻线值相比于转速而言，能够更加准确地反应出测距点在扫描平面内的角度位置信息，因此，确定的测距点的三维空间位置更加精准。
可选的，在正常情况下，码盘刻线值位于测距区间内的情况下，控制单元14控制转动平台处于静止状态，此时，二维激光扫描仪进行测距；在码盘刻线值位于测距空闲区间的情况下，控制单元14控制转动平台转动预设角度并停止转动，在该过程中，二维激光扫描仪不进行测距。例如，码盘刻线值从0度转动至180度的过程中，转动平台不进行转动，二维激光扫描仪进行测距，码盘刻线值从180转动至360度的过程中，二维激光扫描仪不进行测距，利用二维激光扫描仪的测距空闲区间，使转动平台进行转动，从而缩短二维激光扫描仪进行一周扫描的测距时间。
然而，在一种可选的实施方式中，由于转动平台的电机转速不稳定，可能会存在一种情形，例如：转动平台在旋转至预设角度并停止转动时，二维激光扫描仪已经开始了一个周期的测距。这样，会造成二维激光扫描仪的一些测距数据无法使用。因此，需要通过如下方式进行处理：
步骤a1、根据所述码盘刻线值确定所述二维激光扫描仪是否仍位于测距空闲区间。
步骤a2、在所述二维激光扫描仪仍位于测距空闲区间的情况下，等待所述二维激光扫描仪完成一个周期的测距后，继续控制所述转动平台转动预设角度并停止转动。
步骤a3、在所述二维激光扫描仪位于测距区间的情况下，去除所述转动平台转动预设角度并停止转动之前所述二维激光扫描仪的测距值。
步骤a4、基于所述二维激光扫描仪在下一扫描周期的测距值补充当前扫描周期内去除的测距值。
为了方便理解，下面通过一个具体的示例对上述步骤a1至步骤a4的实施过程进行详细说明：
示例性地，如图4所示，假设在第K条码盘刻线位置处，二维激光扫描仪开始一个周期的测距，在第q条码盘刻线位置处，二维激光扫描仪结束测距，第K条码盘刻线和第q条码盘刻线之间的角度为180度。
在第k～q条码盘刻线之间，二维激光扫描仪以每条码盘刻线所指示的时间为准进行一次测距，该第k～q条码盘刻线的区间为二维激光扫描仪的测距区间，否则为测距空闲区间。
在步进获取模式时，转动平台在二维激光扫描仪的电机转到第q条刻线时开始转动，在二维激光扫描仪的电机转到第k条刻线之前停止转动，停止后等待二维激光扫描仪完成对k～q刻线之间的扫描。
如果转动平台在二维激光扫描仪的电机转到第m条刻线时停止的转动，而第m条刻线处于k～q刻线之间，也就是说，二维激光扫描仪在转动平台转动至预设角度，或者说还未转动至预设角度的过程中就开始了下一周期的测距，那么就需要去掉第k～m刻线之间二维激光的测距值，保留m～q之间的测距值。之后，等待二维激光扫描仪的下一周期的测距，将k～m刻线之间的数据进行补充，补充完毕后再进行下一周期的测距。
可选的，基于码盘刻线值、测距值和转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定测距点的三维空间位置，包括：
步骤b1、确定二维激光扫描仪的测距点的在测距时刻的扫描角度值。
可选的，确定二维激光扫描仪的测距点在测距时刻的扫描角度值，包括：
步骤b10、基于测距点对应的码盘刻线值和二维激光扫描仪在起始扫描位置对应的码盘刻线值，确定二维激光扫描仪转过的码盘刻线的数量。
步骤b11、基于二维激光扫描仪转过的码盘刻线的数量，以及相邻两个码盘刻线之间的预设扫描角度值，和起始扫描位置对应的扫描角度值，确定二维激光扫描仪测距点的扫描角度值。
例如，在步进获取模式下，转动平台每一次转动的预设角度为β，在该次转动下，二维激光扫描仪会完成一个周期的测距，输出q-k个测距点，假设在该周期的测距过程中，存在一个测距点I，第I点在扫描平面内的位置记为(ti，di，li)，其中，ti代表测距点I的测距时刻，di代表测距点I的测距值，li代表测距点I对应的码盘刻线。K为二维激光扫描仪的起始扫描位置对应的码盘刻线，在该次转动下，二维激光扫描仪的码盘转过的码盘刻线的数量记为h，则h＝li-k。
另外，将相邻两个码盘刻线之间的预设扫描角度值记为Δα，则
Figure BDA0002345720050000091
其中，A为码盘刻线的总数。
请继续参阅图3，假设在每一个周期的起始测距位置处，OP与PK之间的夹角为α，则二维激光扫描仪在当前时刻的扫描角度值为α+m×Δα。
步骤b2、基于二维激光扫描仪在当前时刻的扫描角度值和测距值，转动平面的中心点与二维激光扫描仪的中心点之间的距离，以及转动平面的中心点到测距点之间的距离，得到扫描平面内转动平面的中心点到测距点之间的距离，与转动平面的中心点到二维激光扫描仪的中心点之间的距离之间的第一夹角。
例如，转动平面的中心点O与二维激光扫描仪的中心点P之间的距离|OP|为r，转动平面的中心点O到测距点I之间的距离为|OI|，|OI|可以通过如下公式一计算得到：
Figure BDA0002345720050000101
扫描平面内转动平面的中心点到测距点之间的距离直线OI，与转动平面的中心点到二维激光扫描仪的中心点之间的距离直线OP之间的第一夹角记为γ，则γ可以通过如下公式二计算得到：
Figure BDA0002345720050000102
步骤b3、基于扫描平面内转动平面的中心点到测距点之间的距离，和第一夹角，以及转动角度，得到测距点的三维空间位置。
在步进获取模式下，在如图3所示的空间坐标系中，测距点I(x，y，z)的三维坐标值可以通过如下公式三计算得到：
Figure BDA0002345720050000103
其中，β是转动平台在当前测距时刻的转动角度。
在连续获取模式下，根据第I个测距点(ti，di，li)的时间ti，以及转动平台的速度V，可知测距点I对应的转动角度为βi＝ti÷vi+β0，其中β0是t＝0时刻的转动角度，则在图3所示的空间坐标系下，测距点I(x，y，z)的三维坐标值可以通过如下公式四计算得到：
Figure BDA0002345720050000104
可选的，控制单元，还用于对二维激光扫描仪和转动平台进行授时，以使二维激光扫描仪和转动平台在时间上保持同步。从而保证获取的转动平台的转动角度和激光扫描仪的码盘刻线值是同一时刻的，以进一步提高测距精度。
图5为本申请实施例提供的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取装置的结构示意图。该基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取具体可以是上述实施例中的控制单元，或控制单元的部件(例如芯片或者电路)。本申请实施例提供的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取装置可以执行基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法实施例提供的处理流程，如图5所示，基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取装置50包括：第一获取模块51、第二获取模块52和确定模块53；其中，第一获取模块51，用于获取所述二维激光扫描仪的测距点的测距时间、码盘刻线值以及测距值；所述二维激光扫描仪连接至转动平台，所述二维激光扫描仪在所述转动平台的转动下进行转动并测距，所述二维激光扫描仪的扫描平面与所述转动平台的转动平面正交；第二获取模块52，用于获取所述测距点在所述测距时刻对应的所述转动平台的转动角度；确定模块53，用于基于所述码盘刻线值、所述测距值和所述转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定所述测距点的三维空间位置。
可选的，所述转动平台的转动模式包括步进转动模式；所述二维激光扫描仪的码盘刻线对应有测距空闲区间和测距区间，在所述测距区间内，所述二维激光扫描仪进行测距，在所述测距空闲区间内，所述二维激光扫描仪不进行测距；在所述步进转动模式下，所述获取装置还包括：控制单元54；该控制单元54用于在码盘刻线值位于测距区间内的情况下，控制所述转动平台处于静止状态；以及在码盘刻线值位于测距空闲区间的情况下，控制所述转动平台转动预设角度并停止转动。
可选的，所述在码盘刻线值位于测距空闲区间的情况下，控制所述转动平台转动预设角度并停止转动时，确定模块53还用于根据所述码盘刻线值确定所述二维激光扫描仪是否仍位于测距空闲区间；该控制单元54还用于在所述二维激光扫描仪仍位于测距空闲区间的情况下，等待所述二维激光扫描仪完成一个周期的测距后，继续控制所述转动平台转动预设角度并停止转动；确定模块53还用于在所述二维激光扫描仪位于测距区间的情况下，去除所述转动平台转动预设角度并停止转动之前所述二维激光扫描仪的测距值；基于所述二维激光扫描仪在下一扫描周期的测距值补充当前扫描周期内去除的测距值。
可选的，所述确定模块53基于所述码盘刻线值、所述测距值和所述转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定所述测距点的三维空间位置时，具体包括：确定所述二维激光扫描仪的测距点的扫描角度值；基于所述二维激光扫描仪的测距点在测距时刻的扫描角度值和测距值，所述转动平面的中心点与所述二维激光扫描仪的中心点之间的距离，以及所述转动平面的中心点到所述测距点之间的距离，得到所述扫描平面内所述转动平面的中心点到测距点之间的距离，与所述转动平面的中心点到所述二维激光扫描仪的中心点之间的距离之间的第一夹角；基于所述扫描平面内所述转动平面的中心点到测距点之间的距离，和所述第一夹角，以及所述转动角度，得到所述测距点的三维空间位置。
可选的，所述确定模块53确定所述二维激光扫描仪的测距点在测距时刻的扫描角度值时，具体包括：基于所述测距点对应的码盘刻线值和所述二维激光扫描仪在起始扫描位置对应的码盘刻线值，确定所述二维激光扫描仪转过的码盘刻线的数量；基于所述二维激光扫描仪转过的码盘刻线的数量，以及相邻两个码盘刻线之间的预设扫描角度值，和所述起始扫描位置对应的扫描角度值，确定所述二维激光扫描仪在当前时刻的扫描角度值。
可选的，在所述连续转动模式下，所述转动平台匀速转动，所述二维激光扫描仪在所述转动平台的转动下对三维空间进行扫描，并输出测距信息，所述测距信息至少包括测距时刻、测距值和码盘刻线值。
可选的，所述二维激光扫描仪和所述转动平台分别连接至控制单元；所述控制单元，用于对所述二维激光扫描仪和所述转动平台进行授时，以使所述二维激光扫描仪和所述转动平台在时间上保持同步。
可选的，所述空间坐标系是在初始状态下，以所述转动平台在转动平面内的中心点为原点，以所述原点到所述二维激光扫描仪的中心点的直线所指示的方向为X轴，以所述转动平面内与所述X轴垂直的方向为Y轴，以垂直于所述转动平面的方向为Z轴建立的坐标系。
图5所示实施例的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取装置可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图6为本申请实施例提供的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取设备的结构示意图。该基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取设备具体可以是上述实施例中的控制单元。本申请实施例提供的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取设备可以执行基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法实施例提供的处理流程，如图6所示，基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取设备60包括：存储器61、处理器62、计算机程序和通讯接口63；其中，计算机程序存储在存储器61中，并被配置为由处理器62执行以上方法实施例的技术方案。
图6所示实施例的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取设备可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
另外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上述实施例所述的基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法，其特征在于，所述二维激光扫描仪连接至转动平台，所述二维激光扫描仪在所述转动平台的转动下进行转动并测距，所述二维激光扫描仪的扫描平面与所述转动平台的转动平面正交；所述方法包括：
获取所述二维激光扫描仪的测距点的测距时刻、码盘刻线值以及测距值；
获取所述测距点在所述测距时刻对应的所述转动平台的转动角度；
基于所述码盘刻线值、所述测距值和所述转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定所述测距点的三维空间位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转动平台的转动模式包括步进转动模式；所述二维激光扫描仪的码盘刻线对应有测距空闲区间和测距区间，在所述测距区间内，所述二维激光扫描仪进行测距，在所述测距空闲区间内，所述二维激光扫描仪不进行测距；
在所述步进转动模式下，所述方法包括：
在码盘刻线值位于测距区间内的情况下，控制所述转动平台处于静止状态；
在码盘刻线值位于测距空闲区间的情况下，控制所述转动平台转动预设角度并停止转动。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在码盘刻线值位于测距空闲区间的情况下，控制所述转动平台转动预设角度并停止转动时，所述方法还包括：
根据所述码盘刻线值确定所述二维激光扫描仪是否仍位于所述测距空闲区间；
在所述二维激光扫描仪仍位于所述测距空闲区间的情况下，等待所述二维激光扫描仪完成一个周期的测距后，继续控制所述转动平台转动预设角度并停止转动；
在所述二维激光扫描仪位于测距区间的情况下，去除所述转动平台转动预设角度并停止转动之前所述二维激光扫描仪的测距值；基于所述二维激光扫描仪在下一周期的测距值补充当前周期内去除的测距值，并继续控制所述转动平台转动预设角度以及停止转动。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述基于所述码盘刻线值、所述测距值和所述转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定所述测距点的三维空间位置，包括：
确定所述二维激光扫描仪的测距点在测距时刻的扫描角度值；
基于所述二维激光扫描仪的测距点在所述测距时刻的扫描角度值和所述测距值，所述转动平面的中心点与所述二维激光扫描仪的中心点之间的距离，以及所述转动平面的中心点到所述测距点之间的距离，得到所述扫描平面内所述转动平面的中心点到测距点之间的距离，与所述转动平面的中心点到所述二维激光扫描仪的中心点之间的距离之间的第一夹角；
基于所述扫描平面内所述转动平面的中心点到测距点之间的距离，和所述第一夹角，以及所述转动角度，得到所述测距点的三维空间位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定所述二维激光扫描仪的测距点在测距时刻的扫描角度值，包括：
基于所述测距点对应的码盘刻线值和所述二维激光扫描仪在起始扫描位置对应的码盘刻线值，确定所述二维激光扫描仪转过的码盘刻线的数量；
基于所述二维激光扫描仪转过的码盘刻线的数量，以及相邻两个码盘刻线之间的预设扫描角度值，和所述起始扫描位置对应的扫描角度值，确定所述二维激光扫描仪在当前时刻的扫描角度值。
6.根据权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，所述转动平台的转动模式包括连续转动模式，所述方法还包括：
在所述连续转动模式下，控制所述转动平台匀速转动，所述二维激光扫描仪在所述转动平台的转动下对三维空间进行扫描，并输出测距信息，所述测距信息至少包括测距时刻、测距值和码盘刻线值。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述二维激光扫描仪和所述转动平台分别连接至控制单元；
所述控制单元，用于对所述二维激光扫描仪和所述转动平台进行授时，以使所述二维激光扫描仪和所述转动平台在时间上保持同步。
8.一种基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取所述二维激光扫描仪的测距点的测距时间、码盘刻线值以及测距值；所述二维激光扫描仪连接至转动平台，所述二维激光扫描仪在所述转动平台的转动下进行转动并测距，所述二维激光扫描仪的扫描平面与所述转动平台的转动平面正交；
第二获取模块，用于获取所述测距点在所述测距时刻对应的所述转动平台的转动角度；
确定模块，用于基于所述码盘刻线值、所述测距值和所述转动角度，以及预先建立的空间坐标系，确定所述测距点的三维空间位置。
9.一种基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取设备，其特征在于，包括：
存储器；
处理器；以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
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