CN113272682A - 利用激光扫描器和摄像机的现实捕捉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了利用激光扫描器和摄像机的现实捕捉。移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,其具有:定位单元,定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据;激光扫描器,激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据;基部,基部支承激光扫描器,以及盖子,特别是对于可见光不透明的盖子,盖子被安装在基部上,使得盖子和基部包围激光扫描器的所有移动部分,以便从外部接触不到移动部分。
Description
本发明涉及生成环境的数字三维表示、特别是勘测和/或检测基础设施内的对象的现实捕捉装置。
举例来说,建筑物和周围地形的测量是建筑师或工匠所关注的,以便分别快速评估房间的实际状况或者建筑工地的施工进度,例如高效地计划接下来的工作步骤。借助于实际状态的数字可视化(例如,采用点云或矢量文件模型的形式),或者借助于增强现实功能,可以检查针对进一步步骤或扩展选项的不同选项,并且可选地以易于访问的方式呈现给员工或客户。
再例如,将三维监视系统用于监控城市内的神经节点,诸如火车站、机场、城市公园或其它繁忙的公共场所,或者保护受限或危险区域,例如工业厂房、建筑工地或商业综合体。而且,可以支持设施的运营,例如监督管理仓库或停车场。
可以借助于发射激光测量束的激光扫描器,例如使用脉冲化电磁辐射,来对环境进行光学扫描和测量,其中,接收来自环境的反向散射表面点的回波,并且导出距该表面点的距离并将该距离与关联的激光测量束的角发射方向相关联。这样,生成三维点云。例如,距离测量可以基于脉冲的飞行时间、形状和/或相位。
对于附加信息,可以例如借助于RGB摄像机或红外摄像机,将激光扫描器数据与摄像机数据进行组合,特别是以便提供高分辨率光谱信息。
通常,在勘测激光扫描器时使用的测距模块能够检测强度变化,但是不具有颜色敏感性,这就是为什么纯粹由激光扫描器生成的3D模型(特别是点云或矢量文件模型)只能以灰度级显示的缘故。结果,由于缺乏色彩效果并且缺乏色彩支持的深度效果,许多细节对人类观察者来说仍然是隐藏的。因此,通常借助于参照激光扫描器的“灰色”3D点云与来自摄像机的彩色数据来生成“色化”3D点云,这使得显示对于人眼更容易。
不同数据类型(例如,激光扫描器数据、摄像机数据、以及来自全球导航卫星系统的定位数据)的参照和融合现在越来越标准化。
特别地,现实捕捉装置可以是移动的并且被配置成同时提供测量数据和参照数据,例如其中,至少该装置的轨迹数据(例如,位置和/或姿态数据)提供有探测数据(例如,激光扫描器数据和/或摄像机数据),使得可以将现实捕捉装置的不同位置的探测数据组合成公共坐标系。通常,将现实捕捉装置配置成例如借助于同时定位和地图构建(SLAM)功能来自主创建新环境的3D地图。
然后,该三维模型数据可以借助于特征识别算法来进行分析,以用于例如借助于使用由来自CAD模型的虚拟对象数据提供的形状信息,来自动识别由探测数据捕捉的语义特征和/或几何特征。这样的特征识别(特别是用于识别几何图元)现今被广泛用于分析3D数据。
在现有技术的监控系统中,激光测距装置和/或光栅(light barrier)提供入侵和/或移动检测,其中,当移动的对象越过基础设施内的观察平面时,将对该移动对象进行检测。然而,与摄像机成像相比,激光扫描器和/或光栅的空间覆盖范围通常是有限的,例如其中,仅将不同的观察平面放置在入口处(例如,门窗处),或者其中,不同的观察平面至少相隔几米。
现有技术监控装置的特殊问题涉及对变化的环境状况(诸如,周围光的变化)进行处理,和/或自适应环境的改变,其中,必须将被允许的对象的布置与基础设施内的要监控的不被允许的对象的布置区分开。
监控的特殊任务涉及检测监视区域内的遗留对象,例如包含炸药或其它有害物质的包裹。然而,在现有技术勘测系统中,在拥挤区域(即,具有许多不同种类的对象的区域)的情况下,自动对象识别和跟踪通常会变慢,在这样的区域中,所有这些对象都可能沿不同的方向移动,致使出现频繁的交叉和视线受阻。例如,在火车站或地铁站中存在这样的状况。
本发明的目的是提供更紧凑且更容易使用的改进的现实捕捉装置,从而允许更快且更可靠地捕捉各种环境。
该目的通过实现独立权利要求的特征化特征中的至少一部分来实现。以另选或有利的方式进一步开发本发明的特征可以在独立权利要求的其它特征中的一些特征中以及从属权利要求中找到。
本发明的一个方面涉及一种移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动。
该移动现实捕捉装置具有定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),其中,该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据。
而且,该现实捕捉装置具有激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于该扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据。
另外,该移动现实捕捉装置具有:基部,该基部支承激光扫描器;以及盖子,特别是对于可见光不透明的盖子,该盖子被安装在基部上,使得盖子和基部包围激光扫描器的所有移动部分,使得从外部接触不到移动部分。
在一个实施方式中,该定位单元具有惯性测量单元(IMU),该IMU生成移动现实捕捉装置的惯性数据,该IMU包括两个惯性传感器,其中,所述惯性传感器中的一个惯性传感器被安装在激光扫描器的在测量处理期间旋转的一部分上,并且所述惯性传感器中的另一个惯性传感器被安装在激光扫描器的在测量处理期间相对于基部静止的一部分上。特别地,该定位单元被配置成在考虑到描述所述两个惯性传感器之间的相对旋转的旋转参数的情况下,通过比较两个惯性传感器的数据来确定移动现实捕捉装置的惯性数据的漂移。
在另一实施方式中,该定位单元被配置成,该定位数据基于LIDAR数据的至少一部分,特别是其中,该移动现实捕捉装置被配置为执行基于LIDAR的定位和地图构建算法。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括全景摄像机单元,该全景摄像机单元被布置在移动现实捕捉装置的侧表面上,该侧表面限定了移动现实捕捉装置的竖立轴线,即,其中,该侧表面是绕竖立轴线周向布置的。全景摄像机单元被配置成提供覆盖绕竖立轴线至少120°、特别为至少180°、更特别为360°的视野的图像数据。
特别地,该全景摄像机单元包括多个摄像机,所述多个摄像机是周向布置在侧表面上的,并且移动现实捕捉装置被配置成根据图像数据生成全景图像,即,其中,将所述多个摄像机的单独图像拼接在一起以形成具有比单独图像更宽的视场的图像。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括定位摄像机,该定位摄像机是由定位单元使用的,特别是其中,该定位摄像机是全景摄像机单元的一部分。该定位单元被配置成,该定位数据基于由定位摄像机生成的图像数据,特别是其中,该移动现实捕捉装置被配置为执行视觉定位和地图构建算法。
特别地,该移动现实捕捉装置包括多个定位摄像机,所述多个定位摄像机是由定位单元使用的,特别是其中,所述多个定位摄像机被配置成并布置成对于定位单元的标称最小操作范围,所述多个定位摄像机中的各个定位摄像机皆具有与所述多个定位摄像机中的至少另一个定位摄像机重叠的视场。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括特别是作为全景摄像机单元的一部分的彩色摄像机,该彩色摄像机被配置成捕捉彩色图像,特别是其中,该移动现实捕捉装置被配置成基于LIDA数据和彩色图像来提供生成色化三维点云的点云数据。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括特别是作为全景摄像机单元的一部分的高动态范围(HDR)摄像机,特别是单曝光HDR摄像机。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括特别是作为全景摄像机单元的一部分的多光谱摄像机,特别是高光谱摄像机。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括全球导航卫星系统(GNSS)收发器。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括用于提供与地理基本方向相对的方向的方向确定单元(例如,罗盘)。
在另一实施方式中,该激光扫描器被配置成为了生成LIDAR数据,使所述两个旋转轴线旋转得快于0.1Hz,特别是快于1Hz,其中,该LIDAR数据是以至少每秒钟300000个点、特别是至少每秒钟500000个点的点采集速率来生成的。
特别地,该激光扫描器可以被配置为通过自适应地设定所述两个旋转轴线中的至少一个旋转轴线的至少两个不同的旋转速率和/或通过自适应地设定至少两个不同的点采集速率,来生成LIDAR数据。
在另一实施方式中,该盖子提供激光扫描器的视场,该盖子大于以激光扫描器为中心的单位球的一半。例如,该盖子具有半球端头部分,该半球端头部分沿基部的方向并入圆筒形壳中,特别是其中,该激光扫描器被配置成基于以下取向来生成LIDAR数据:激光测量束穿过半球端头部分的取向;以及激光测量束穿过圆筒形壳的取向。
在另一实施方式中,该盖子是由包括塑料的材料制成的,其中,该盖子在外部上和内部上具有原子层沉积(ALD)涂层,特别是其中,该在外部上和/或内部上的ALD涂层是通过硬涂层来覆盖的。
在另一实施方式中,该盖子在内部上和/或外部上具有防反射(AR)涂层,特别是其中,该盖子在内部上和/或在外部上具有不存在AR涂层的区域。例如,该AR涂层可以施加在特别是内部的圆周带上的,该圆周带覆盖有限的高度范围。
在另一实施方式中,该盖子具有半球端头部分,其中,该半球端头部分包括平坦区域,该平坦区域在外部和内部均具有平坦表面,特别是其中,该平坦区域被布置在最高点处。
在另一实施方式中,该平坦区域被具体预见用于安装附加传感器,特别是全球导航卫星系统(GNSS)收发器,或者其中,该平坦区域被具体预见用于提供激光扫描器的最高点LIDAR测量。
在另一实施方式中,该定位单元被配置成以六个自由度来确定轨迹,即,涉及移动现实捕捉装置的位置和取向。特别地,该移动现实捕捉装置被配置为通过涉及以下项中的至少一者来进行同时定位和地图构建(SLAM)以生成三维地图:IMU的数据,该摄像机单元的用于视觉同时定位和地图构建(VSLAM)的图像数据;以及基于LIDAR的同时定位和地图构建(LIDAR-SLAM)的LIDAR数据。
在另一实施方式中,移动现实捕捉装置的激光扫描器包括:支承部,该支承部被安装在基部上并且可相对于基部旋转;以及旋转主体,该旋转主体使输出激光测量束以及激光测量束的返回部分偏转,该旋转主体被安装在支承部上并且可相对于支承部旋转。在该设置中,LIDAR数据的生成包括:支承部相对于基部的连续旋转以及旋转主体相对于支承部的连续旋转;以及激光测量束经由连续旋转的旋转主体的发射,以及激光测量束的经由旋转主体返回的部分的检测。
特别地,该激光扫描器被配置成,该旋转主体相对于支承部的连续旋转快于支承部相对于基部的连续旋转。例如,该支承部的连续旋转为至少1Hz,该旋转主体的连续旋转为至少50Hz,特别是其中,对于旋转主体的旋转和支承部的旋转中的至少一个旋转,可设定两个不同的旋转速率。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动。该移动现实捕捉装置具有定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据。而且,该装置具有激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据。
根据这个方面,该激光扫描器包括偏转部件,该偏转部件使激光测量束的返回部分偏转,并且偏转部件被配置成绕所述两个旋转轴线中的一个旋转轴线旋转并且具有例如抛物线形状的反射弯曲表面,该反射弯曲表面用作激光测量束的返回部分的收集光学器件。
在一个实施方式中,该偏转部件被配置为使输出激光测量束以及激光测量束的返回部分偏转,其中,激光扫描器包括基部以及支承部,该支承部被安装在基部上并且可相对于基部旋转;以及偏转部件被安装在支承部上并且可相对于支承部旋转。在此,LIDAR数据的生成包括:支承部相对于基部的连续旋转;以及偏转部件相对于支承部的连续旋转;以及激光测量束经由连续旋转的偏转部件的发射;以及激光测量束的经由偏转部件返回的部分的检测。
在另一实施方式中,该激光扫描器在偏转部件与激光扫描器的接收器之间的接收路径中没有光束形成光学器件。
在另一实施方式中,该偏转部件与激光扫描器的接收器之间的接收路径包括特别被布置在支承部中的折叠式反射镜,其中,该折叠式反射镜是可移动的,以用于调节接收路径的光学轴线到接收器的对准。
在另一实施方式中,该激光扫描器具有特别被布置在支承部中的接收器板,该接收器板包括接收器的光敏检测表面,其中,该接收器板是可移动的,以用于调节检测表面沿横向于接收路径的光学轴线的两个正交方向的对准。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动。该装置具有定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据。而且该装置包括激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据。
激光扫描器还包括旋转主体,该旋转主体被配置成绕所述两个旋转轴线中的一个旋转轴线旋转,以用于使输出激光测量束和激光测量束的返回部分发生可变偏转,其中,该旋转主体具有反射表面,该反射表面将激光测量束的返回部分朝向激光扫描器的检测器反射。
根据本发明的这个方面,该旋转主体具有通道区域,该通道区域被布置在反射表面中并且被配置成可使来自旋转主体的内部的辐射通过,以使来自旋转主体的内部(即,来自背对反射表面的一侧)输出激光测量束可以贯穿通道区域被发送到环境中。
在一个实施方式中,该旋转主体包括特别是棱镜或反射镜的偏转组件,该偏转组件被配置成与旋转主体共同旋转并且使来自旋转主体的内部的输出激光测量束偏转。例如,该偏转组件是由贯穿旋转主体的反射棱镜、特别为多边形或圆形柱面棱镜、更特别为长方体棱镜来具体实施的。
在另一实施方式中,该旋转主体具有偏转组件的插座,其中,该插座是沿着旋转主体的旋转轴线形成的,即,沿着所述两个旋转轴线中的、旋转主体被预见为针对输出激光测量束的偏转和激光测量束的返回部分的偏转而绕其进行旋转的所述一个旋转轴线来形成的。该插座被配置成提供旋转主体的旋转轴线与旋转主体内部的光学传输轴线的同轴对准,例如其中,该插座具有与旋转主体的旋转轴线同轴的反射镜轴线。
在另一实施方式中,该插座具有第一接触表面和第二接触表面,其中,在第一接触表面与第二接触表面之间形成凹部,并且第一接触表面与第二接触表面位于具有沿着旋转主体的旋转轴线的延伸部分的第一稳定化平面中。而且,该插座具有第三接触表面,其中,该第三接触表面位于具有沿着旋转主体的旋转轴线的延伸部分的第二稳定化平面中。该第一稳定化平面和第二稳定化平面特别地以直角相交,其中,该第一接触表面和第三接触表面彼此邻接并且形成角部。
在另一实施方式中,该偏转组件具有第一侧和第二侧,特别是彼此邻接的平坦侧,其中,该偏转组件具有刻面(facet)。该偏转组件还被配置成可以使该偏转组件进入插座,使得第一侧与插座的第一接触表面和第二接触表面相接触,并且第二侧与插座的第三接触表面相接触,其中,该刻面没有角部。当被内置时,在偏转组件上施加力,使得第一接触表面、第二接触表面以及第三接触表面这三者上的力相等。
在另一实施方式中,该插座被配置成容纳圆柱棱镜,为此,该插座包括圆形按压区域以及特别地包括两个螺栓孔的反作用机构,该反作用机构用于转动并固定所容纳的棱镜。
在另一实施方式中,该激光扫描器包括基部和支承部,其中,该支承部被安装在基部上并且可相对于基部旋转;并且旋转主体被安装在支承部上并且可相对于支承部旋转,其中,该LIDAR数据的生成包括:支承部相对于基部的连续旋转以及旋转主体相对于支承部的连续旋转;以及激光测量束经由旋转主体的通道区域的发射、以及激光测量束的经由旋转主体的反射表面返回的部分的检测。
特别地,沿着旋转主体的旋转轴线,即,沿着所述两个旋转轴线中的、旋转主体被预见为针对输出激光测量束的可变偏转和激光测量束的返回部分的可变偏转而绕其进行旋转的所述一个旋转轴线,该支承部具有两个相对的支承件。该旋转主体被布置在支承部中,使得所述两个支承件中的第一支承件被布置在面对反射表面的一侧,而所述两个支承件中的第二支承件被布置在背对反射表面的一侧。而且,该第一支承件具有绕旋转主体的旋转轴线具体实施的入口,该入口特别包括光学窗口或光束形成光学器件。该旋转主体被安装在第二支承件上并且被配置成使来自旋转主体的内部并且穿过通道区域的输出激光测量束特别地沿垂直于旋转主体的旋转轴线的方向,偏转离开旋转主体的旋转轴线,并且使激光测量束的沿着输出激光测量束的指向方向返回的辐射由反射表面偏转朝向第一支承件的入口。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动。该装置具有定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据。
而且,该移动现实捕捉装置具有:激光扫描器,该激光扫描器被配置成,在移动现实捕捉装置移动期间执行激光测量束的扫描移动,并且基于扫描移动生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据;以及摄像机单元,该摄像机单元被配置成沿着相对于移动现实捕捉装置的至少两个不同的成像方向来捕捉图像数据。
根据本发明的这个方面,该移动现实捕捉装置具有多个光指示器,其中,该移动现实捕捉装置被配置成:基于定位数据、LIDAR数据以及图像数据中的至少一个来确定探测数据。将所述光指示器中的各个光指示器指派给相对于移动现实捕捉装置固定的扫描区段,并且所述光指示器中的各个光指示器特别是基本实时地提供关于与光指示器的被指派的扫描区段有关的探测数据的质量参数的指示。
在一个实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成确定由指派的探测数据提供的空间分辨率参数(特别是LIDAR点密度或LIDAR点分布)作为各个扫描区段的质量参数。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成针对探测数据运行特征识别算法,并且基于特征识别算法来识别探测数据中的语义特征和/或几何特征,其中,关于质量参数的指示是基于所识别的语义特征和/或几何特征的。
在另一实施方式中,所述多个光指示器周向地布置在移动现实捕捉装置的侧表面上,使得所述多个光指示器中的各个光指示器在侧表面上的布置与光指示器的所指派的扫描区段相对应。
例如,所述多个光指示器是由单个灯(特别是LED)或者具有多个可单独控制的节段的导光环来具体实施的。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成,该质量参数的指示至少包括质量参数满足所定义的质量标准(特别是阈值)的指示、和/或质量参数无法满足所定义的质量标准的指示。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成,该质量参数的指示由彩色编码和/或闪烁编码来提供,该彩色编码和/或闪烁编码特别包括一系列清晰分开的单脉冲和/或强度脉动,即,连续衰落和增强的脉冲信号。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置为执行视觉定位算法,为此,该移动现实捕捉装置包括被配置成生成图像数据的定位摄像机。而且,该移动现实捕捉装置被配置成,所述多个光指示器的启用是与定位摄像机的图像捕捉速率相协调的,特别是使得所述多个光指示器仅在定位摄像机的快门关闭时才启用。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成,所述多个光指示器还提供彩色编码和/或闪烁编码,该彩色编码和/或闪烁编码特别包括一系列清晰分开的单脉冲和/或强度脉动,即,连续衰落和增强的脉冲信号。
例如,该彩色编码和/或闪烁编码指示移动现实捕捉装置的以下工作状况中的至少一个:装置准备就绪、定位初始化进行中、定位初始化完成、需要定位重新初始化、装置移动太快和/或太慢、由摄像机单元拍摄的图像、电池电量低以及与配套装置丢失。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动。该装置具有定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据。而且,该装置具有探测单元,该探测单元至少包括被配置成生成光检测和测距(LIDAR)数据的激光扫描器以及特别是摄像机,其中,该探测单元被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,生成用于确定环境的数字模型的探测数据。
另外,该移动现实捕捉装置具有引导单元,该引导单元被配置成提供从移动现实捕捉装置的当前位置朝向环境的区域的引导,并且该移动现实捕捉装置被配置成基于定位数据以及LIDAR数据中的至少一个来确定探测数据。
根据本发明的这个方面,该移动现实捕捉装置被配置成基于探测数据的分析和/或与环境的模型数据的比较来生成引导数据,该引导数据提供环境的需要附加探测数据的区域的位置。然后,该装置被配置成启用引导单元以提供从移动现实捕捉装置的当前位置到环境的需要附加探测数据的区域的引导。
在一个实施方式中,该环境的需要附加探测数据的区域是通过相对于所定义的质量标准对探测数据进行分析来确定的,所定义的质量标准用于确定具有不足数据质量的区域。
在另一实施方式中,该质量标准基于空间分辨率参数、特别是LDAR点密度或LIDAR点分布;和/或LIDAR数据的强度阈值参数。
在另一实施方式中,该模型数据基于先前采集的探测数据和/或预定义环境模型,特别是在环境是建筑物的情况下的建筑物信息模型(BIM)。例如,与模型数据的比较至少提供了探测数据缺失的区域的指示。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成针对探测数据运行特征识别算法,并且基于特征识别算法来识别探测数据中的语义特征和/或几何特征,以及基于所识别的语义特征和/或几何特征来生成引导数据。
在另一实施方式中,该探测单元被配置成将图像数据包含为探测数据的一部分,其中,该质量标准提供具有以下项中的至少一者的区域的标识:缺失的图像数据、分辨率不足的图像数据、图像清晰度不足的图像数据、具有涂抹图像的图像数据、强度不足的图像数据以及强度太高的图像数据,特别是饱和图像。
在另一实施方式中,该引导单元被配置成提供声学引导信号,该声学引导信号相对于移动现实捕捉装置的取向来引导操作员。
在另一实施方式中,该引导单元包括多个光指示器,所述多个光指示器被配置成提供视觉引导信号,该视觉引导信号相对于移动现实捕捉装置的取向来引导操作员。例如,所述多个光指示器周向地布置在移动现实捕捉装置的侧表面上,使得所述光指示器中的各个光指示器在侧表面上的布置与要指示的移动方向相对应。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成提供视觉编码和/或声学编码,例如用于提供以下项中的至少一者:期望转弯速度、角部的量的指示、距环境中的探测数据不足的区域的剩余距离的指示、以及用于移动移动现实捕捉装置的期望速度。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成基于用户输入来初始化引导数据的生成。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成基于指示移动现实捕捉装置的位置和/或移动方向的定位参数,例如与从探测数据导出的特征参数组合地,自动初始化引导数据的生成,其中,该特征参数指示当前测量周界的出口(特别是门)的位置。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动。
所述装置具有:定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据;激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束的扫描移动,并且基于扫描移动生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据;以及状态指示器,该状态指示器用于可视地指示移动现实捕捉装置的工作状况。
根据本发明的这个方面,该状态指示器周向地布置在移动现实捕捉装置的侧表面上,该侧表面限定了移动现实捕捉装置的竖立轴线,即,其中,该侧表面是绕竖立轴线周向布置的,并且状态指示器被配置成对于绕竖立轴线的所有观察方向呈现为相同的,即,与移动现实捕捉装置绕竖立轴线的旋转位置无关地,由状态指示器提供的相同信息在从垂直于竖立轴线的平面内观察移动现实捕捉装置时是可见的。
在一个实施方式中,该定位单元被配置为执行视觉定位算法,为此,该移动现实捕捉装置包括被配置成生成图像数据的定位摄像机,并且移动现实捕捉装置被配置成,该状态指示器的启用是与定位摄像机的图像捕捉速率相协调的,特别是使得状态指示器仅在定位摄像机的快门关闭时才发光。
在另一实施方式中,该状态指示器是由单个灯(特别是LED)来具体实施的,该单个灯是绕竖立轴线周向布置的,特别是其中,该单个灯位于与竖立轴线正交的同一平面中。
在另一实施方式中,该状态指示器被具体实施为导光环,该导光环是绕竖立轴线周向布置的。
在另一实施方式中,该状态指示器是借助于光纤环来具体实施的,该光纤环具有至少一个光耦合,特别是多个耦合,更特别为六个耦合,其中,该状态指示器被配置成在沿着光纤环距耦合位置的距离增加的情况下,沿着相对于竖立轴线的辐射方向发送的辐射与沿着光纤环发送的辐射的比率增加。
在另一实施方式中,该状态指示符被配置成借助于彩色编码和/或闪烁编码来提供移动现实捕捉装置的工作状况,该彩色编码和/或闪烁编码特别包括一系列清晰分开的单脉冲和/或强度脉动,即,连续衰落和增强的脉冲信号,更特别地其中,该编码是借助于绕竖立轴线运行的旋转编码来提供的。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种激光扫描器,该激光扫描器被配置成基于激光测量束来生成光检测和测距(LIDAR)数据,其中,该激光扫描器具有:基部;支承部,该支承部被安装在基部上并且可相对于基部旋转;以及旋转主体,该旋转主体使输出激光测量束以及激光测量束的返回部分偏转,该旋转主体被安装在支承部上并且可相对于支承部旋转。LIDAR数据的生成包括:支承部相对于基部的连续旋转以及旋转主体相对于支承部的连续旋转;以及激光测量束经由旋转主体的发射、以及激光测量束的经由旋转主体返回的部分的检测。
根据本发明的这个方面,该激光扫描器包括具有弯曲表面的基准部件,其中,该基准部件被配置并布置成使得因旋转主体相对于支承部的连续旋转而造成,该输出激光测量束可以在弯曲表面上生成轨迹。在沿着轨迹的不同轨迹位置处,生成输出激光测量束随着弯曲表面的不同入射角,这造成不同光部分根据轨迹位置沿着激光测量束的入射方向反向被散射。
在一个实施方式中,该弯曲表面向外(即,沿旋转主体的方向)拱起。
在另一实施方式中,该弯曲表面的顶部被配置成沿着轨迹(特别是在整个表面上)具有均匀的反射特性。另选地,该弯曲表面的顶部被配置成沿着轨迹具有可变的反射特性,特别是其中,至少沿着轨迹的一部分,将顶部配置成具有从高反射率到低反射率的过渡。
在另一实施方式中,基准部件被埋置在支承部的凹陷部中,特别是其中,凹陷部的侧壁被配置成充当辐射沼泽(swamp)。
在另一实施方式中,该基准部件是沿朝向基部(即,最低点位置)的方向相对于旋转主体布置的。
在另一实施方式中,在支承部中布置有使支承部相对于基部旋转的马达,并且弯曲表面是由马达的马达罩形成的。
在另一实施方式中,该基准部件是沿背对基部(即,最高点位置)的方向相对于旋转主体布置的。
在另一实施方式中,该激光扫描器包括另一基准部件,所述另一基准部件被配置并布置成使得因旋转主体相对于支承部的连续旋转而造成,该输出激光测量束可以在所述另一基准部件的表面上生成轨迹,并且在沿着轨迹的不同轨迹位置处,光的不同部分根据轨迹位置沿着激光测量束的入射方向反向散射。
例如,所述另一基准部件是沿朝向基部(即,最低点位置)的方向相对于旋转主体布置的,或者所述另一基准部件是沿背对基部(即,最高点位置)的方向布置的。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据。
根据本发明的这个方面,该移动现实捕捉装置包括如上所述的激光扫描器,其中,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间生成LIDAR数据。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动。
在此,该装置具有定位单元,该定位单元包括定位摄像机(特别是全局快门摄像机)并且特别是惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为借助于涉及由定位摄像机生成的定位图像数据的定位算法来确定移动现实捕捉装置的轨迹。而且,该现实捕捉装置具有:激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于该扫描移动生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据;以及细节摄像机,该细节摄像机作为定位摄像机具有较高的分辨率,特别是其中,该细节摄像机是彩色摄像机。
根据本发明的这个方面,该移动现实捕捉装置被配置成:通过定位摄像机连续生成定位图像数据,并且通过细节摄像机生成细节图像数据,其中,该细节图像数据是与连续生成定位图像数据的定位摄像机的采集速率相比以低速率来生成的。
在一个实施方式中,该定位单元包括三个(特别是全局快门)定位摄像机,其中,该细节摄像机以及所述三个定位摄像机是周向布置在移动现实捕捉装置的侧表面上的,该侧表面限定了移动现实捕捉装置的竖立轴线,即,其中,该侧表面是绕竖立轴线周向布置的。而且,所述三个定位摄像机中的两个定位摄像机位于与竖立轴线正交的单独平面中,并且特别具有相对于绕竖立轴线旋转的不同角定向。
特别地,所述三个定位摄像机中的两个定位摄像机以及细节摄像机位于与竖立轴线正交的同一平面中,其中,所述三个定位摄像机中的位于与竖立轴线正交的单独平面中的所述一个定位摄像机具有与细节摄像机相同的角定向。因此,该移动现实捕捉装置可以被配置成在考虑正交平面的分离的情况下,对图像数据运行立体摄影测量算法。
在另一实施方式中,该定位单元包括多个定位摄像机,特别是其中,所述多个定位摄像机被配置成并布置成对于定位单元的标称最小操作范围,所述多个定位摄像机中的各个定位摄像机皆具有与所述多个定位摄像机中的至少另一定位摄像机重叠的视场。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成根据定位图像数据和/或细节图像数据来生成全景图像,即,其中,将来自不同观察方向的单独图像拼接在一起以形成具有比单独图像更宽的视场的图像,例如其中,该移动现实捕捉装置被配置成生成360°全景图像。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成该细节图像数据和/或定位图像数据的生成是由以下项中的至少一者触发的:用户命令;移动参数,该移动参数特别指示移动现实捕捉装置的停顿;该移动现实捕捉装置沿着轨迹的位置和/或移动现实捕捉装置相对于轨迹的取向;以及恒定重复率。
在另一实施方式中,该定位摄像机的视场或者所述多个定位摄像机中的各个定位摄像机的视场至少为90°×120°。
在另一实施方式中,该细节摄像机的视场至少为80°×80°。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成确定用于色化由LIDAR数据表示的三维点云的数据,其中,出于将颜色信息包括至由LIDAR数据表示的三维点云的目的,对定位图像数据的至少一部分进行处理。
在另一实施方式中,该将颜色信息包括至三维点云的过程基于一种选择算法,该选择算法被配置成具体确定并选择定位图像数据中的单独图像的要被用于色化的图像区域,即,其中,仅使用包括要与三维点云中的点相匹配的图像点的子图像。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成以第一速率生成要在定位算法中涉及的定位图像数据;以及以第二速率生成用于色化由LIDAR数据表示的三维点云的定位图像数据,其中,该第二速率低于第一速率。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据;摄像机单元,该摄像机单元被配置成生成包括用于色化由LIDAR数据表示的三维点云的色化图像的图像数据;以及定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为借助于涉及由摄像机单元生成的图像数据的定位算法来确定移动现实捕捉装置的轨迹。
根据本发明的这个方面,该摄像机单元被配置成由所述摄像机单元中的同一摄像机以不同的速率来生成第一图像数据和第二图像数据,该第一图像数据被具体预见为用于色化由LIDAR数据表示的三维点云,并且以比第一图像数据更高的速率生成的第二图像数据被具体预见为是由定位算法使用的。
在一个实施方式中,该摄像机单元被配置成将第二图像数据生成为单色图像数据。
在另一实施方式中,该摄像机单元被配置成借助于摄像机的子采样读出模式来生成第二图像数据,与高分辨率读出模式相比,该子采样读出模式提供了增加的帧速率。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成确定用于色化由LIDAR数据表示的三维点云的数据,其中,将第一图像数据的至少一部分处理成用于色化,这包括具体确定并选择第一图像数据中的单独图像的要被用于色化的图像区域,即,其中,仅将包括要与三维点云中的点相匹配的图像点的子图像用于色化。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成通过被预见成生成第一图像数据和第二图像数据的同一摄像机来生成用于生成全景图像的第三图像数据,特别是其中,该移动现实捕捉装置被配置成生成全景图像,即,其中,将由摄像机单元从不同观察方向生成的单独图像拼接在一起以形成具有比单独图像更宽的视场的图像。
在另一实施方式中,该第一图像数据、第二图像数据以及第三图像数据中的至少两个图像数据源自摄像机的同一采集过程,其中,生成原始图像,并且摄像机单元被配置成借助于特别是在现场可编程门阵列(FPGA)或图形处理单元(GPU)上执行的对原始图像运行的图像压缩或子采样算法,来针对同一采集过程生成具有不同分辨率的图像数据。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:摄像机单元,该摄像机单元被配置成生成全景图像的图像数据,特别是其中,该摄像机单元被配置成生成全景图像,即,其中,将摄像机单元的来自不同观察方向的单独图像拼接在一起以形成具有比单独图像更宽的视场的图像;定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为借助于涉及由摄像机单元生成的图像数据的定位算法来确定移动现实捕捉装置的轨迹;以及激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据。
根据本发明的这个方面,该摄像机单元被配置成由摄像机单元中的同一摄像机以不同的速率来生成第一图像数据和第二图像数据,该第一图像数据被具体生成并存储用于生成全景图像,其中,该摄像机通过允许在第一公差范围内进行突然校正来调节用于生成第一图像数据的快门速度,该第一公差范围基本跨越摄像机的标称范围,并且以比第一图像数据更高的速率生成的第二图像数据被具体预见为是由定位算法使用的,其中,该摄像机通过仅允许在第二公差范围内进行逐步校正来调节生成第二图像数据的快门速度,该第二公差范围小于第一公差范围并且被具体调谐成定位单元的工作范围。
在一个实施方式中,生成第一图像数据和第二图像数据的摄像机是滚动快门摄像机,并且移动现实捕捉装置包括:运动确定单元,该运动确定单元特别具有IMU,该运动驱动单元被配置成确定指示移动现实捕捉装置的运动的运动参数;以及补偿单元,该补偿单元被配置成通过对被采集用于生成第二图像数据的初始图像进行校正来生成第二图像数据,其中,通过考虑运动参数来校正初始图像的因滚动快门而造成的运动模糊。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动。该移动现实捕捉装置还具有壳体,该壳体包围内部空间,其中,该内部空间具有:无旋转部分的第一区域;以及包括旋转部分的第二区域,该旋转部分被配置成提供激光测量束的扫描移动以用于生成光检测和测距(LIDAR)数据。
根据本发明的这个方面,该装置具有冷却系统,该冷却系统具有风扇单元、使外部空气进入第一区域中的空气入口、以及将空气(即,越过空气入口进入的空气)从第一区域转送到第二区域中的气道。
在一个实施方式中,该冷却系统包括两级过滤系统,该两级过滤系统具有:第一过滤器,特别是至少为防雨过滤器,该第一过滤器被布置在空气入口处并且将内部空间与周围环境分隔开;以及第二过滤器,该第二过滤器被布置在内部空间中并且将内部空间分隔成脏内区与净内区,该脏内区在第一过滤器与第二过滤器之间位于第二过滤器的上游,并且净内区在第二过滤器与用于将空气释放到周围环境中的空气出口之间位于第二过滤器的下游。
在另一实施方式中,该第一过滤器具有比第二过滤器更粗的过滤器细度。
特别地,该两级过滤系统具有模块化设计,这提供第一过滤器和/或第二过滤器的模块化移除,例如其中,该第一过滤器和/或第二过滤器被配置成是可水洗的和/或可经真空吸尘器清洁的。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置具有过滤器监测系统,该过滤器监测系统被配置成特别地基于对流经两级过滤系统的空气的空气阻力的确定来监测两级过滤系统的污染水平。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括风扇控制单元,该风扇控制单元被配置成控制用于生成使外部空气进入第一区域中的气流的风扇,其中,该风扇控制单元被配置成基于两级过滤系统的所确定的状态(特别是基于第一过滤器和第二过滤器中的至少一个过滤器的污染水平的阈值)、和/或基于两级过滤系统中的过滤器缺失的检测,来防止气流的生成。
在另一实施方式中,该第一区域和第二区域分别包括定子或转子,该定子或转子被配置成在第一区域与第二区域之间提供气道,其中,该定子和转子均在径向支柱之间具有环形段狭缝,该环形段狭缝在转子和定子的至少一些相对旋转位置打开第一区域与第二区域之间的通风口。
在另一实施方式中,该冷却系统包括基于过压的空气出口(特别是单向阀)和/或空气出口被配置成通过借助于过滤器单元使来自外部的空气回流来保护内部空间不受污染,特别是其中,该过滤器单元包括与第一过滤器或第二过滤器相同类型的过滤器。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括用于引导空气的装置,该用于引导空气的装置将空气从第一区域单独引导到内部空间的不同区域中,例如将空气单独引导至第二区域和包括移动现实捕捉装置的计算处理器的冷却肋片的区域。
在另一实施方式中,该第二区域包括以下项中的至少一者:LIDAR传感器、使激光测量束偏转的偏转光学器件、以及发射激光测量束的激光发射器。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置具有定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据。
在另一实施方式中,将旋转部分关联至激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束的作为相对于两个旋转轴线的扫描移动的扫描移动,并且基于扫描移动生成用于生成三维点云的LIDAR数据。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:壳体,该壳体包围内部空间,其中,该内部空间包括旋转组件,该旋转组件被配置成进行旋转并且基于旋转,提供激光测量束的扫描移动以用于生成光检测和测距(LIDAR)数据。
根据本发明的这个方面,用于提供激光测量束的扫描移动的旋转组件还被配置成提供气流的生成以驱动移动现实捕捉装置的空气冷却系统,特别是其中,该旋转组件配备有转子叶片。
在一个实施方式中,该旋转组件驱动与周围环境隔绝的内部空气循环,并且包括对经过空气进行冷却的冷却区段。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置具有空气入口,并且冷却系统被配置成该旋转组件的旋转使经由空气入口进入的外部空气流动。
在另一实施方式中,该旋转组件配备有转子叶片,该旋转组件被布置在以下区域中:该区域具有将空气供应到区域中的气道的空气入口和从该区域移除空气的空气出口,并且旋转叶片被配置并且布置成因旋转组件的旋转而造成,该旋转叶片分别通过入口或出口,以便分别在入口或出口处生成压力梯度,该压力梯度将空气从入口向出口驱动。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:同时定位和地图构建(SLAM)单元,该SLAM单元特别包括惯性测量单元(IMU),该SLAM单元被配置成生成SLAM数据并且基于SLAM数据,生成环境的三维地图以及移动现实捕捉装置在三维地图中的轨迹。而且,该现实捕捉装置具有探测单元,该探测单元至少包括激光扫描器以及特别是摄像机,其中,该探测单元被配置成在移动现实捕捉装置移动期间生成环境的探测数据。
根据本发明的这个方面,该移动现实捕捉装置具有数据评估单元,该数据评估单元被配置成对移动现实捕捉装置在三维地图内的采集位置与三维地图中的要从采集位置进行探测的区域之间的几何关系执行评估,其中,该移动现实捕捉装置被配置成通过考虑对几何关系的评估来控制探测数据的生成。
在一个实施方式中,该SLAM单元被配置成包含视觉同时定位和地图构建(VSLAM)以用于生成三维地图,和/或SLAM单元被配置成包含基于LIDAR的同时定位和地图构建(LIDAR-VSLAM)以用于生成三维地图。例如,该移动现实捕捉装置被配置成通过考虑对几何关系的评估来选择SLAM数据的至少一部分作为探测数据,更特别地,其中,该移动现实捕捉装置被配置成将SLAM数据中的未被选择为探测数据的至少一部分删除。
在另一实施方式中,该数据评估单元还被配置成根据几何关系来对探测数据进行质量评定,该质量评定基于以下项中的至少一项:三维地图中的要探测的区域的探测数据的预期空间分辨率、用于生成三维地图中的要探测的区域的探测数据的所检测到的探测信号的预期信号强度、三维地图中的要探测的区域的探测数据的预期信噪比,该三维地图中的要被探测以用于生成探测数据的区域的表面上的探测辐射的预期入射角、以及焦距和移动现实捕捉装置与三维地图中的要探测的区域之间的预期距离的比较。
在另一实施方式中,该数据评估单元被配置成基于三维地图来对SLAM数据进行质量评定,其中,该移动现实捕捉装置被配置成通过考虑针对三维地图中的同一区域的SLAM数据的质量评定与针对探测数据的质量评定的比较,来控制探测数据的生成。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成特别是实时地通过考虑与三维地图的要探测的区域的多次采集的采集位置相关联的几何关系的评估,来执行与所述多次采集相关联的所采集的探测数据之间的比较,以及基于该比较删除采集的探测数据的至少一部分。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成通过考虑对几何关系的评估,来选择和/或自适应地控制探测单元的用于生成探测数据的数据采集模式。
在另一实施方式中,该探测单元包括激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束的扫描移动,并且基于扫描移动生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,以及移动现实捕捉装置被配置成选择和/或自适应地控制以下项中的至少一者:激光扫描器的点重复率、以及扫描移动的移动参数,特别是激光测量束相对于一个旋转轴线和/或两个旋转轴线的旋转速度。
在另一实施方式中,该探测单元包括细节摄像机,特别是其中,该SLAM单元被配置为包括VSLAM,并且细节摄像机具有比SLAM单元的VSAL摄像机更高的分辨率,并且移动现实捕捉装置被配置成选择和/或自适应地控制以下项中的至少一者:细节摄像机的快门速度、该细节摄像机的曝光时间、以及细节摄像机的曝光速率。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:同时定位和地图构建(SLAM)单元,该SLAM单元特别包括惯性测量单元(IMU),该SLAM单元被配置成生成SLAM数据并且基于SLAM数据生成环境的三维地图以及移动现实捕捉装置在三维地图中的轨迹;探测单元,该探测单元至少包括激光扫描器以及特别是摄像机,其中,该探测单元被配置成在移动现实捕捉装置移动期间生成环境的探测数据。
根据本发明的这个方面,该移动现实捕捉装置还具有数据评估单元,该数据评估单元被配置成基于三维地图来对SLAM数据进行质量评定,其中,该移动现实捕捉装置被配置成通过考虑对SLAM数据的质量评定来控制探测数据的生成。
在一个实施方式中,对SLAM数据的质量评定基于以下项中的至少一项:由三维地图中的区域的SLAM数据提供的空间分辨率、由三维地图中的区域的SLAM数据提供的强度水平、由三维地图中的区域的SLAM数据提供的信噪比、该移动现实捕捉装置的用于生成SLAM数据的采集位置与三维地图中的由SLAM数据捕捉的区域之间的几何关系、以及视觉SLAM(VSLAM)摄像机的焦距和移动现实捕捉装置与三维地图中的由VSLAM摄像机捕捉的区域之间的距离的比较。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成基于SLAM数据的质量评定,删除三维地图中的区域的由探测单元捕捉的探测数据。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成通过考虑对SLAM数据的质量评定,来选择和/或自适应地控制探测单元的用于生成探测数据的数据采集模式。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成通过用户输入来启用探测数据的生成。
在另一实施方式中,该探测单元包括细节摄像机,特别是其中,该SLAM单元被配置为包括VSLAM,并且细节摄像机具有比SLAM单元的VSLAM摄像机更高的分辨率。该探测单元具有突发模式,该突发模式可由用户输入来启用,以及在突发模式下,该细节摄像机连续生成用于摄影测量算法的图像数据,例如其中,该突发模式的持续时间可根据用户输入来控制。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:探测单元,该探测单元至少包括激光扫描器以及特别是摄像机,其中,该探测单元被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,生成环境的用于生成三维点云的探测数据;以及定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据。
根据本发明的这个方面,该现实捕捉装置具有:边缘计算功能,该边缘计算功能被配置成基于探测数据来生成环境的三维矢量文件模型,特别是网格;以及特别是无线的数据接口,该数据接口被配置成向单独的接收装置提供包括探测数据和三维矢量文件模型的数据流,其中,该移动现实捕捉装置被配置成基于优先化算法来生成并提供数据流,该优先化算法被配置成使三维矢量文件模型的数据的流传输优先于探测数据的流传输。
在一个实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成特别地基于所识别的语义特征和/或几何特征,删除探测数据的至少一部分。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成在三维矢量文件模型的视图中将探测数据中的至少一部分标记为多余的,特别是与三维矢量文件模型中的表面相关联的探测数据。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成在生成数据流时,省略被标记为多余的探测数据。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成基于三维矢量文件模型来进行所采集的探测数据的质量评定,以及通过考虑对探测数据的质量评定,来控制探测数据的生成。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成通过执行对移动现实捕捉装置在三维矢量文件模型内的采集位置与三维矢量文件模型中的要从采集位置进行探测的区域之间的几何关系的评估,来控制探测数据的生成。例如,该移动现实捕捉装置还被配置成根据几何关系来对探测数据进行质量评定。
在另一实施方式中,根据几何关系对采集的探测数据的质量评定或者对探测数据的质量评定分别基于以下项中的至少一者:由探测数据提供的空间分辨率、用于生成探测数据的探测信号的信号强度、由探测数据提供的信噪比、由三维矢量文件模型的表面表示的表面上的探测辐射的入射角、以及焦距和移动现实捕捉装置与三维矢量文件模型内的点之间的距离的比较。
在另一实施方式中,该三维矢量文件模型是具有固定网格尺寸的网格,例如其中,该移动现实捕捉装置被配置成可以设定网格尺寸。
在另一实施方式中,该三维矢量文件模型是具有可变网格尺寸的网格,例如其中,该网格尺寸自动适合于所识别的语义特征和/或几何特征的表示,或者基于采集的探测数据的质量评定。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:同时定位和地图构建(SLAM)单元,该SLAM单元特别包括惯性测量单元(IMU),该SLAM单元被配置成生成SLAM数据并且基于SLAM数据,生成环境的三维地图以及移动现实捕捉装置在三维地图中的轨迹,其中,该三维地图是通过对环境中的允许相互链接SLAM数据的多个特征进行标识来生成的。
根据本发明的这个方面,该移动现实捕捉装置包括特征跟踪器,该特征跟踪器被配置成在移动现实捕捉装置沿着轨迹的不同位置处,确定所述多个特征的子集的位置数据。针对移动现实捕捉装置沿着轨迹的所述不同位置中的各个位置,该对应的位置数据提供与移动现实捕捉装置沿着轨迹的对应位置相对的特征子集之间的相对位置关系。而且,该移动现实捕捉装置被配置成通过调用位置数据中的至少一部分,来重新初始化SLAM单元以用于继续三维地图的生成。
在一个实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成通过调用以下项来重新初始化SLAM单元:已经针对移动现实捕捉装置沿着轨迹的最后一个(特别是最新的)位置确定的位置数据,或者与移动现实捕捉装置沿着轨迹的最新位置相对应的一系列位置数据。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置具有边缘计算功能,该边缘计算功能被配置成借助于基于当前SLAM数据的三维模型与基于先前SLAM数据的三维模型的比较,来确定移动现实捕捉装置的当前位置,其中,该移动现实捕捉装置被配置成基于确定的当前位置来选择位置数据以重新初始化SLAM单元。例如,该移动现实捕捉装置被配置成基于SLAM数据来生成环境的三维模型(特别是矢量文件模型),以及对三维模型运行特征识别算法,并且基于特征识别算法来识别语义特征和/或几何特征。另外,该移动现实捕捉装置被配置成将识别的语义特征和/或几何特征中的至少一部分指派给移动现实捕捉装置沿着轨迹的不同位置的位置数据,以及基于识别的语义特征和/或几何特征来确定沿着轨迹的当前位置。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置具有引导单元,该引导单元被配置成提供从移动现实捕捉装置的当前位置朝向期望位置的引导。在此,该移动现实捕捉装置被配置成:特别是基于所识别的语义特征和/或几何特征来确定由SLAM数据生成的三维地图内或三维模型内的当前位置,借助于引导单元来提供从当前位置到轨迹上的确定位置数据的目标位置的引导,以及基于为了目标位置确定的位置数据来重新初始化SLAM单元。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成具有内置位置确定单元,该内置位置确定单元用于生成定位数据或者从外部位置确定单元接收定位数据,其中,该位置确定单元基于以下项中的至少一者:借助于无线信号(特别是无线LAN信号)的三角测量、射频定位、以及全球导航卫星系统(GNSS)。而且,该移动现实捕捉装置被配置成基于位置确定单元的定位数据来选择位置数据以重新初始化SLAM单元,或者借助于引导单元来提供从由定位数据提供的当前位置到轨迹上的确定位置数据的目标位置的引导。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种激光扫描器,该激光扫描器被配置成基于激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动来生成光检测和测距(LIDAR)数据。该激光扫描器具有:盖子,特别是对可见光不透明的盖子,该盖子包围激光扫描器的移动部分,使得在扫描移动期间,该激光测量束在不同的贯穿点通过盖子;角度确定单元,该角度确定单元被配置成提供角度确定数据,该角度确定数据用于确定激光测量束的发射轴线相对于所述两个旋转轴线的取向;以及数据存储器,该数据存储器存储有基于样条的校正参数,该基于样条的校正参数校正角度确定数据的因盖子而造成的偏移。
在一个实施方式中,该激光扫描器被配置成特别是实时地根据由校正参数提供的偏移来校正角度确定数据。
在另一实施方式中,该校正参数被存储为查找表或者采用校正矩阵的形式。
在另一实施方式中,该盖子的表面具有纽结(kink),其中,在扫描移动期间,该激光测量束通过纽结。
在另一实施方式中,该盖子具有半球端头部分,该半球端头部分并入圆筒形壳中,例如其中,该激光扫描器被配置成基于激光测量束穿过半球端头部分的取向和激光测量束穿过圆筒形壳的取向来生成LIDAR数据。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种系统,该系统具有一种移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动。该移动现实捕捉装置具有:定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据;激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据;以及摄像机,该摄像机被配置成捕捉图像数据。
而且,该系统包括配套装置,该配套装置被特别地具体实施为智能手机、平板电脑或个人计算机,其中,该移动现实捕捉装置和配套装置被配置为进行服务器-客户端通信。该系统被配置成将服务器-客户端通信的访问数据(特别是服务器的服务集标识符(SSID)和密码)编码成矩阵条形码,特别是QR码。该移动现实捕捉装置和/或配套装置被配置成捕捉矩阵条形码的图像并且从图像解码矩阵条形码以建立服务器-客户端通信。
在一个实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成充当服务器-客户端通信的服务器,并且该系统包括显示矩阵条形码的标签,特别是其中,该标签被附接至移动现实捕捉装置的组成部分。
在另一实施方式中,该配套装置被配置成在显示器上显示矩阵条形码,其中,该移动现实捕捉装置被配置成特别是自动地识别对包括矩阵条形码的图像的采集,该图像是由摄像机捕捉的,从图像解码矩阵条形码,以及在解码矩阵条形码时,建立服务器-客户端通信。
例如,该配套装置被配置成充当服务器-客户端通信的服务器,或者识别可用通信网络的访问数据,并且将可用通信网络的访问数据编码成矩阵条形码。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括定位摄像机,该定位摄像机是由定位单元使用的,该定位摄像机被配置成通过包含定位摄像机的摄像机图像来生成定位数据,并且特别地生成用于生成三维地图的地图构建数据。该移动现实捕捉装置还包括细节摄像机,该细节摄像机具有比定位摄像机高的分辨率,并且移动现实捕捉装置被配置成借助于细节摄像机来捕捉矩阵条形码的图像。例如,该移动现实捕捉装置可以被配置成可以由用户手动触发捕捉矩阵条形码的图像。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种包括程序代码的计算机程序产品,该程序代码被存储在机器可读介质上或者通过包括程序代码段的电磁波来具体实施并且具有计算机可执行指令,该计算机可执行指令特别是当运行在根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置的配套装置上时,至少执行以下步骤:
·从数据库读取输入数据,该输入数据包括:用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据;该移动现实捕捉装置的激光扫描器的光检测和测距(LIDAR)数据,其中,该LIDAR数据是已经在移动现实捕捉装置沿着轨迹移动期间生成的并且基于激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动;以及被布置在移动现实捕捉装置的侧表面上的摄像机单元的图像数据,该侧表面限定了移动现实捕捉装置的竖立轴线,即,其中,该侧表面是绕竖立轴线周向布置的,其中,该图像数据已经在移动现实捕捉装置沿着轨迹移动期间被生成,特别是其中,该摄像机单元提供覆盖绕竖立轴线至少120°、特别为至少180°、更特别为360°的视野的图像数据,
·基于输入数据来生成环境的三维模型,特别是三维点云或者三维矢量文件模型,
·生成图像数据与三维模型的链接,使得图像数据中的单独图像可与这些单独图像在三维模型内的捕捉位置相关,
·提供缩略图表示,其中,该图像数据中的单独图像的至少一部分被表示为缩略图,
·接收对所述缩略图中的一个缩略图的选择,以及
·利用与选择的缩略图相关联的单独图像在三维模型内的捕捉位置的指示,来提供三维模型的表示,特别是三维表示。
在一个实施方式中,该三维模型的表示包括轨迹的至少一部分,特别是轨迹的直至与所选择的缩略图相关联的轨迹位置的部分。
在另一实施方式中,该缩略图表示是基于采用二维或三维网格的一群缩略图的。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种用于对基础设施(特别是建筑物或设施、更特别是经常面临往来人员和/或车辆的区域)内的对象进行检测的监控装置。
该监控装置包括激光扫描器,该激光扫描器被配置成执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动生成用于生成基础设施的三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据。而且,该监控装置具有:摄像机单元,该摄像机单元被配置成沿着相对于监控装置的至少两个不同的成像方向来捕捉图像数据;以及对象检测器,该对象检测器被配置成基于LIDAR数据和图像数据中的至少一个,来对被监控的基础设施内的对象进行检测。
根据本发明的这个方面,该监控装置被配置成当由对象检测器检测到对象时,自动地从低频捕捉模式切换成高频捕捉模式,其中,与低频捕捉模式相比,在高频捕捉模式下,增加以下参数中的至少一个参数:激光扫描器的点重复率、该激光测量束相对于所述两个旋转轴线中的至少一个旋转轴线的旋转速度、以及摄像机单元的摄像机的曝光速率。
在一个实施方式中,该监控装置包括:基部,该基部支承激光扫描器;以及盖子,特别是对于可见光不透明的盖子,该盖子被安装在基部上,使得盖子和基部包围激光扫描器的所有移动部分,使得从外部接触不到移动部分。
在另一实施方式中,该监控装置被配置成通过考虑LIDAR数据来生成基础设施的三维模型(特别是三维点云和/或三维矢量文件模型),和/或根据图像数据生成全景图像,即,其中,将摄像机单元的不同观察方向的单独图像拼接在一起以形成具有比单独图像更宽的视场的图像,特别是其中,该移动现实捕捉装置被配置成生成360°全景图像。
在另一实施方式中,该监控装置被配置成生成数据流并且借助于特别是无线和/或有线数据接口将数据流提供给单独的接收装置。例如,该数据流包括LIDAR数据、图像数据、三维模型的模型数据以及全景图像的图像数据中的至少一者。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种用于对基础设施(特别是建筑物或设施、更特别是经常面临往来人员和/或车辆的区域)内的对象进行检测的监控装置,该监控装置包括:激光扫描器,该激光扫描器被配置成执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动生成用于生成基础设施的三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据;摄像机单元,该摄像机单元被配置成沿着相对于监控装置的至少两个不同成像方向来捕捉图像数据;以及对象检测器,该对象检测器被配置成基于LIDAR数据和图像数据中的至少一个来对被监控的基础设施内的对象进行检测。
根据本发明的这个方面,该监控装置被配置成生成数据流并且借助于特别是无线和/或有线数据接口将包括LIDAR数据和图像数据的数据流提供给单独的接收装置,并且当由对象检测器检测到对象时,自动地从低数据模式切换成高数据模式,其中,与低数据模式相比,在高数据模式下增加数据流中的数据量。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种用于对基础设施(特别是建筑物或设施、更特别是经常面临往来人员和/或车辆的区域)内的对象进行检测的监控装置,该监控装置包括:激光扫描器,该激光扫描器被配置成执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动生成用于生成基础设施的三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据;摄像机单元,该摄像机单元被配置成沿着相对于监控装置的至少两个不同的成像方向来捕捉图像数据;以及对象检测器,该对象检测器被配置成基于LIDAR数据和图像数据中的至少一个,来对被监控的基础设施内的对象进行检测。
根据本发明的这个方面,该监控装置被配置成通过考虑LIDAR数据来生成基础设施的三维模型,特别是三维点云和/或三维矢量文件模型。该对象检测器被配置成基于三维模型来检测对象,特别是其中,该对象检测器被配置成针对三维模型运行特征识别算法,并且基于特征识别算法来识别语义特征和/或几何特征。
通常,上述监控装置中的任一监控装置的摄像机单元可以包括视觉成像摄像机和热成像摄像机中的至少一者。
特别地,该摄像机单元包括具有彼此不同的观察方向的两个视觉成像摄像机,其中,所述两个视觉成像摄像机中的各个视觉成像摄像机皆具有至少180度的视场,并且所述两个视觉摄像机是绕激光扫描器周向布置的。例如,所述两个视觉成像摄像机被布置在绕激光扫描器并且限定中心环形轴的外环上,其中,所述两个视觉成像摄像机相对于绕中心环形轴的角间距为150度至180度。
摄像机单元还可以包括具有彼此不同的观察方向的四个热成像摄像机,其中,所述四个热成像摄像机中的各个热成像摄像机皆具有至少80度的视场,并且所述四个热成像摄像机均是绕激光扫描器周向布置的。例如,所述四个热成像摄像机被布置在绕激光扫描器并且限定中心环形轴的外环上,其中,所述四个热成像摄像机是以相对于绕中心环形轴的旋转的均匀角间距来彼此分隔开的。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种用于对基础设施(特别是建筑物或设施、更特别是经常面临往来人员和/或车辆的区域)内的对象进行检测的监控装置,该监控装置包括:激光扫描器,该激光扫描器被配置成执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动生成用于生成基础设施的三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据;两个视觉成像摄像机,其具有彼此不同的观察方向,其中,所述两个视觉成像摄像机中的各个视觉成像摄像机皆具有至少180度的视场,并且所述两个视觉摄像机是绕激光扫描器周向布置的;四个热成像摄像机,其具有彼此不同的观察方向,其中,所述四个热成像摄像机中的各个热成像摄像机皆具有至少80度的视场,并且所述四个热成像摄像机均是绕激光扫描器周向布置的;以及特别是无线和/或有线数据接口,该数据接口被配置成向单独的接收装置提供包括视觉成像摄像机和热成像摄像机的LIDAR数据和图像数据的数据流。
在一个实施方式中,该监控装置包括:高动态范围(HDR)摄像机,特别是单曝光HDR摄像机;和/或多光谱摄像机,特别是高光谱摄像机;和/或3D摄像机。
3D摄像机被配置为进行范围成像(range imaging),这是被用于生成示出从通常与某种类型的传感器装置相关联的特定点到场景中的点的距离的2D图像的技术集合的名称。所得到的图像(范围图像)具有与距离相对应的像素值。如果被用于生成范围图像的传感器被适当地校准,则可以直接以物理单位(诸如,米)给出像素值。
特别地,可以用3D摄像机来取代激光扫描器。在另一实施方式中,所述两个视觉成像摄像机被布置在绕激光扫描器并且限定中心环形轴的外环上,其中,所述两个视觉成像摄像机相对于绕中心环形轴的角间距为150度至180度。
在另一实施方式中,所述四个热成像摄像机被布置在绕激光扫描器并且限定中心环形轴的外环上,其中,所述四个热成像摄像机是以相对于绕中心环形轴的旋转的均匀角间距来彼此分隔开的。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据;以及激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据。
根据本发明的这个方面,该移动现实捕捉装置具有插座,该插座具有凹陷部,该凹陷部用于沿着贯穿轴线容纳移动现实捕捉装置的附加组件的插脚。而且,该装置具有锁定机构,其中,该锁定机构被配置成在作为锁定机构的基本位置的锁定位置中,将锁定主体朝向贯穿轴线径向向内推动,以便接合插脚的凹部,并且通过在沿着贯穿轴线的方向上推动接触部件而使得锁定主体能够径向脱离,这允许插脚能够被释放。
在一个实施方式中,该锁定机构包括至少三个锁定主体。
例如,锁定装置被配置为旋转主体,特别是作为球体或椭圆体、梯形、棱锥、具有圆角的梯形、或者具有圆角的棱锥。
在另一实施方式中,该凹陷部具有绕贯穿轴线形成的旋转体形式,并且接触部件被布置在绕贯穿轴线的圆周上。
在另一实施方式中,该锁定机构包括滑动部件,该滑动部件被配置为可沿着贯穿轴线轴向移动,其中,沿平行于贯穿轴线的锁定方向推动或拖拉滑动部件使锁定主体的径向移动范围最小化,使得将锁定主体朝向贯穿轴线径向向内推动。而且,锁定机构被配置成当在沿着贯穿轴线的方向上推动接触部件时,该滑动部件沿与锁定方向相反的释放方向移动,这因滑动部件的位移而释放空间并由此使得锁定主体能够径向脱离。
在另一实施方式中,该滑动部件具有接触表面,该接触表面在锁定位置与锁定主体相接触,使得锁定主体被按压在滑动部件的接触表面与接触部件的接触表面之间,其中,该锁定机构被配置成当在沿着贯穿轴线的方向上推动接触部件时,该锁定主体和接触部件沿该相同方向被推动,直到锁定主体可以径向脱离。
在另一实施方式中,该锁定机构包括预应力部件,特别是预应力弹簧,该预应力部件维持基本位置,即,该滑动部件在锁定位置中的位置。
而且,本发明涉及一种用于将附加组件连接至如上所述的具有锁定机构的移动现实捕捉装置的连接器。该连接器具有插脚,该插脚被配置为插入插座中,其中,该插脚具有绕插脚轴线的周向连续凹部,该插脚被预见为在锁定位置中与贯穿轴线平行或同轴,并且其中,该凹部被具体预见为容纳锁定机构的锁定主体。而且,该连接器具有释放机构,该释放机构被配置成在锁定位置中在沿着贯穿轴线的方向(即,沿着插脚轴线的方向)上推动接触部件。
在一个实施方式中,该释放机构具有推动部件,该推动部件用于沿着贯穿轴线推动接触部件,其中,该推动部件被配置成沿着插脚轴线相对于插脚轴向可移动,其中,该推动部件相对于插脚的轴向移动范围允许接触部件进行足够位移以使锁定主体从凹部径向脱离。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成定位数据,并且基于定位数据来确定移动现实捕捉装置的轨迹;以及探测单元,该探测单元至少包括被配置成生成光检测和测距(LIDAR)数据的激光扫描器以及特别是摄像机,其中,该探测单元被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,生成用于确定环境的数字模型的探测数据。
根据本发明的这个方面,该移动现实捕捉装置被配置成根据移动现实捕捉装置的移动参数,来设定用于生成探测数据的数据采集模式。
在一个实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成,该数据采集模式的设定涉及改变用于生成探测数据的数据采集速率和/或改变由探测数据表示的空间分辨率设定。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成随着移动现实捕捉装置沿着轨迹的增加速度,来增加用于生成探测数据的数据采集速率。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成根据轨迹的变化(即,根据轨迹的梯度)来设定数据采集模式。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成根据移动现实捕捉装置沿着轨迹的速度阈值来设定数据采集模式。例如,该移动现实捕捉装置具有停顿采集模式,该停顿采集模式例如用于以最大化数据量为代价来提供最大数据质量,其中,当移动现实捕捉装置的速度下降到速度阈值以下时,使停顿采集模式自动启用。
在另一实施方式中,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束的扫描移动,并且基于扫描移动生成LIDAR数据,并且移动现实捕捉装置被配置成通过选择和/或自适应地控制以下项中的至少一者来设定数据采集模式:激光扫描器的点重复率、以及扫描移动的移动参数,特别是激光测量束相对于一个旋转轴线和/或两个旋转轴线的旋转速度。
在另一实施方式中,该探测单元包括摄像机,并且移动现实捕捉装置被配置成通过选择和/或自适应地控制以下项中的至少一者来设定数据采集模式:摄像机的快门速度、该摄像机的曝光时间、以及摄像机的曝光速率。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成定位数据,并且基于定位数据来确定移动现实捕捉装置的轨迹;探测单元,该探测单元至少包括被配置成生成光检测和测距(LIDAR)数据的激光扫描器以及特别是摄像机,其中,该探测单元被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,生成用于确定环境的数字模型的探测数据。
根据本发明的这个方面,该移动现实捕捉装置包括无线电信号模块,特别是无线局域网(WLAN)模块,该无线电信号模块被配置成测量无线电信号的信号强度,其中,该移动现实捕捉装置被配置成确定无线电信号的信号强度(该无线电信号可沿着移动现实捕捉装置的轨迹获得),并且提供包括无线电信号的一系列所确定的信号强度的数据集,其中,将各个信号强度与移动现实捕捉装置沿着轨迹的位置相关联。
在一个实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成分析数据集,并且基于该分析来生成环境的信号接收地图,将环境的分类设置成不同的无线电信号接收区域,其中,将信号强度值(特别是均值或中值)与所述接收区域中的各个接收区域相关联。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成借助于三角测量算法来分析数据集,并且基于分析来生成包括环境内的无线电信号发送器的位置的地图。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种包括程序代码的计算机程序产品,该程序代码被存储在机器可读介质上或者通过包括程序代码段的电磁波来具体实施并且具有计算机可执行指令,该计算机可执行指令特别是当在根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置的配套装置上运行时,至少执行以下步骤:
·从数据库读取输入数据,该输入数据包括:用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据、该移动现实捕捉装置的激光扫描器的光检测和测距(LIDAR)数据,其中,该LIDAR数据已经在移动现实捕捉装置沿着轨迹移动期间生成并且是基于激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动的;以及被布置在移动现实捕捉装置的侧表面上的摄像机单元的图像数据,该侧表面限定了移动现实捕捉装置的竖立轴线,即,其中,该侧表面是绕竖立轴线周向布置的,其中,该图像数据已经在移动现实捕捉装置沿着轨迹移动期间被生成,特别是其中,该摄像机单元提供覆盖绕竖立轴线至少120°、特别为至少180°、更特别为360°的视野的图像数据,
·生成全景图像数据,提供沿着轨迹的全景图像,使得存在连续沿着轨迹的全景图像,该全景图像作为以下图像:在图像中,将摄像机单元的不同观察方向的单独图像拼接在一起以形成具有比单独图像更宽的视场的图像,特别是其中,该全景图像提供绕竖立轴线的360°视场,以及
·提供全景图像数据的可变显示,其中,当沿着轨迹移动时,全景图像在移动期间连续改变。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据;激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据;以及摄像机单元,该摄像机单元被布置在移动现实捕捉装置的侧表面上,该侧表面限定了移动现实捕捉装置的竖立轴线,即,其中,该侧表面是绕竖立轴线周向布置的,其中,该摄像机单元被配置成提供覆盖绕竖立轴线多于180°、特别为360°的视野的图像数据。
在一个实施方式中,该摄像机单元包括多个摄像机,所述多个摄像机是周向布置在侧表面上的,并且移动现实捕捉装置被配置成根据图像数据生成全景图像,即,其中,将所述多个摄像机的单独图像拼接在一起以形成具有比单独图像更宽的视场的图像。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置为通过涉及以下项中的至少一者来进行同时定位和地图构建(SLAM)以生成环境的三维地图:IMU(IMU-SLAM)的数据;该摄像机单元的用于视觉同时定位和地图构建(VSLAM)的图像数据;以及基于LIDAR的同时定位和地图构建(LIDAR-SLAM)的LIDAR数据。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成基于LIDA数据以及摄像机单元的图像数据来生成色化三维点云。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成生成环境的三维矢量文件模型,特别是网格。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置为自适应地设定以下项中的至少一者:通过自适应地设定所述两个旋转轴线中的至少一个旋转轴线的至少两个不同的旋转速率和/或通过自适应地设定至少两个不同点采集速率来生成LIDAR数据;生成要被用于全景图像的图像数据,特别是由摄像机单元的摄像机提供的图像数据;生成要被用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的图像数据;以及生成要被用于色化三维点云的图像数据,特别是由摄像机单元的摄像机提供的图像数据。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括附接单元,该附接单元用于将附件装置附接至移动现实捕捉装置。该附接单元具有:具有插座的固定单元,该插座被配置成容纳插座的配对物,并且特别是以维持配对物相对于插座的特别是预定的取向的方式来固定插座中的配对物;以及无线数据总线,该无线数据总线被配置成提供附件装置与移动现实捕捉装置之间的单向或双向数据传递。
例如,固定单元包括以下项中的至少一者:磁体、钩环扣件的一部分、插入式连接的凹形部分或凸形部分、以及夹具。
在另一实施方式中,该附接单元具有感应式电力交换单元,该感应式电力交换单元被配置成从移动现实捕捉装置向由固定单元固定的附件装置供电,和/或从被固定的附件装置向移动现实捕捉装置供电。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括感测单元,该感测单元被配置成:检测由无线数据总线进行无线数据传递的范围(reach)内的附件装置,并且在检测到处于范围内的附件装置时,启用无线数据总线以开始数据传递,和/或检测由固定单元固定附件装置,并且在检测到被固定的附件装置时,启用感应式电力交换单元以开始电力交换。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:探测单元,该探测单元至少包括被配置成生成光检测和测距(LIDAR)数据的激光扫描器以及特别是摄像机,其中,该探测单元被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,生成用于确定环境的三维模型的探测数据;同时定位和地图构建(SLAM)单元,该SLAM单元特别包括惯性测量单元(IMU),该SLAM单元被配置成访问探测数据并且基于探测数据生成环境的三维地图以及移动现实捕捉装置在三维地图中的轨迹;以及引导单元,该引导单元被配置成提供从移动现实捕捉装置的当前位置朝向环境的区域的引导。
根据本发明的这个方面,该移动现实捕捉装置被配置成生成引导数据,该引导数据提供从移动现实捕捉装置的当前位置到目标位置的引导,其中,该引导数据是基于三维地图与环境的已知模型的比较来生成的,并且被配置成启用引导单元以提供从移动现实捕捉装置的当前位置到目标位置的引导。
在一个实施方式中,该环境的已知模型是基于由移动现实捕捉装置执行的先前测量活动的探测数据的。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置包括定位单元,该定位单元特别是基于全球导航卫星系统(GNSS)和/或基于无线电定位和/或基于罗盘的,其中,该引导数据基于来自定位单元的定位数据被生成。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及移动现实捕捉装置,该移动现实捕捉装置被配置成由移动载体(特别是人或机器人或载具)来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,该移动现实捕捉装置具有:定位单元,该定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),该定位单元被配置为生成用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据;以及激光扫描器,该激光扫描器被配置成在移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据。
根据本发明的这个方面,该移动现实捕捉装置具有轴向磁通电动机,该轴向磁通电动机包括转子和定子,该转子和定子被配置成进行磁交互作用以驱动旋转组件,该旋转组件提供绕所述两个旋转轴线中的一个旋转轴线的扫描移动。
在一个实施方式中,该轴向磁通电动机具有:多个线圈,所述多个线圈是以绕所述两个旋转轴线中的所述一个旋转轴线的环的形式固定地布置的,其中,该线圈具有与所述两个旋转轴线中的所述一个旋转轴线平行的绕组轴线;多个磁体,所述多个磁体是与所述线圈相反地轴向布置的,其中,相邻的磁体具有交替极性;以及致动装置,该致动装置被配置成致动所述多个线圈,使得所述线圈与所述多个磁体的交互作用提供用于在旋转组件上施加转矩。
在另一实施方式中,该线圈被布置在电路板的一侧,例如其中,将流偏转部件布置在电路板的另一侧,或者其中,流偏转部件和电路板是复合板的组件。
在另一实施方式中,将磁体布置在转子盘上,该转子盘是以旋转固定方式连接至轴的,该轴以旋转固定方式连接至旋转组件。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成,该轴的轴承的轴承预载荷具体受通过选择性致动线圈而生成的轴向力影响。
在另一实施方式中,该转子盘在两侧被一单元轴向包围,该单元在每种情况下具有以环的形式布置的固定线圈,特别是其中,这些单元中的一个单元是电路板,并且其中,该磁体是线圈相反地定位。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成具有在转子的所述两个旋转轴线中的所述一个旋转轴线制动期间进行能量再生的操作模式。
在另一实施方式中,该移动现实捕捉装置被配置成对于在旋转组件上施加转矩,经由致动装置来激励线圈,使得所得到的旋转电磁场将圆周磁力施加到设置有磁体的转子盘上。
本发明的单独或者结合本发明的其它方面的另一方面涉及一种用于对基础设施(特别是建筑物或设施、更特别是经常面临往来人员和/或车辆的区域)内的对象进行检测的监控装置。该监控装置包括:3D摄像机,该3D摄像机用于生成基础设施的三维点云;视觉成像摄像机,特别是具有彼此不同的观察方向的两个视觉成像摄像机,其中,所述两个视觉成像摄像机中的各个视觉成像摄像机皆具有至少180度的视场,并且所述两个视觉摄像机是绕激光扫描器周向布置的;热成像摄像机,特别是具有彼此不同的观察方向的四个热成像摄像机,其中,所述四个热成像摄像机中的各个热成像摄像机皆具有至少80度的视场,并且所述四个热成像摄像机均是绕激光扫描器周向布置的;以及特别是无线和/或有线数据接口,该数据接口被配置成向单独的接收装置提供包括来自3D摄像机的数据以及视觉成像摄像机和热成像摄像机的图像数据的数据流。
3D摄像机是被配置为进行范围成像(这是被用于生成示出从通常与某种类型的传感器装置相关联的特定点到场景中的点的距离的2D图像的技术集合的名称)的装置。所得到的图像(范围图像)具有与距离相对应的像素值。如果被用于生成范围图像的传感器被适当地校准,则可以直接以物理单位(诸如,米)给出像素值。
例如其中,该监控装置包括:高动态范围(HDR)摄像机,特别是单曝光HDR摄像机;和/或多光谱摄像机,特别是高光谱摄像机。
在另一实施方式中,3D摄像机被具体实施为以下项中的一者:立体成像排布结构、结构化光传感器、以及飞行时间摄像机。
下面,参照附图中示意性地示出的工作示例,完全通过示例的方式,对本发明的各方面进行更详细描述或说明。附图中利用相同的标号来标注相同的要素。所述实施方式通常不按真实比例示出,并且这些实施方式也不应被解释为限制本发明。具体地,
图1是移动现实捕捉装置在建筑物测量中的示例性应用;
图2是根据本发明的移动现实捕捉装置的示例性实施方式;
图3是要在图2的移动现实捕捉装置内使用的激光扫描器的示例性实施方式;
图4是旋转主体的示例性实施方式,该旋转主体被配置成将来自旋转主体内部的输出激光测量束通过通道区域发送到环境中;
图5是图4的没有棱镜的旋转主体的横截面;
图6是图4的插入有棱镜的旋转主体的横截面;
图7是被配置成保持圆柱棱镜的旋转主体的横截面;
图8是图3的激光扫描器的盖子的示例性形状;
图9是多个光指示器的示例性实施方式,其中,所述光指示器中的各个光指示器皆被指派给相对于移动现实捕捉装置固定的扫描区段;
图10是检测需要附加数据的区域,例如借助于图9所描绘的光指示器来为被检测的区域提供引导;
图11是包括具有弯曲表面的基准部件的激光扫描器的示例性实施方式;
图12是冷却系统的示例性实施方式,该冷却系统具有无旋转部分的第一区域、以及包括用于激光测量束的扫描移动的旋转部分的第二区域,其中,该冷却系统具有使外部空气进入第一区域的空气入口;
图13是通过考虑采集位置与要从采集位置进行探测的区域之间的几何关系的评估来控制数据存储;
图14是通过调用SLAM特征与移动现实捕捉装置沿着先前轨迹的位置之间的相对位置关系来重新初始化SLAM单元;
图15是包括被配置成建立服务器-客户端通信的移动现实捕捉装置和配套装置的系统;
图16是作为监控装置的现实捕捉装置的示例性应用,这里是地铁站的监控;
图17是根据本发明的监控装置的示例性实施方式;
图18是用于将移动现实捕捉装置附接至附加组件的插座的示例性实施方式;
图19是确定可沿着移动现实捕捉装置的轨迹获得的无线电信号的信号强度,该无线电信号用于确定指示将环境分类成不同的无线电信号接收区域的热图。
图1示出了移动现实捕捉装置1在建筑结构或房地产领域的示例性应用,例如,其中,建筑师或潜在的购房者想要具有房间或整个建筑物的3D模型,以提供细节或潜在扩展计划的改进可视化。
移动现实捕捉装置1包括:例如用于提供同时定位和地图构建功能的目的的定位单元、激光扫描器以及摄像机单元,其中,移动现实捕捉装置被配置为由用户携带通过房间。在移动现实捕捉装置移动期间对房间进行勘测,其中,来自激光扫描器和摄像机单元的数据例如在SLAM功能的范围内,借助于定位单元进行彼此参照。
由于用户的移动,可以从不同角度测量对象和空间区域,结果,可以避免阴影和/或死角。
激光扫描器被配置成借助于激光测量束2来对房间进行扫描,该激光测量束2相对于两个旋转轴线移动,例如竖直旋转轴线3(通常被称为“慢速”轴线或方位轴线)以及与竖直旋转轴线3垂直的旋转轴线4(通常也称为“快速”轴线或仰角轴线)。
举例来说,期望点到点分辨率可通过调节激光测量束2的脉冲速率和/或通过调节绕两个旋转轴线的旋转速度来进行调节,其中,绕仰角轴线4的旋转通常被设定得高于绕方位轴线3的旋转。
将摄像机单元的摄像机(参见下文)布置在移动现实捕捉装置的侧表面上,该侧表面限定了移动现实捕捉装置的竖立轴线5,其中,侧表面是绕竖立轴线周向布置的。例如,摄像机单元被配置成提供基本上瞬间覆盖绕竖立轴线5多于180°、特别为360°的视野的图像数据。
举例来说,摄像机单元包括:被预见为在视觉SLAM功能中使用的一个或多个摄像机、例如用于色化三维点云的一个或多个彩色摄像机、例如用于提供高分辨率细节图像的一个或多个高分辨率摄像机、一个或多个高动态范围(HDR)摄像机(例如,单曝光HDR摄像机)、例如用于标识表面特性或区分不同种类的表面的一个或多个多光谱(特别是高光谱)摄像机、以及例如用于提供温度信息的一个或多个热成像摄像机。
移动现实捕捉装置1还可以包括其它传感器或者具有附加辅助装置接口,例如用于附接GNSS自行装置(rover)或显示器的接口。
特别地,移动现实捕捉装置1被配置成与配套装置(例如,计算机、平板电脑或智能手机)的外部处理单元进行通信,该外部处理单元被配置成处理现实捕捉装置1的测量数据中的至少部分测量数据,例如用于参照摄像机数据与激光扫描器数据或者用于提供扩展显示功能。
特别地,现实捕捉装置1被配置成例如经由WLAN或蓝牙连接,借助于相对于测量处理同时开始的或者至少在时间上接近的数据流传输来将测量数据传输至外部处理单元,以使在外部处理单元上对测量数据的处理可以基本上与数据采集并行进行。例如,通过这种方式,例如借助于联接至移动现实捕捉装置1的显示器,可以将测量数据作为持续增长的色化3D点云连续显示给用户。
举例来说,定位单元被配置成以六个自由度来确定移动现实捕捉装置1的轨迹,即,包含移动现实捕捉装置的位置和取向(姿态)。特别地,移动现实捕捉装置1可以被配置为通过涉及以下项中的至少一者来进行同时定位和地图构建(SLAM),以生成三维地图:惯性测量单元(IMU-SLAM)的数据、摄像机单元的用于视觉SLAM(VSLAM)的图像数据、以及激光扫描器的用于基于LIDAR的SLAM地图构建(LIDAR-SLAM)的光检测和测距(LIDAR)数据。
除了定位单元以外,现实捕捉装置1可以另外设置有定位单元(诸如,全球卫星导航系统收发器或罗盘),例如用于参照移动现实捕捉装置的数据与全局坐标系。
图2示出了包括激光扫描器6和具有多个摄像机7的摄像机单元的移动现实捕捉装置的示例性实施方式。
激光扫描器6具有盖子8,该盖子对于可见光是不透明的但是对于激光测量束是可光学透射的。盖子8与激光扫描器的基部一起形成封闭壳体,该壳体相对于移动现实捕捉装置是固定的,其中激光扫描器6的所有移动部分都被壳体包围。
举例来说,移动现实捕捉装置被配置成仅需要被集成到装置中的最少数量的控件。例如,该装置仅具有单个集成控制部件9,该控制部件具有启用状态和不活动状态并且可经由外部动作切换以呈现启用状态或不活动状态。
例如,现实捕捉装置的单独测量程序和/或动作可以由以下项中的至少一者来触发:控制部件9的状态从不活动状态改变成活动状态、控制部件9的状态从活动状态改变成不活动状态、在限定时段期间借助于持久的外部效应来切换控制部件9(例如,连续按压控制按钮)、控制部件9在活动状态与不活动状态之间的状态变化的编码序列、以及在限定时段内在控制部件9上的暂时持久外部效应的编码序列。这样的测量程序或动作可以包括以下项中的至少一者:启用/停用激光扫描器6、开始所定义的测量处理、或者中断/取消并重新开始测量处理。
移动现实捕捉装置还可以被配置成,使得定义的测量程序和动作被存储在所述装置上,和/或新测量程序和动作可以由用户例如经由用于将命令指派给控制部件9的状态和/或状态变化的对应输入功能来进行定义。
举例来说,移动现实捕捉装置还包括光指示器10,该光指示器10例如用于以这样的方式指示装置状态,即,状态指示在绕现实捕捉装置的竖立轴线的所有方位角方向上看起来都是一致的。而且,光指示器10可以被配置成提供引导指令(参见下文)。
图3示出了图2中的包括基部11和支承部12的激光扫描器6的特写,支承部12绕支承部旋转轴线3旋转地安装在基部11上。通常,支承部12绕支承部旋转轴线3的旋转也被称为方位角旋转,而不管激光扫描器或者支承部旋转轴线3是否完全竖直对齐。
激光扫描器6的核心是光学测距单元13,该光学测距单元被布置在支承部12中并且被配置成通过发射透射辐射2(例如,脉冲化激光辐射),并且通过借助于包括光敏传感器的接收单元检测透射辐射的返回部分,来执行距离测量。因此,从环境的反向散射表面点接收到脉冲回波,其中可以基于所发射的脉冲的飞行时间、形状和/或相位来导出距所述表面点的距离。
在所示实施方式中,激光测量束绕两个旋转轴线3、4的扫描移动是通过使支承部12相对于基部11绕支承部旋转轴线3旋转并且借助于旋转主体14来实现的,该旋转主体14被旋转地安装在支承部12上并且绕光束旋转轴线4旋转。
举例来说,透射辐射2和该透射辐射的返回部分均借助于与旋转主体14成一体或者被应用至旋转主体14的反射表面15来进行偏转。
另选地,本发明的一个方面涉及以下事实:透射辐射来自背对反射表面15的一侧,即,来自旋转主体14的内部并且经由反射表面内的通道区域被发射到环境中(参见下文)。
为了确定测距光束2的发射方向,在现有技术中已知许多不同的角度确定单元。例如,可以借助于角度编码器检测发射方向,该角度编码器被配置为采集角度数据,该角度数据用于分别检测支承部12绕支承部旋转轴线3的绝对角度位置和/或相对角度变化,或者旋转主体14绕光束旋转轴线4的绝对角度位置和/或相对角度变化。另一种可能性是分别通过仅检测全回转并且使用设定旋转频率的知识来确定支承部12或旋转主体的角度位置。
数据的可视化可以基于公知数据处理步骤和/或显示选项,例如其中,所采集的数据以3D点云的形式呈现,或者其中,生成3D矢量文件模型。
图4示出了旋转主体14的示例性实施方式,该旋转主体14被附接至支承部12并且被配置为使透射辐射2或者从环境返回的透射辐射的一部分绕光束旋转轴线偏转。
旋转主体14具有被布置在反射表面中的用于透射辐射2的通道区域16。透射辐射2来自背对反射表面15的一侧,即,来自旋转主体14的内部。
从环境返回的透射辐射的部分17被反射表面15朝向光学窗口偏转,并且例如通过附加的固定偏转装置18转送至光学测量单元的接收器。
例如,这种所谓的“透射辐射的反向注入”的优点是能够实现激光扫描器的紧凑设计。
举例来说,透射辐射2的偏转是借助于被布置在旋转主体14中并且与旋转主体共同旋转的棱镜19来实现的,其中,棱镜将透射辐射偏转离开光束旋转轴线,特别是(如在所示实施方式中)偏转至垂直于光束旋转轴线的方向。
旋转主体14可以被特别地配置成例如直接或者借助于光纤,由激光源20将透射辐射2发射到旋转主体14内的自由光束区段21中,特别是其中,可以在旋转主体14内布置另一附加光学器件22。
图5和图6示出了图4的旋转主体14的横截面的一部分,包括沿着光束旋转轴线4形成的插座23的示例性实施方式,其中,插座23被配置为容纳棱镜19作为透射辐射2的偏转组件。图5示出了没有棱镜19的插座23,并且图6示出了具有内置棱镜19的插座23。
举例来说,插座23具有用于容纳长方体棱柱19的大致长方体形状。长方体边缘限定了第一稳定化平面24和第二稳定化平面25。在所示实施方式中,第一稳定化平面24具有第一接触表面26和第二接触表面27,并且第二稳定化平面25具有第三接触表面28和冗余表面29(不被用于棱镜的稳定化),其中,在第一接触表面26与第二接触表面27之间以及在第三接触表面28与冗余表面29之间形成有凹部30。在这种情况下,第一接触表面26邻接第三接触表面28,从而形成角部31,在此为90度角部。
特别地,棱镜19可以具有释放角部31的刻面,其中,通常经由中间翻转组件33沿拐角31的方向借助于固定组件32按压棱镜,以使三个接触表面26、27、28上的力基本上相等。
本发明的特定方面分别涉及旋转主体14或插座23的制造,特别是总体上考虑到旋转主体14和激光扫描器的紧凑设计。
例如,将旋转主体14借助于车床形成为旋转体,其中,随后例如借助于钻削、刨削或铣削来制造插座23的凹部30。特别地,如此形成的旋转主体14可以具有用于偏转组件(例如,棱镜19)的插座23,其中,插座23(如图像中所示)同时具有与光束旋转轴线4同轴布置的反射镜轴线。
另选地,旋转主体14和插座23特别是在需要大量生产的情况下,可以借助于注塑成型工艺形成。
图7示出了使用图5和图6所示的长方体棱镜的另选例,其中,将圆柱棱镜19'用作旋转主体内的透射辐射的偏转组件。
在此,插座具有圆形按压区域31'和反作用机构(例如,两个螺丝孔34),该反作用机构用于再次借助于固定组件32和中间翻转组件33来转动和固定所容纳的棱镜19'。
图8示出了根据本发明的另一方面的用于图3的激光扫描器的盖子的示例性形状。该盖子相对于支承部旋转轴线3旋转对称并且可以被安装在子结构(未示出)上,其中,盖子与子结构一起形成支承部12和旋转主体14(图3、图4)的相对于基部静止的外壳。
盖子具有大致半球端头部分35,该半球端头部分沿子结构的方向并入圆筒形壳36。
盖子和子结构被配置成确保激光扫描器6的测量操作的总视场在由支承部12绕支承部旋转轴线3的旋转所限定的方位角方向上为360度,并且在由旋转主体14绕光束旋转轴线4的旋转所限定的偏角(declination)方向上至少为120度。换句话说,盖子和子结构被配置成使得不管支承部12绕支承部旋转轴线3的方位角如何,透射辐射2都可以以至少120度的扩展角来覆盖沿偏角方向扩展的竖直视场38。
举例来说,总视场通常是指激光扫描器6的由支承部旋转轴线3与光束旋转轴线4的交点所定义的中心基准点39。
因此,在测量处理的背景下,距离测量是基于穿过端头部分35的透射辐射2和基于穿过圆筒形壳36的透射辐射2来进行的。
盖子的开始于基准点39的边界横截面(特别是作为透射辐射2穿过盖子的角度的函数的边界厚度)影响透射辐射的光束形状。因此,盖子的曲率可能导致透射光束2的散焦并由此导致激光扫描器6的焦距增加。因此,对边界进行优化,使得可以将基于样条的校正参数存储在激光扫描器上以校正由盖子造成的光束偏转。
例如,端头部分35中的边界具有大致恒定的厚度,该厚度在圆筒形壳35中沿子结构的方向减小。
而且,盖子例如可以具有特殊的光学涂层,特别是通过原子层沉积(ALD)施加的抗反射涂层和/或抗划伤涂层。
图9示出了具有多个光指示器40的移动现实捕捉装置1'的示例性实施方式,其中,所述光指示器中的各个光指示器皆被指派给相对于移动现实捕捉装置1'固定的扫描区段。
该图像的左侧部分示出了移动现实捕捉装置1'的侧视图,而右侧部分示出了移动现实捕捉装置的俯视图,其中在俯视图中仅示出了多个光指示器40。
举例来说,所述多个光指示器40包括六个光指示器40A、40B、40C、40D、40E、40F,使得这些光指示器中的各个光指示器在侧表面上的布置对应于该光指示器的所指派的扫描区段:“向前”方向41A(与控制部件9相反,图2)、“向后”方向41B、“左前”方向41C和“右前”方向41D、以及“左后”方向41E和“右后”方向41F。
例如,光指示器可以提供(例如,实时地)针对在相应的扫描区段内采集的探测数据的质量参数的指示,或者光指示器可以提供从移动现实捕捉装置1'的当前位置朝向环境中的区域(例如,需要采集附加数据的区域)的引导(参见图10)。
图10示意性地示出了使用图9的移动现实捕捉装置1'的扫描工作流程,其中,移动现实捕捉装置被配置成执行数据检查,例如其中,该装置被配置成基于对朝向房间的出口42的移动的识别而自动识别测量活动的结束,在该出口42上自动触发数据检查。
该图示出了要测量的房间的俯视图,其中,指示了移动现实捕捉装置的轨迹43。
该装置可以访问房间的模型数据,例如,由装置的SLAM算法生成的三维地图或者例如来自建筑信息模型(BIM)的预定义房间模型。
在第一区域44中,现实捕捉装置识别出,距要测量的房间的墙壁的距离处于用于提供激光扫描器的最佳点分辨率的标称距离范围之外。因此,该装置被配置成生成引导数据以将用户朝向数据质量不足的所识别出的区域44引导。
在第二区域45中,移动现实捕捉装置例如通过考虑预定义房间模型而识别出在测量期间错过了的房间。而且在这种情况下,该装置生成引导数据以将用户引导至这个错过的房间45。
例如,可以借助于多个光指示器40A至40F(图9)来提供引导。
图11示出了包括具有弯曲表面的基准部件46的激光扫描器的示例性实施方式。
在所示实施方式中,基准部件46具有向外(即,沿旋转主体14的方向)拱起的弯曲表面,其中,基准部件46被埋置在支承部12的最低点区域的凹陷部中。该凹陷部的侧壁4(该侧壁通过旋转激光测量束2与扫描平面交叉)被配置为充当辐射沼泽。
因此,基准部件46具有输出激光测量束2在弯曲表面上生成轨迹的效果,其中,根据轨迹位置,生成输出激光测量束2随着弯曲表面的不同入射角,并且光的不同部分沿着激光测量束2的入射方向反向散射(参见图右侧的放大视图,其中,该放大视图从侧面角度示出了相对于完整图像的细节)。
图12示出了移动现实捕捉装置的冷却系统的示例性实施方式,其中,该装置具有无旋转部分的第一区域48和包括激光扫描器的旋转部分以提供激光测量束的扫描移动的第二区域49。
移动现实捕捉装置具有用于驱动包括外部空气的气流的泵送装置(未示出)、使外部空气51进入第一区域48中的空气入口50、以及将空气(即,越过空气入口50进入的空气)从第一区域转送到第二区域49中的气道52。在所示实施方式中,现实捕捉装置还被配置成单独地将空气从第一区域传递到包括冷却肋片53的区域。
而且,冷却系统包括两级过滤系统,该两级过滤系统具有:至少作为防雨过滤器的第一过滤器54、以及具有比第一过滤器54更细的过滤器细度的第二过滤器55。第一过滤器54被布置在进气口50上,并且将冷却系统的内部空间与周围环境分隔开,其中,第二过滤器55被布置在内部空间中并且将内部空间分隔成脏内区56与净内区57,该脏内区在第一过滤器54与第二过滤器55之间位于第二过滤器55的上游,并且净内区在第二过滤器与将空气释放到周围环境中的空气出口58之间位于第二过滤器的下游。例如,空气出口58包括与第一过滤器相同种类的过滤器,以保护内部空间免受来自外部的回流空气的污染。
图13示意性地示出了扫描工作流程,其中,通过考虑采集位置与要从采集位置进行探测的区域之间的几何关系的评估来删除多余的数据。
该图示出了要测量的房间的俯视图,其中指示了移动现实捕捉装置的轨迹43。
在此,移动现实捕捉装置具有数据评估单元,该数据评估单元被配置成对移动现实捕捉装置的采集位置与要进行探测的区域之间的几何关系执行评估。例如,移动现实捕捉装置可以具有提供环境的三维地图的SLAM单元(例如,视觉SLAM单元)。这允许评估单元能够确定移动现实捕捉装置在三维地图内的当前位置59,并为这个点导出相对于该点周围环境的几何关系。
举例来说,评估单元注意到,与移动现实捕捉装置在轨迹43上的先前位置60相比,距先前捕捉的区域62的当前距离61现在比对应于先前位置60的距离63更适合与移动现实捕捉装置的摄像机单元的焦距匹配。
因此,可以自动删除与先前采集相对应的图像数据,而无需进行大量装置上数据分析。因此,可以删除靠近传感器的冗余数据,这例如在所需的存储量和到配套装置的数据传递速率方面具有好处。
图14示意性地示出了扫描工作流程,其中,移动现实捕捉装置被配置为通过调用SLAM特征与移动现实捕捉装置沿着先前轨迹的位置之间的相对位置关系来重新初始化SLAM单元。
该图示出了要测量的房间的俯视图,其中指示了移动现实捕捉装置的轨迹43。
移动现实捕捉装置具有被配置成生成3D地图的SLAM单元,其中,3D地图是通过标识环境内的不同突出特征(例如,具有不同反射特性的角部或特征)来生成的。例如,SLAM单元可以基于视觉SLAM算法,其中,SLAM单元与连续生成的图像中存在的突出特征匹配,以在空间上将由这些图像所表示的场景彼此链接。
根据本发明的这个方面,现实捕捉装置还具有特征跟踪器。对于沿着轨迹的不同点,特征跟踪器确定并存储所识别的特征65的相对位置,即,采用与当前位置相关联的局部坐标系64。然后,在测量中断(例如,由于停电)的情况下或者在先前测量活动的工作继续进行的情况下,用户必须在沿着轨迹的最后位置附近重新建立定位,其中,移动现实捕捉装置被配置成通过调用对应于移动现实捕捉装置沿着轨迹43的最新位置的一系列相对特征位置,来重新初始化SLAM单元以继续3D地图的生成。
图15示出了包括移动现实捕捉装置1和配套装置66(例如,平板电脑或智能手机)的示例性系统。
在所示实施方式中,配套装置66被配置成充当服务器-客户端通信协议的服务器,其中,移动现实捕捉装置1被配置成充当客户端。将服务器-客户端通信的访问数据(例如,服务器的服务集标识符(SSID)和密码)编码成在配套装置66上显示的矩阵条形码67(例如QR码)。移动现实捕捉装置具有摄像机7,该摄像机可以在用户手动触发(例如,通过按压控制部件9)时拍摄矩阵条码67的图像。移动现实捕捉装置1然后被配置成自动识别图像中的矩阵条码67,自动解码矩阵条码,以及在解码矩阵条形码67时自动建立服务器-客户端通信。
图16示出了作为拥挤区域中的监控装置100的现实捕捉装置的示例性应用,这里用于监控地铁站。通常,监控系统包括多个这样的监控装置100,这些监控装置被分布在基础设施内以便提供具有最少盲点的全覆盖范围。
大量移动对象101(例如,行人、火车、地铁乘客以及营销人员)正在该区域内移动,其中,可以将利用这样的监控装置100的监控系统特别地配置为自动跟踪移动的对象101并且自动检测遗留的对象102,例如可能潜在地包括有害物质或爆炸物的行李箱。
图17示出了被具体实施为监控装置100的现实捕捉装置的示例性实施方式。该图的顶部示出了监控装置100的侧视图,并且该图的底部示出了监控装置100的俯视图。
监控装置100包括激光扫描器6,该激光扫描器被配置为执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于扫描移动生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据。
支承激光扫描器的基部11被配置为还支承摄像机单元的摄像机的公共传感器平台。在所示实施方式中,摄像机单元包括:两个视觉成像摄像机103,各个视觉摄像机103皆具有至少180度的视场;以及四个热成像摄像机104,这四个热成像摄像机104中的各个热成像摄像机皆具有至少80度的视场。
这两个视觉摄像机103以180度的角间隔放置在绕激光扫描器6的圆周上,并且这四个热成像摄像机104彼此相对地以90度的角间隔放置在绕激光扫描器6的圆周上。
图18示出了用于将移动现实捕捉装置附接至附加组件的插座68的示例性实施方式。
插座68具有:凹陷部,该凹陷部用于沿着贯穿轴线69容纳移动现实捕捉装置的附加组件的连接器71的插脚70;以及锁定机构。锁定机构包括锁定主体72(例如,球体),该锁定主体在锁定位置中被朝向贯穿轴线69径向向内推动,以便接合在插脚70的凹部73。锁定机构被配置成锁定位置是其基本位置。锁定机构可以通过在沿着贯穿轴线69的方向上推动接触部件74而被设定到释放位置,这使得锁定主体72能够径向脱离并由此释放插脚70。
在所示实施方式中,锁定机构包括滑动部件75,该滑动部件被配置为可沿着贯穿轴线69轴向移动,其中,预应力弹簧将滑动部件75推入基本位置,该基本位置将锁定主体72径向向内推动。
连接器71包括具有周向连续凹部73的插脚70,其中,连接器具有释放机构76,该释放机构被配置成在锁定位置将插座68的接触部件74在沿着贯穿轴线69的方向上推动。
该图的顶部示出了当前移动到插座68中的连接器71。图的中部示出了被固定在处于锁定位置的插座中的连接器。该图的底部示出了位于插座68中的连接器71,其中,释放机构被启用并且插座处于其释放位置。
图19示例性地示出了使用具有无线电信号模块(例如,WLAN模式)的移动现实捕捉装置的工作流程,用于确定可沿着移动现实捕捉装置的轨迹43获得的无线电信号的信号强度。
在顶部,该图示出了要测量的房间的俯视图,其中指示了移动现实捕捉装置的轨迹43。
房间内分布着大量WLAN发送器77,其中对于各个WLAN发送器,指示了WLAN信号的传播。根据本发明的这个方面,移动现实捕捉装置被配置成提供包括WLAN信号的一系列所确定的信号强度的数据集,其中,将各个信号强度与移动现实捕捉装置沿着轨迹43的位置相关联。
举例来说,如该图像的底部所示,然后,可以将这样的数据集用于生成热图78,该热图指示将房间分类成不同的无线电信号接收区域,例如其中,标识出无接收区79、极强接收区80、强接收区81、中接收区82、以及低接收区83。
而且,可以将这样的数据用于例如要由智能手机使用的基于WLAN的定位。
尽管上面部分地参照一些优选实施方式例示了本发明,但是必须理解,可以作出这些实施方式的许多修改例和不同特征的组合。这些修改例全部落入所附权利要求的范围内。
Claims (232)
1.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,
·基部,所述基部支承所述激光扫描器,以及
·盖子,特别是对于可见光不透明的盖子,所述盖子被安装在所述基部上,使得所述盖子和所述基部包围所述激光扫描器的所有移动部分,以便从外部接触不到移动部分。
2.根据权利要求1所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述定位单元具有惯性测量单元(IMU),所述IMU用于生成所述移动现实捕捉装置的惯性数据,所述IMU包括两个惯性传感器,其中
·所述惯性传感器中的一个惯性传感器被安装在所述激光扫描器的在所述测量处理期间旋转的部分上,并且
·所述惯性传感器中的另一惯性传感器被安装在所述激光扫描器的在所述测量处理期间相对于所述基部静止的部分上,
特别是其中,所述定位单元被配置成在考虑到描述所述两个惯性传感器之间的相对旋转的旋转参数的情况下,通过比较所述两个惯性传感器的所述惯性数据来确定所述移动现实捕捉装置的所述惯性数据的漂移。
3.根据权利要求1或2所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述定位单元被配置成:所述定位数据是基于所述LIDAR数据的至少一部分的,特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置为执行基于LIDAR的定位和地图构建算法。
4.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
·所述移动现实捕捉装置包括全景摄像机单元,所述全景摄像机单元被布置在所述移动现实捕捉装置的侧表面上,所述侧表面限定了所述移动现实捕捉装置的竖立轴线,即,其中,所述侧表面是绕所述竖立轴线周向布置的,并且
·所述全景摄像机单元被配置成提供覆盖绕所述竖立轴线至少120°、特别为至少180°、更特别为360°的视野的图像数据,
特别是其中,所述全景摄像机单元包括多个摄像机,所述多个摄像机周向布置在所述侧表面上,并且所述移动现实捕捉装置被配置成根据所述图像数据生成全景图像,即,其中,将所述多个摄像机的单独图像拼接在一起以形成具有比所述单独图像宽的视场的图像。
5.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置包括定位摄像机,所述定位摄像机是由所述定位单元使用的,特别是其中,所述定位摄像机是所述全景摄像机单元的一部分,其中,所述定位单元被配置成使得所述定位数据是基于由所述定位摄像机生成的图像数据的,特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置为执行视觉定位和地图构建算法。
6.根据权利要求5所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置包括多个定位摄像机,所述多个定位摄像机是由所述定位单元使用的,特别是其中,所述多个定位摄像机被配置并且布置成:对于所述定位单元的标称最小工作范围,所述多个定位摄像机中的各个定位摄像机皆具有与所述多个定位摄像机中的至少另一定位摄像机重叠的视场。
7.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置包括特别是作为所述全景摄像机单元的一部分的彩色摄像机,所述彩色摄像机被配置成捕捉彩色图像,特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置成基于所述LIDAR数据和所述彩色图像来提供生成色化三维点云的点云数据。
8.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置包括特别是作为所述全景摄像机单元的一部分的高动态范围(HDR)摄像机,特别是单曝光HDR摄像机。
9.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置包括特别是作为所述全景摄像机单元的一部分的多光谱摄像机,特别是高光谱摄像机。
10.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置包括全球导航卫星系统(GNSS)收发器。
11.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置包括方向确定单元,所述方向确定单元提供相对于地理基本方向的方向。
12.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述激光扫描器被配置成为了生成所述LIDAR数据,使所述两个旋转轴线旋转得快于0.1Hz,特别是快于1Hz,其中,所述LIDAR数据是以至少每秒钟300000个点、特别是至少每秒钟500000个点的点采集速率来生成的。
13.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述激光扫描器被配置为通过自适应地设定所述两个旋转轴线中的至少一个旋转轴线的至少两个不同的旋转速率和/或通过自适应地设定至少两个不同的点采集速率,来生成所述LIDAR数据。
14.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述盖子提供所述激光扫描器的视场,所述盖子大于以所述激光扫描器为中心的单位球的一半。
15.根据权利要求8所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述盖子具有半球端头部分,所述半球端头部分沿所述基部的方向并入圆筒形壳中,
特别是其中,所述激光扫描器被配置成基于以下取向来生成所述LIDAR数据:所述激光测量束穿过所述半球端头部分的取向;以及所述激光测量束穿过所述圆筒形壳的取向。
16.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述盖子是由包括塑料的材料制成的,其中,所述盖子在外部和内部具有原子层沉积(ALD)涂层,特别是其中,外部和/或内部的所述ALD涂层是通过硬涂层来覆盖的。
17.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述盖子在内部和/或外部具有防反射(AR)涂层,特别是其中,所述盖子在内部和/或在外部具有不存在所述AR涂层的区域,更特别地其中,所述AR涂层被施加在特别是内部圆周带上,所述内部圆周带覆盖有限高度范围。
18.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述盖子具有半球端头部分,其中,所述半球端头部分包括平坦区域,所述平坦区域在外部和内部均具有平坦表面,特别是其中,所述平坦区域被布置在最高点处。
19.根据权利要求18所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述平坦区域被具体预见用于安装附加传感器,特别是全球导航卫星系统(GNSS)收发器,或者其中,所述平坦区域被具体预见用于通过所述激光扫描器提供最高点LIDAR测量。
20.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述定位单元被配置成以六个自由度来确定所述轨迹,即,包含所述移动现实捕捉装置的位置和取向,
特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置为通过涉及以下项中的至少一者来进行同时定位和地图构建(SLAM)以生成三维地图:
·所述IMU的数据,
·所述摄像机单元的用于视觉同时定位和地图构建(VSLAM)的图像数据,以及
·基于LIDAR的同时定位和地图构建(LIDAR-SLAM)的LIDAR数据。
21.根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述激光扫描器包括:
·支承部,所述支承部被安装在所述基部上并且能够相对于所述基部旋转;以及
·旋转主体,所述旋转主体使输出激光测量束与所述激光测量束的返回部分偏转,所述旋转主体被安装在所述支承部上并且能够相对于所述支承部旋转,
其中,所述LIDAR数据的生成包括:
·所述支承部相对于所述基部的连续旋转以及所述旋转主体相对于所述支承部的连续旋转,以及
·所述激光测量束经由连续旋转的所述旋转主体的发射、以及所述激光测量束的经由所述旋转主体返回的部分的检测。
22.根据权利要求21所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述激光扫描器被配置成:所述旋转主体相对于所述支承部的连续旋转快于所述支承部相对于所述基部的连续旋转,
特别是其中,所述支承部的连续旋转为至少1Hz,所述旋转主体的连续旋转为至少50Hz,更特别地其中,对于所述旋转主体的旋转和所述支承部的旋转中的至少一者,能够设置两个不同的旋转速率。
23.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,以及
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,
其中,
·所述激光扫描器包括偏转部件,所述偏转部件用于反射所述激光测量束的返回部分,并且
·所述偏转部件被配置成绕所述两个旋转轴线中的一个旋转轴线旋转并且具有特别是抛物线形状的反射弯曲表面,所述反射弯曲表面充当所述激光测量束的返回部分的收集光学器件。
24.根据权利要求23所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述激光扫描器包括:
·基部,以及
·支承部,所述支承部被安装在所述基部上并且能够相对于所述基部旋转,
其中,
·偏转部件,所述偏转部件被配置为使输出激光测量束与所述激光测量束的返回部分偏转,
·所述偏转部件被安装在所述支承部上并且能够相对于所述支承部旋转,
其中,所述LIDAR数据的生成包括:
·所述支承部相对于所述基部的连续旋转以及所述偏转部件相对于所述支承部的连续旋转;以及
·所述激光测量束经由连续旋转的所述偏转部件的发射、以及所述激光测量束的经由所述偏转部件返回的部分的检测。
25.根据权利要求23或24所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述激光扫描器在所述偏转部件与所述激光扫描器的接收器之间的接收路径中没有光束形成光学器件。
26.根据权利要求23至25中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述偏转部件与所述激光扫描器的接收器之间的接收路径包括特别被布置在所述支承部中的折叠式反射镜,其中,所述折叠式反射镜是能够移动的,以用于调节所述接收路径的光学轴线到所述接收器的对准。
27.根据权利要求23至26中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述激光扫描器具有特别被布置在所述支承部中的接收器板,所述接收器板包括接收器的光敏检测表面,其中,所述接收器板能够移动以用于调节所述检测表面沿着横向于所述接收路径的光学轴线的两个正交方向的对准。
28.根据权利要求23至27中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至22中的任一项所述的教导。
29.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,以及
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,
其中,
·所述激光扫描器包括旋转主体,所述旋转主体被配置成绕所述两个旋转轴线中的一个旋转轴线旋转,以用于使输出激光测量束与所述激光测量束的返回部分发生可变偏转,
·所述旋转主体具有反射表面,所述反射表面用于使所述激光测量束的返回部分朝向所述激光扫描器的检测器反射,并且
·所述旋转主体具有通道区域,所述通道区域被布置在所述反射表面中并且被配置成允许来自所述旋转主体的内部的辐射通过,以使来自所述旋转主体的内部、即,来自背对所述反射表面的一侧的所述输出激光测量束能够穿过所述通道区域被发送到所述环境中。
30.根据权利要求29所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述旋转主体包括特别是棱镜或反射镜的偏转组件,所述偏转组件被配置成与所述旋转主体共同旋转并且使来自所述旋转主体的内部的所述输出激光测量束偏转。
31.根据权利要求30所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述偏转组件是由贯穿所述旋转主体的反射棱镜、特别是多边形或圆柱棱镜、更特别是长方体棱镜来具体实施的。
32.根据权利要求30或31所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
·所述旋转主体具有所述偏转组件的插座,其中,所述插座是沿着所述旋转主体的旋转轴线形成的,即,沿着所述两个旋转轴线中的、所述旋转主体被预见为为了所述输出激光测量束的可变偏转和所述激光测量束的返回部分的可变偏转进行旋转所围绕的所述一个旋转轴线来形成的,并且
·所述插座被配置成提供所述旋转主体的旋转轴线与所述旋转主体内部的光学传输轴线的同轴对准,
特别是其中,所述插座具有与所述旋转主体的旋转轴线同轴的反射镜轴线。
33.根据权利要求32所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
·所述插座具有第一接触表面和第二接触表面,其中,在所述第一接触表面与所述第二接触表面之间形成凹部,并且所述第一接触表面与所述第二接触表面位于具有沿着所述旋转主体的旋转轴线的延伸部分的第一稳定化平面中,
·所述插座具有第三接触表面,其中,所述第三接触表面位于具有沿着所述旋转主体的旋转轴线的延伸部分的第二稳定化平面中,并且
·所述第一稳定化平面和第二稳定化平面特别地以直角相交,其中,所述第一接触表面和所述第三接触表面彼此邻接并且形成角部。
34.根据权利要求33所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
·所述偏转组件具有第一侧和第二侧,特别是彼此邻接的平坦侧,
·所述偏转组件具有刻面,
·能够使所述偏转组件进入所述插座,使得所述第一侧与所述插座的所述第一接触表面和所述第二接触表面相接触,并且使得所述第二侧与所述插座的所述第三接触表面相接触,其中,所述刻面没有角部,并且
·所述旋转主体被配置成在所述偏转组件上施加力,使得所述第一接触表面、所述第二接触表面以及所述第三接触表面这三者上的力是相等的。
35.根据权利要求32所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述插座被配置成容纳圆柱棱镜,为此,所述插座包括圆形按压区域以及特别地包括两个螺栓孔的反作用机构,所述反作用机构用于使所容纳的棱镜翻转并固定所容纳的棱镜。
36.根据权利要求29至35中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述激光扫描器包括基部和支承部,其中,所述支承部被安装在所述基部上并且能够相对于所述基部旋转,并且所述旋转主体被安装在所述支承部上并且能够相对于所述支承部旋转,其中,并且所述LIDAR数据的生成包括:
·所述支承部相对于所述基部的连续旋转以及所述旋转主体相对于所述支承部的连续旋转,以及
·所述激光测量束经由所述旋转主体的所述通道区域的发射、以及所述激光测量束的经由所述旋转主体的所述反射表面返回的部分的检测。
37.根据权利要求36所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
·沿着所述旋转主体的旋转轴线,即,沿着所述两个旋转轴线中的、所述旋转主体被预见为为了所述输出激光测量束的可变偏转和所述激光测量束的返回部分的可变偏转进行旋转所围绕的所述一个旋转轴线,
所述支承部具有两个相对的支承件,
·所述旋转主体被布置在所述支承部中,使得所述两个支承件中的第一支承件被布置在面对所述反射表面的一侧,而所述两个支承件中的第二支承件被布置在背对所述反射表面的一侧,
·所述第一支承件具有绕所述旋转主体的旋转轴线具体实施的入口,所述入口特别包括光学窗口或光束形成光学器件,并且
·所述旋转主体被安装在所述第二支承件上并且被配置成使来自所述旋转主体的内部并且穿过所述通道区域的所述输出激光测量束特别地沿着垂直于所述旋转主体的旋转轴线的方向,偏转离开所述旋转主体的旋转轴线,并且使所述激光测量束的沿着所述输出激光测量束的指向方向返回的辐射被所述反射表面朝向所述第一支承件的所述入口偏转。
38.根据权利要求29至37中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至28中的任一项所述的教导。
39.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,
·摄像机单元,所述摄像机单元被配置成沿着相对于所述移动现实捕捉装置的至少两个不同成像方向来捕捉图像数据,以及
·多个光指示器,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成:
·基于所述定位数据、所述LIDAR数据以及所述图像数据中的至少一个来确定探测数据,
·将所述光指示器中的各个光指示器指派给相对于所述移动现实捕捉装置固定的扫描区段,以及
·所述光指示器中的各个光指示器特别是基本实时地提供关于与所述光指示器的所指派的扫描区段有关的所述探测数据的质量参数的指示。
40.根据权利要求39所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:作为各个扫描区段的质量参数,确定由所指派的探测数据提供的空间分辨率参数,特别是LIDAR点密度或LIDAR点分布。
41.根据权利要求39或40所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:针对所述探测数据运行特征识别算法,并且基于所述特征识别算法来识别所述探测数据中的语义特征和/或几何特征,其中,关于所述质量参数的所述指示是基于所识别的语义特征和/或几何特征的。
42.根据权利要求39至41中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述多个光指示器被周向布置在所述移动现实捕捉装置的侧表面上,使得所述多个光指示器中的各个光指示器在所述侧表面上的布置与所述光指示器的所指派的扫描区段相对应。
43.根据权利要求39至42中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述多个光指示器是由单个灯、特别是LED或者具有多个可单独控制节段的导光环来具体实施的。
44.根据权利要求39至43中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:所述质量参数的所述指示至少包括所述质量参数满足所定义的质量标准、特别是阈值的指示,和/或所述质量参数无法满足所定义的质量标准的指示。
45.根据权利要求39至44中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:所述质量参数的所述指示是由彩色编码和/或闪烁编码来提供的,所述彩色编码和/或闪烁编码特别包括一系列清晰分开的单脉冲和/或强度脉动,即,连续衰落和增强的脉冲信号。
46.根据权利要求39至45中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
·所述移动现实捕捉装置被配置为执行视觉定位算法,为此,所述移动现实捕捉装置包括被配置成生成图像数据的定位摄像机,并且
·所述移动现实捕捉装置被配置成:所述多个光指示器的启用是与所述定位摄像机的图像捕捉速率相协调的,特别是使得所述多个光指示器仅在所述定位摄像机的快门关闭时才启用。
47.根据权利要求39至46中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:所述多个光指示器还提供彩色编码和/或闪烁编码,所述彩色编码和/或闪烁编码特别包括一系列清晰分开的单脉冲和/或强度脉动,即,连续衰落和增强的脉冲信号,特别是其中,所述彩色编码和/或闪烁编码指示所述移动现实捕捉装置的以下工作状况中的至少一个:
·装置准备就绪,
·定位初始化进行中,
·定位初始化完成,
·需要定位重新初始化,
·装置移动太快和/或太慢,
·由摄像机单元拍摄的图像,
·电池电量低,以及
·与配套装置的连接丢失。
48.根据权利要求39至47中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至38中的任一项所述的教导。
49.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,
·探测单元,所述探测单元至少包括被配置成生成光检测和测距(LIDAR)数据的激光扫描器以及特别是摄像机,其中,所述探测单元被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间生成用于确定所述环境的数字模型的探测数据,以及
·引导单元,所述引导单元被配置成提供从所述移动现实捕捉装置的当前位置朝向所述环境的区域的引导,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成:
·基于所述定位数据和所述LIDAR数据中的至少一者来确定探测数据,
·基于所述探测数据的分析和/或与所述环境的模型数据的比较来生成引导数据,所述引导数据提供所述环境的需要附加探测数据的区域的位置,以及
·启用所述引导单元以提供从所述移动现实捕捉装置的当前位置到所述环境的需要附加探测数据的所述区域的引导。
50.根据权利要求49所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述环境的需要附加探测数据的所述区域是通过相对于所定义的质量标准对所述探测数据进行分析来确定的,所定义的质量标准用于确定具有不足数据质量的区域。
51.根据权利要求50所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述质量标准是基于空间分辨率参数、特别是LDAR点密度或LIDAR点分布、和/或所述LIDAR数据的强度阈值参数的。
52.根据权利要求49至51中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述模型数据是基于先前采集的探测数据和/或预定环境模型,特别是在所述环境是建筑物的情况下的建筑物信息模型(BIM)的,
特别是其中,与所述模型数据的比较至少提供探测数据缺失的区域的指示。
53.根据权利要求49至52中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:
·针对所述探测数据运行特征识别算法,并且基于所述特征识别算法来识别所述探测数据中的语义特征和/或几何特征,以及
·基于所识别的语义特征和/或几何特征来生成所述引导数据。
54.根据权利要求49至53中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述探测单元被配置成将图像数据包含为所述探测数据的一部分,其中,所述质量标准提供具有以下项中的至少一者的区域的标识:缺失的图像数据、分辨率不足的图像数据、图像清晰度不足的图像数据、具有涂抹图像的图像数据、强度不足的图像数据、以及强度太高的图像数据,特别是饱和的图像。
55.根据权利要求49至54中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述引导单元被配置成提供声学引导信号,所述声学引导信号相对于所述移动现实捕捉装置的取向来引导操作员。
56.根据权利要求49至55中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述引导单元包括多个光指示器,所述多个光指示器被配置成提供视觉引导信号,所述视觉引导信号相对于所述移动现实捕捉装置的取向来引导操作员,
特别是其中,所述多个光指示器被周向布置在所述移动现实捕捉装置的侧表面上,使得所述光指示器中的各个光指示器在所述侧表面上的布置与要指示的移动方向相对应。
57.根据权利要求49至56中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成提供视觉编码和/或声学编码,
特别是用于提供以下项中的至少一者:期望转动速度、角部的量的指示、距所述环境中的所述探测数据不足的区域的残余距离的指示、以及用于移动所述移动现实捕捉装置的期望速度。
58.根据权利要求49至57中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成基于用户输入来初始化所述引导数据的生成。
59.根据权利要求49至58中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:基于指示所述移动现实捕捉装置的位置和/或移动方向的定位参数,特别是与从所述探测数据导出的特征参数组合地,自动初始化所述引导数据的生成,
其中,所述特征参数指示当前测量周界的出口、特别是门的位置。
60.根据权利要求49至59中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至48中的任一项所述的教导。
61.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,以及
·状态指示器,所述状态指示器用于可视地指示所述移动现实捕捉装置的工作状况,
其中,
·所述状态指示器被周向布置在所述移动现实捕捉装置的侧表面上,所述侧表面限定了所述移动现实捕捉装置的竖立轴线,即,其中,所述侧表面绕所述竖立轴线周向布置,以及
·所述状态指示器被配置成对于绕所述竖立轴线的所有观察方向呈现为是相同的,即,与所述移动现实捕捉装置绕所述竖立轴线的旋转位置无关地,由所述状态指示器提供的相同信息在从垂直于竖立轴线的平面内观察所述移动现实捕捉装置时是可见的。
62.根据权利要求61所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
·所述定位单元被配置为执行视觉定位算法,为此,所述移动现实捕捉装置包括被配置成生成图像数据的定位摄像机,并且
·所述移动现实捕捉装置被配置成:所述状态指示器的启用是与所述定位摄像机的图像捕捉速率相协调的,特别是使得所述状态指示器仅在所述定位摄像机的快门关闭时才发光。
63.根据权利要求61或62所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述状态指示器是由单个灯、特别是LED来具体实施的,所述单个灯是绕所述竖立轴线周向布置的,特别是其中,所述单个灯位于与所述竖立轴线正交的同一平面中。
64.根据权利要求61至63中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述状态指示器被具体实施为导光环,所述导光环是绕所述竖立轴线周向布置的。
65.根据权利要求64所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述状态指示器是借助于光纤环具体实施的,所述光纤环具有至少一个光耦合,特别是多个耦合,更特别为六个耦合,其中,所述状态指示器被配置成在沿着所述光纤环距所述耦合位置的距离增加的情况下,沿着相对于所述竖立轴线的辐射方向发送的辐射与沿着所述光纤环发送的辐射的比率增加。
66.根据权利要求61至65中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述状态指示符被配置成借助于彩色编码和/或闪烁编码来提供所述移动现实捕捉装置的工作状况,所述彩色编码和/或闪烁编码特别包括一系列清晰分开的单脉冲和/或强度脉动,即,连续衰落和增强的脉冲信号,更特别地其中,所述编码是借助于绕所述竖立轴线运行的旋转编码来提供的。
67.根据权利要求61至66中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至60中的任一项所述的教导。
68.一种激光扫描器,所述激光扫描器被配置成基于激光测量束来生成光检测和测距(LIDAR)数据,其中,所述激光扫描器具有:
·基部,
·支承部,所述支承部被安装在所述基部上并且能够相对于所述基部旋转,以及
·旋转主体,所述旋转主体使输出激光测量束与所述激光测量束的返回部分偏转,所述旋转主体被安装在所述支承部上并且能够相对于所述支承部旋转,
其中,所述LIDAR数据的生成包括:
·所述支承部相对于所述基部的连续旋转以及所述旋转主体相对于所述支承部的连续旋转,以及
·所述激光测量束经由所述旋转主体的发射、以及所述激光测量束的经由所述旋转主体返回的部分的检测,
其中,所述激光扫描器包括具有弯曲表面的基准部件,其中,所述基准部件被配置并布置成使得因所述旋转主体相对于支承部的连续旋转,造成:
·所述输出激光测量束能够在所述弯曲表面上生成轨迹,以及
·在沿着所述轨迹的不同轨迹位置处,生成所述输出激光测量束随着所述弯曲表面的不同入射角,即,根据所述轨迹位置,光的不同部分沿着所述激光测量束的入射方向被反向散射。
69.根据权利要求68所述的激光扫描器,
其特征在于,
所述弯曲表面向外拱起,即,沿所述旋转主体的方向拱起。
70.根据权利要求68或69所述的激光扫描器,
其特征在于,
·所述弯曲表面的顶部被配置成沿着所述轨迹、特别是在整个表面上具有均匀的反射特性,或者
·所述弯曲表面的顶部被配置成沿着所述轨迹具有变化的反射特性,特别是其中,至少沿着所述轨迹的一部分,所述顶部被配置成具有从高反射率到低反射率的过渡。
71.根据权利要求68至70中的一项所述的激光扫描器,
其特征在于,
所述基准部件被埋置在所述支承部的凹陷部中,特别是其中,所述凹陷部的侧壁被配置成充当辐射沼泽。
72.根据权利要求68至71中的一项所述的激光扫描器,
其特征在于,
所述基准部件是沿着朝向所述基部,即,最低点位置的方向相对于所述旋转主体布置的。
73.根据权利要求72所述的激光扫描器,
其特征在于,
在所述支承部中布置有使所述支承部相对于所述基部旋转的马达,并且所述弯曲表面是由所述马达的马达罩形成的。
74.根据权利要求68至73中的一项所述的激光扫描器,
其特征在于,
所述基准部件的沿着背对所述基部,即,最高点位置的方向相对于所述旋转主体布置的。
75.根据权利要求68至74中的一项所述的激光扫描器,
其特征在于,
所述激光扫描器包括另一基准部件,所述另一基准部件被配置并且布置成使得因所述旋转主体相对于支承部的连续旋转,造成:所述输出激光测量束可以在所述另一基准部件的表面上生成轨迹,并且在沿着所述轨迹的不同轨迹位置处,根据所述轨迹位置,光的不同部分沿着所述激光测量束的入射方向被反向散射,
特别是其中,
·所述另一基准部件是沿着朝向所述基部,即,最低点位置的方向相对于所述旋转主体布置的,或者
·所述另一基准部件是沿着背对所述基部,即,最高点位置的方向布置的。
76.根据权利要求68至75中的一项所述的激光扫描器,
其特征在于,
所述激光扫描器被配置成包括根据权利要求1至67中的任一项所述的教导。
77.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,以及
·根据权利要求68至76中的一项所述的激光扫描器,其中,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间生成所述LIDAR数据。
78.根据权利要求77所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至76中的任一项所述的教导。
79.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元包括定位摄像机、特别是全局快门摄像机,并且特别是惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为借助于涉及由所述定位摄像机生成的定位图像数据的定位算法来确定所述移动现实捕捉装置的轨迹,
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,以及
·细节摄像机,所述细节摄像机作为定位摄像机具有较高的分辨率,特别是其中,所述细节摄像机是彩色摄像机,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成:
·通过所述定位摄像机连续生成定位图像数据,以及
·通过所述细节摄像机生成细节图像数据,其中,所述细节图像数据是以与用于连续生成所述定位图像数据的所述定位摄像机的采集速率相比的低速率来生成的。
80.根据权利要求79所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
·所述定位单元包括三个定位摄像机,特别是三个全局快门摄像机,
·所述细节摄像机以及所述三个定位摄像机被周向布置在所述移动现实捕捉装置的侧表面上,所述侧表面限定所述移动现实捕捉装置的竖立轴线,即,其中,所述侧表面是绕所述竖立轴线周向布置的,
·所述三个定位摄像机中的两个定位摄像机位于与所述竖立轴线正交的单独平面中,并且特别具有相对于绕所述竖立轴线的旋转不同的角定向。
81.根据权利要求80所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述三个定位摄像机中的两个定位摄像机以及所述细节摄像机位于与所述竖立轴线正交的同一平面中,其中,所述三个定位摄像机中的位于与所述竖立轴线正交的单独平面中的所述一个定位摄像机具有与所述细节摄像机相同的角定向,
特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置成在考虑所述正交平面的分离的情况下,对所述图像数据运行立体摄影测量算法。
82.根据权利要求79至81中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述定位单元包括多个定位摄像机,特别是其中,所述多个定位摄像机被配置并且布置成:对于所述定位单元的标称最小工作范围,所述多个定位摄像机中的各个定位摄像机皆具有与所述多个定位摄像机中的至少另一定位摄像机重叠的视场。
83.根据权利要求79至82中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成根据所述定位图像数据和/或所述细节图像数据来生成全景图像,即,其中,将来自不同观察方向的单独图像拼接在一起以形成具有比所述单独图像宽的视场的图像,
特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置成生成360°全景图像。
84.根据权利要求79至83中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:所述细节图像数据和/或所述定位图像数据的生成是由以下项中的至少一者触发的:
·用户命令,
·移动参数,所述移动参数特别指示所述移动现实捕捉装置的停顿,
·所述移动现实捕捉装置的沿着所述轨迹的位置和/或所述移动现实捕捉装置相对于所述轨迹的取向,以及
·恒定重复率。
85.根据权利要求79至84中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述定位摄像机的视场或者所述多个定位摄像机中的各个定位摄像机的视场至少为90°×120°。
86.根据权利要求79至85中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述细节摄像机的视场至少为80°×80°。
87.根据权利要求79至86中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:确定用于色化由所述LIDAR数据表示的所述三维点云的数据,其中,出于将颜色信息包括至由所述LIDAR数据表示的所述三维点云的目的,对所述定位图像数据的至少一部分进行处理。
88.根据权利要求87所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
将颜色信息包括至所述三维点云的处理是基于以下选择算法的:所述选择算法被配置成具体确定并选择所述定位图像数据中的单独图像的要被用于色化的图像区域,即,其中,仅使用包括要与所述三维点云中的点相匹配的图像点的子图像。
89.根据权利要求87或88所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成:
·以第一速率生成要在所述定位算法中涉及的所述定位图像数据,以及
·以第二速率生成用于色化由所述LIDAR数据表示的所述三维点云的所述定位图像数据,其中,所述第二速率低于所述第一速率。
90.根据权利要求79至89中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至78中的任一项所述的教导。
91.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,
·摄像机单元,所述摄像机单元被配置成生成包括用于色化由所述LIDAR数据表示的所述三维点云的色化数据的图像数据,以及
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为借助于涉及由所述摄像机单元生成的图像数据的定位算法来确定所述移动现实捕捉装置的轨迹,
其中,所述摄像机单元被配置成,
·由所述摄像机单元中的同一摄像机以不同速率生成第一图像数据和第二图像数据,
·所述第一图像数据被具体预见为用于色化由所述LIDAR数据表示的所述三维点云,以及
·以比所述第一图像数据高的速率生成的所述第二图像数据被具体预见为由所述定位算法使用。
92.根据权利要求91所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述摄像机单元被配置成将所述第二图像数据生成为单色图像数据。
93.根据权利要求91或92所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述摄像机单元被配置成借助于所述摄像机的子采样读出模式来生成所述第二图像数据,与高分辨率读出模式相比,所述子采样读出模式提供增加的帧速率。
94.根据权利要求91至93中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成确定用于色化由所述LIDAR数据表示的所述三维点云的数据,其中,为了所述色化,对所述第一图像数据的至少一部分进行处理,这包括具体确定并选择所述第一图像数据中的单独图像的要被用于所述色化的图像区域,即,其中,仅将包括要与所述三维点云中的点相匹配的图像点的子图像用于所述色化。
95.根据权利要求91至94中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成通过被预见成生成所述第一图像数据和所述第二图像数据的同一摄像机来生成用于生成全景图像的第三图像数据,特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置成生成所述全景图像,即,其中,将由所述摄像机单元从不同观察方向生成的单独图像拼接在一起以形成具有比所述单独图像宽的视场的图像。
96.根据权利要求91至95中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述第一图像数据、所述第二图像数据以及所述第三图像数据中的至少两个图像数据源自所述摄像机的同一采集处理,其中,生成原始图像,并且所述摄像机单元被配置成借助于特别是在现场可编程门阵列(FPGA)或图形处理单元(GPU)上执行的对所述原始图像运行的图像压缩或子采样算法,来针对同一采集处理生成具有不同分辨率的图像数据。
97.根据权利要求91至96中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至90中的任一项所述的教导。
98.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·摄像机单元,所述摄像机单元被配置成生成全景图像的图像数据,特别是其中,所述摄像机单元被配置成生成全景图像,即,其中,将所述摄像机单元的来自不同观察方向的单独图像拼接在一起以形成具有比所述单独图像宽的视场的图像,
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为借助于涉及由所述摄像机单元生成的图像数据的定位算法来确定所述移动现实捕捉装置的轨迹,以及
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,
其中,所述摄像机单元被配置成,
·由所述摄像机单元中的同一摄像机以不同速率生成第一图像数据和第二图像数据,
·所述第一图像数据被具体生成并存储以用于生成所述全景图像,其中,所述摄像机通过允许在第一公差范围内进行突然校正来调节生成所述第一图像数据的快门速度,所述第一公差范围基本跨越所述摄像机的标称范围,并且
·以比所述第一图像数据高的速率生成的所述第二图像数据被具体预见为由所述定位算法使用,其中,所述摄像机通过仅允许在第二公差范围内进行逐步校正来调节生成所述第二图像数据的快门速度,所述第二公差范围小于所述第一公差范围并且被具体调谐成所述定位单元的工作范围。
99.根据权利要求98所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
生成所述第一图像数据和所述第二图像数据的所述摄像机是滚动快门摄像机,并且所述移动现实捕捉装置包括:
·运动确定单元,所述运动确定单元特别具有IMU,所述运动确定单元被配置成确定指示所述移动现实捕捉装置的运动的运动参数,以及
·补偿单元,所述补偿单元被配置成通过对被采集用于生成所述第二图像数据的初始图像进行校正来生成所述第二图像数据,其中,通过考虑所述运动参数来校正所述初始图像的因所述滚动快门而造成的运动模糊。
100.根据权利要求98至99中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至97中的任一项所述的教导。
101.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·壳体,所述壳体包围内部空间,其中,所述内部空间具有:
ο没有旋转部分的第一区域,以及
ο包括旋转部分的第二区域,所述旋转部分被配置成提供激光测量束的扫描移动以用于生成光检测和测距(LIDAR)数据,
以及
·冷却系统,所述冷却系统具有风扇单元、使外部空气进入所述第一区域中的空气入口、以及将空气,即,通过所述空气入口进入的所述空气,从所述第一区域转送到所述第二区域中的气道。
102.根据权利要求101所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述冷却系统包括两级过滤系统,所述两级过滤系统具有:
·第一过滤器,特别是至少防雨过滤器,所述第一过滤器被布置在所述空气入口处并且将所述内部空间与周围环境分隔开,以及
·第二过滤器,所述第二过滤器被布置在所述内部空间中并且将所述内部空间分隔成脏内区与净内区,所述脏内区在所述第一过滤器与所述第二过滤器之间位于所述第二过滤器的上游,并且所述净内区在所述第二过滤器与用于将空气释放到周围环境中的空气出口之间位于所述第二过滤器的下游。
103.根据权利要求102所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述第一过滤器具有比所述第二过滤器粗的过滤器细度。
104.根据权利要求101或103所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述两级过滤系统具有模块化设计,这提供所述第一过滤器和/或所述第二过滤器的模块化移除,
特别是其中,所述第一过滤器和/或所述第二过滤器被配置成是能够水洗的和/或能够经真空吸尘器清洁的。
105.根据权利要求101至104中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置具有过滤器监测系统,所述过滤器监测系统被配置成特别是基于对流经所述两级过滤系统的空气的空气阻力的确定,来监测所述两级过滤系统的污染水平。
106.根据权利要求101至105中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置包括风扇控制单元,所述风扇控制单元被配置成对被用于生成使外部空气进入所述第一区域中的气流的风扇进行控制,其中,所述风扇控制单元被配置成基于所确定的所述两级过滤系统的状态,特别是基于所述第一过滤器和所述第二过滤器中的至少一个过滤器的污染水平的阈值、和/或基于所述两级过滤系统中的过滤器缺失的检测,来防止所述气流的生成。
107.根据权利要求101至106中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述第一区域和所述第二区域分别包括定子或转子,所述定子或转子被配置成在所述第一区域与所述第二区域之间提供所述气道,其中,所述定子和转子二者在径向支柱之间具有环形段狭缝,所述环形段狭缝在转子和定子的至少一些相对旋转位置打开所述第一区域与所述第二区域之间的通风口。
108.根据权利要求101至107中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述冷却系统包括基于过压的空气出口,特别是单向阀,和/或所述空气出口被配置成通过借助于过滤器单元使来自外部的空气回流来保护所述内部空间不受污染,特别是其中,所述过滤器单元包括与所述第一过滤器或所述第二过滤器相同类型的过滤器。
109.根据权利要求101至108中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置包括用于引导空气的装置,用于引导空气的装置将空气从所述第一区域单独引导到所述内部空间的不同区域中,特别是将空气单独引导至所述第二区域以及包括所述移动现实捕捉装置的计算处理器的冷却肋片的区域。
110.根据权利要求101至109中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述第二区域包括以下项中的至少一者:LIDAR传感器、使所述激光测量束偏转的偏转光学器件、以及发射所述激光测量束的激光发射器。
111.根据权利要求101至110中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置具有定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据。
112.根据权利要求101至111中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
将所述旋转部分关联至激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行所述激光测量束的作为相对于两个旋转轴线的扫描移动的所述扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的所述LIDAR数据。
113.根据权利要求101至112中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至100中的任一项所述的教导。
114.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有包围内部空间的壳体,其中,所述内部空间包括旋转组件,所述旋转组件被配置成进行旋转,并且基于所述旋转,
·提供激光测量束的扫描移动以用于生成光检测和测距(LIDAR)数据,以及
·提供气流的生成以驱动所述移动现实捕捉装置的空气冷却系统,特别是其中,所述旋转组件配备有转子叶片。
115.根据权利要求114所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述旋转组件驱动与周围环境隔绝的内部空气循环,并且包括对经过的空气进行冷却的冷却区段。
116.根据权利要求115所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置具有空气入口,并且所述冷却系统被配置成,所述旋转组件的旋转使经由所述空气入口进入的外部空气流动。
117.根据权利要求114至116中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
·所述旋转组件配备有转子叶片,
·所述旋转组件被布置在以下区域中:所述区域具有将空气供应到所述区域中的气道的空气入口和从所述区域移除空气的空气出口,并且
·所述旋转叶片被配置并且布置成因所述旋转组件的旋转而造成,所述旋转叶片分别通过所述入口或所述出口,以便分别在所述入口或所述出口处生成压力梯度,所述压力梯度将空气从所述入口驱动至所述出口。
118.根据权利要求114至117中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至113中的任一项所述的教导。
119.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·同时定位和地图构建(SLAM)单元,所述SLAM单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述SLAM单元被配置成生成SLAM数据并且基于所述SLAM数据,生成所述环境的三维地图以及所述移动现实捕捉装置在所述三维地图中的轨迹,
·探测单元,所述探测单元至少包括激光扫描器以及特别是摄像机,其中,所述探测单元被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,生成所述环境的探测数据,以及
·数据评估单元,所述数据评估单元被配置成对所述移动现实捕捉装置在所述三维地图内的采集位置与所述三维地图中的要从所述采集位置进行探测的区域之间的几何关系执行评估,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成通过考虑对所述几何关系的评估,来控制所述探测数据的生成。
120.根据权利要求119所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
·所述SLAM单元被配置成包含视觉同时定位和地图构建(VSLAM)以用于生成所述三维地图,和/或
·所述SLAM单元被配置成包含基于LIDAR的同时定位和地图构建(LIDAR-VSLAM)以用于生成所述三维地图,
特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置成通过考虑对所述几何关系的评估,来选择所述SLAM数据的至少一部分作为探测数据,更特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置成将所述SLAM数据中的未被选择为探测数据的至少一部分删除。
121.根据权利要求119或120所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述数据评估单元还被配置成根据所述几何关系来对所述探测数据进行质量评定,所述质量评定基于以下项中的至少一项:
·所述三维地图中的要探测的所述区域的所述探测数据的预期空间分辨率,
·用于生成所述三维地图中的要探测的所述区域的探测数据的所检测到的探测信号的预期信号强度,
·所述三维地图中的要探测的所述区域的探测数据的预期信噪比,
·所述三维地图中的要探测的所述区域的表面上的用于生成探测数据的探测辐射的预期入射角,以及
·焦距和所述移动现实捕捉装置与所述三维地图中的要探测的所述区域之间的预期距离的比较。
122.根据权利要求121所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述数据评估单元被配置成基于所述三维地图来对所述SLAM数据进行质量评定,其中,所述移动现实捕捉装置被配置成通过考虑针对所述三维地图中的同一区域的所述SLAM数据的质量评定与所述探测数据的质量评定的比较,来控制所述探测数据的生成。
123.根据权利要求119至122中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:
·通过考虑与所述三维地图的要探测的所述区域的多次采集的采集位置相关联的所述几何关系的评估,特别是实时地执行与所述多次采集相关联的所采集的探测数据之间的比较,以及
·基于所述比较,删除所采集的探测数据中的至少一部分。
124.根据权利要求119至123中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成通过考虑对所述几何关系的评估,来选择和/或自适应地控制所述探测单元的用于生成所述探测数据的数据采集模式。
125.根据权利要求124所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述探测单元包括激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,并且所述移动现实捕捉装置被配置成选择和/或自适应地控制以下项中的至少一者:
·所述激光扫描器的点重复率,以及
·所述扫描移动的移动参数,特别是所述激光测量束相对于一个旋转轴线和/或两个旋转轴线的旋转速度。
126.根据权利要求124或125所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述探测单元包括细节摄像机,特别是其中,所述SLAM单元被配置为包括VSLAM,并且所述细节摄像机具有比所述SLAM单元的VSAL摄像机高的分辨率,并且所述移动现实捕捉装置被配置成选择和/或自适应地控制以下项中的至少一者:
·所述细节摄像机的快门速度,
·所述细节摄像机的曝光时间,以及
·所述细节摄像机的曝光速率。
127.根据权利要求119至126中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至118中的任一项所述的教导。
128.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·同时定位和地图构建(SLAM)单元,所述SLAM单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述SLAM单元被配置成生成SLAM数据并且基于所述SLAM数据,生成所述环境的三维地图以及所述移动现实捕捉装置在所述三维地图中的轨迹,
·探测单元,所述探测单元至少包括激光扫描器以及特别是摄像机,其中,所述探测单元被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,生成所述环境的探测数据,以及
·数据评估单元,所述数据评估单元被配置成基于所述三维地图来对所述SLAM数据进行质量评定,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成通过考虑对所述SLAM数据的质量评定,来控制所述探测数据的生成。
129.根据权利要求128所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
对所述SLAM数据的所述质量评定基于以下项中的至少一项:
·由所述三维地图中的区域的所述SLAM数据提供的空间分辨率,
·由所述三维地图中的区域的所述SLAM数据提供的强度水平,
·由所述三维地图中的区域的所述SLAM数据提供的信噪比,
·所述移动现实捕捉装置的用于生成所述SLAM数据的采集位置与所述三维地图中的由所述SLAM数据捕捉的区域之间的几何关系,以及
·视觉SLAM(VSLAM)摄像机的焦距和所述移动现实捕捉装置与所述三维地图中的由所述VSLAM摄像机捕捉的区域之间的距离的比较。
130.根据权利要求128或129所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成基于所述SLAM数据的所述质量评定,删除由所述探测单元捕捉的所述三维地图中的区域的探测数据。
131.根据权利要求128至130中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成通过考虑对所述SLAM数据的所述质量评定,来选择和/或自适应地控制所述探测单元的用于生成所述探测数据的数据采集模式。
132.根据权利要求128至131中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成通过用户输入来启用所述探测数据的生成。
133.根据权利要求132所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
·所述探测单元包括细节摄像机,特别是其中,所述SLAM单元被配置为包括VSLAM,并且所述细节摄像机具有比所述SLAM单元的VSAL摄像机高的分辨率,
·所述探测单元具有突发模式,所述突发模式能够通过所述用户输入来启用,以及
·在所述突发模式下,所述细节摄像机连续地生成用于摄影测量算法的图像数据,特别是其中,所述突发模式的持续时间能够根据所述用户输入来控制。
134.根据权利要求128至133中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至127中的任一项所述的教导。
135.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·探测单元,所述探测单元至少包括激光扫描器以及特别是摄像机,其中,所述探测单元被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,生成所述环境的用于生成三维点云的探测数据,
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,
·边缘计算功能,所述边缘计算功能被配置成基于所述探测数据来生成所述环境的三维矢量文件模型,特别是网格,以及
·数据接口,特别是无线数据接口,所述数据接口被配置成向单独的接收装置提供包括探测数据和所述三维矢量文件模型的数据流,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成基于优先化算法来生成并提供所述数据流,所述优先化算法被配置成使所述三维矢量文件模型的数据的流传输优先于探测数据的流传输。
136.根据权利要求135所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成特别地基于所识别的语义特征和/或几何特征,删除所述探测数据中的至少一部分。
137.根据权利要求135或136所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成考虑到所述三维矢量文件模型、特别是与所述三维矢量文件模型中的表面相关联的图像数据,将所述探测数据中的至少一部分标记为多余的。
138.根据权利要求137所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成在生成所述数据流时,省略被标记为多余的所述探测数据。
139.根据权利要求135至138中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:
·基于所述三维矢量文件模型来进行所采集的探测数据的质量评定,以及
·通过考虑对所述探测数据的所述质量评定来控制所述探测数据的生成。
140.根据权利要求135至139中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成通过执行对所述移动现实捕捉装置在所述三维矢量文件模型内的采集位置与所述三维矢量文件模型中的要从所述采集位置进行探测的区域之间的几何关系的评估,来控制所述探测数据的生成,
特别是其中,所述移动现实捕捉装置还被配置成根据所述几何关系来对所述探测数据进行质量评定。
141.根据权利要求139和/或权利要求140所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
根据所述几何关系对所述采集的探测数据的质量评定或者对所述探测数据的质量评定分别基于以下项中的至少一者:
·由所述探测数据提供的空间分辨率,
·用于生成所述探测数据的探测信号的信号强度,
·由所述探测数据提供的信噪比,
·由所述三维矢量文件模型的表面表示的表面上的探测辐射的入射角,以及
·焦距和所述移动现实捕捉装置与所述三维矢量文件模型内的点之间的距离的比较。
142.根据权利要求135至141中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述三维矢量文件模型是具有固定网格尺寸的网格,
特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置成:用户能够设定所述网格尺寸。
143.根据权利要求135至142中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述三维矢量文件模型是具有可变网格尺寸的网格,
特别是其中,所述网格尺寸自动适于所识别的语义特征和/或几何特征的表示,或者基于所采集的探测数据的质量评定。
144.根据权利要求135至143中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至134中的任一项所述的教导。
145.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·同时定位和地图构建(SLAM)单元,所述SLAM单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述SLAM单元被配置成生成SLAM数据并且基于所述SLAM数据,生成所述环境的三维地图以及所述移动现实捕捉装置在所述三维地图中的轨迹,其中,所述三维地图是通过对所述环境中的允许相互链接所述SLAM数据的多个特征进行标识来生成的,以及
·特征跟踪器,所述特征跟踪器被配置成在所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹的不同位置处,确定所述多个特征的子集的位置数据,其中,针对所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹的所述不同位置中的各个位置,对应位置数据提供所述特征子集相对于所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹的所述对应位置之间的相对位置关系,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成通过调用所述位置数据中的至少一部分,来重新初始化所述SLAM单元以用于继续所述三维地图的生成。
146.根据权利要求145所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成通过调用以下项来重新初始化所述SLAM单元:
·已经针对所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹的最后一个、特别是最新的位置确定的位置数据,或者
·与所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹的最新位置相对应的一系列位置数据。
147.根据权利要求145或146所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置具有边缘计算功能,所述边缘计算功能被配置成借助于基于当前SLAM数据的三维模型与基于先前SLAM数据的三维模型的比较,来确定所述移动现实捕捉装置的当前位置,其中,所述移动现实捕捉装置被配置成基于所确定的当前位置来选择所述位置数据以重新初始化所述SLAM单元,
特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置成基于所述SLAM数据来生成所述环境的三维模型,特别是矢量文件模型,并且对所述三维模型运行特征识别算法,并且基于所述特征识别算法来识别语义特征和/或几何特征,其中,所述移动现实捕捉装置被配置成:
·将所识别的语义特征和/或几何特征中的至少一部分指派给所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹的不同位置的位置数据,以及
·基于所识别的语义特征和/或几何特征来确定沿着所述轨迹的当前位置。
148.根据权利要求145至147中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置具有引导单元,所述引导单元被配置成提供从所述移动现实捕捉装置的当前位置朝向期望位置的引导,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成:
·特别是基于所识别的语义特征和/或几何特征,来确定由所述SLAM数据生成的三维地图内或三维模型内的当前位置,
·借助于所述引导单元来提供从所述当前位置到所述轨迹上的、位置数据被确定的目标位置的引导,以及
·基于为所述目标位置确定的所述位置数据来重新初始化所述SLAM单元。
149.根据权利要求145至148中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成具有用于生成定位数据的内置位置确定单元或者从外部位置确定单元接收定位数据,其中,所述位置确定单元基于以下项中的至少一者:
·借助于无线信号、特别是无线LAN信号的三角测量,
·射频定位,以及
·全球导航卫星系统(GNSS),
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成:
·基于所述位置确定单元的所述定位数据来选择所述位置数据以重新初始化所述SLAM单元,或者
·借助于所述引导单元来提供从由所述定位数据提供的当前位置到所述轨迹上的、位置数据被确定的目标位置的引导。
150.根据权利要求145至149中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至144中的任一项所述的教导。
151.一种激光扫描器,所述激光扫描器被配置成基于激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动来生成光检测和测距(LIDAR)数据,其中,所述激光扫描器具有:
·盖子,特别是对可见光不透明的盖子,所述盖子包围所述激光扫描器的移动部分,使得在所述扫描移动期间,所述激光测量束在不同贯穿点通过所述盖子,
·角度确定单元,所述角度确定单元被配置成提供角度确定数据,所述角度确定数据用于确定所述激光测量束的发射轴线相对于所述两个旋转轴线的取向,以及
·数据存储器,所述数据存储器存储有基于样条的校正参数,所述基于样条的校正参数校正所述角度确定数据的因所述盖子而造成的偏移。
152.根据权利要求151所述的激光扫描器,
其特征在于,
所述激光扫描器被配置成特别是实时地根据由所述校正参数提供的偏移量来校正所述角度确定数据。
153.根据权利要求151或152所述的激光扫描器,
其特征在于,
所述校正参数被存储为查找表或者采用校正矩阵的形式进行存储。
154.根据权利要求151至153中的一项所述的激光扫描器,
其特征在于,
所述盖子的表面具有纽结,其中,在所述扫描移动期间,所述激光测量束通过所述纽结。
155.根据权利要求151至154中的一项所述的激光扫描器,
其特征在于,
所述盖子具有半球端头部分,所述半球端头部分并入圆筒形壳中,
特别是其中,所述激光扫描器被配置成基于以下取向来生成所述LIDAR数据:所述激光测量束穿过所述半球端头部分的取向;以及所述激光测量束穿过所述圆筒形壳的取向。
156.根据权利要求151至155中的一项所述的激光扫描器,
其特征在于,
所述激光扫描器被配置成包括根据权利要求1至150中的任一项所述的教导。
157.一种系统,所述系统具有:
·移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
ο定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,
ο激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,以及
ο摄像机,所述摄像机被配置成捕捉图像数据,
以及
·配套装置,所述配套装置被特别地具体实施为智能手机、平板电脑或个人计算机,
其中,
·所述移动现实捕捉装置和所述配套装置被配置为进行服务器-客户端通信,
·所述系统被配置成将所述服务器-客户端通信的访问数据、特别是所述服务器的服务集标识符(SSID)和密码编码成矩阵条形码,特别是QR码,以及
·所述移动现实捕捉装置和/或所述配套装置被配置成捕捉所述矩阵条形码的图像并且从所述图像解码所述矩阵条形码以建立所述服务器-客户端通信。
158.根据权利要求157所述的系统,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成充当所述服务器-客户端通信的服务器,并且所述系统包括显示所述矩阵条形码的标签,特别是其中,所述标签被附接至所述移动现实捕捉装置的组成部分。
159.根据权利要求157所述的系统,
其特征在于,
所述配套装置被配置成在显示器上显示所述矩阵条形码,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成特别是自动地
·识别对包括所述矩阵条形码的图像的采集,所述图像是由所述摄像机捕捉的,
·从所述图像解码所述矩阵条形码,以及
·在解码所述矩阵条形码时,建立所述服务器-客户端通信,
特别是其中,所述配套装置被配置成:
·充当所述服务器-客户端通信的服务器,或者
·识别可用通信网络的访问数据,并且将所述可用通信网络的所述访问数据编码成所述矩阵条形码。
160.根据权利要求157至159中的一项所述的系统,
其特征在于,
·所述移动现实捕捉装置包括定位摄像机,所述定位摄像机是由所述定位单元使用的,所述定位摄像机被配置成通过包含所述定位摄像机的摄像机图像来生成所述定位数据,并且特别地生成用于生成所述三维地图的地图构建数据,
·所述移动现实捕捉装置还包括细节摄像机,所述细节摄像机具有比所述定位摄像机高的分辨率,以及
·所述移动现实捕捉装置被配置成借助于所述细节摄像机来捕捉所述矩阵条形码的所述图像,
特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置成能够通过用户手动触发来捕捉所述矩阵条形码的所述图像。
161.根据权利要求157至160中的一项所述的系统,
其特征在于,
所述系统被配置成包括根据权利要求1至156中的任一项所述的教导。
162.一种包括程序代码的计算机程序产品,所述程序代码被存储在机器可读介质上或者通过包括程序代码段的电磁波来具体实施并且具有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令特别是当运行在根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置的配套装置上时,至少执行以下步骤:
·从数据库读取输入数据,所述输入数据包括:
ο用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,
ο所述移动现实捕捉装置的激光扫描器的光检测和测距(LIDAR)数据,其中,所述LIDAR数据已经在所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹移动期间生成并且基于激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,以及
ο被布置在所述移动现实捕捉装置的侧表面上的摄像机单元的图像数据,所述侧表面限定了所述移动现实捕捉装置的竖立轴线,即,其中,所述侧表面绕所述竖立轴线周向布置,其中,所述图像数据已经在所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹移动期间生成,特别是其中,所述摄像机单元提供覆盖绕所述竖立轴线至少120°、特别为至少180°、更特别为360°的视野的图像数据,
·基于所述输入数据来生成所述环境的三维模型,特别是三维点云或者三维矢量文件模型,
·生成所述图像数据与所述三维模型的链接,使得所述图像数据中的单独图像能够与这些单独图像在所述三维模型内的捕捉位置相关,
·提供缩略图表示,其中,所述图像数据中的所述单独图像的至少一部分被表示为缩略图,
·接收对所述缩略图中的一个缩略图的选择,以及
·利用与所选择的缩略图相关联的所述单独图像在所述三维模型内的捕捉位置的指示,来提供所述三维模型的表示,特别是三维表示。
163.根据权利要求162所述的计算机程序产品,
其特征在于,
所述三维模型的所述表示包括所述轨迹的至少一部分,特别是所述轨迹的直至与所选择的缩略图相关联的轨迹位置的部分。
164.根据权利要求162或163所述的计算机程序产品,
其特征在于,
所述缩略图表示是基于采用二维或三维网格的一群缩略图的。
165.根据权利要求162至164中的一项所述的计算机程序产品,
其特征在于,
所述计算机程序产品被配置成包括根据权利要求1至161中的任一项所述的教导。
166.一种用于对基础设施、特别是建筑物或设施、更特别是经常面临往来人员和/或车辆的区域内的对象进行检测的监控装置,所述监控装置包括:
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成所述基础设施的三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,
·摄像机单元,所述摄像机单元被配置成沿着相对于所述监控装置的至少两个不同成像方向来捕捉图像数据,以及
·对象检测器,所述对象检测器被配置成基于所述LIDAR数据和所述图像数据中的至少一者,来对被监控的基础设施内的对象进行检测,
其中,所述监控装置被配置成当由所述对象检测器检测到对象时,自动地从低频捕捉模式切换成高频捕捉模式,其中,与所述低频捕捉模式相比,在所述高频捕捉模式下,增加以下参数中的至少一个参数:
·所述激光扫描器的点重复率,
·所述激光测量束相对于所述两个旋转轴线中的至少一个旋转轴线的旋转速度,以及
·所述摄像机单元的摄像机的曝光速率。
167.根据权利要求166所述的监控装置,
其特征在于,
所述监控装置包括:
·基部,所述基部支承所述激光扫描器,以及
·盖子,特别是对于可见光不透明的盖子,所述盖子被安装在所述基部上,使得所述盖子和所述基部包围所述激光扫描器的所有移动部分,使得从外部接触不到移动部分。
168.根据权利要求166或167所述的监控装置,
其特征在于,
所述监控装置被配置成:
·通过考虑所述LIDAR数据来生成所述基础设施的三维模型,特别是三维点云和/或三维矢量文件模型,和/或
·根据所述图像数据生成全景图像,即,其中,将所述摄像机单元的不同观察方向的单独图像拼接在一起以形成具有比所述单独图像宽的视场的图像,特别是其中,所述移动现实捕捉装置被配置成生成360°全景图像。
169.根据权利要求166至168中的一项所述的监控装置,
其特征在于,
所述监控装置被配置成生成数据流并且借助于数据接口、特别是无线和/或有线数据接口将所述数据流提供给单独的接收装置,
特别是其中,所述数据流包括LIDAR数据、图像数据、所述三维模型的模型数据以及全景图像的图像数据中的至少一者。
170.根据权利要求166至169中的一项所述的监控装置,
其特征在于,
所述监控装置被配置成包括根据权利要求1至165中的任一项所述的教导。
171.一种用于对基础设施、特别是建筑物或设施、更特别是经常面临往来人员和/或车辆的区域内的对象进行检测的监控装置,所述监控装置包括:
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成所述基础设施的三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,
·摄像机单元,所述摄像机单元被配置成沿着相对于所述监控装置的至少两个不同成像方向来捕捉图像数据,以及
·对象检测器,所述对象检测器被配置成基于所述LIDAR数据和所述图像数据中的至少一者,来对被监控的基础设施内的对象进行检测,
其中,所述监控装置被配置成:
·生成数据流并且借助于数据接口、特别是无线和/或有线数据接口将包括所述LIDAR数据和所述图像数据的所述数据流提供给单独的接收装置,以及
·当由所述对象检测器检测到对象时,自动地从低数据模式切换成高数据模式,其中,与所述低数据模式相比,在所述高数据模式下增加所述数据流中的数据量。
172.根据权利要求171所述的监控装置,
其特征在于,
所述监控装置被配置成包括根据权利要求1至170中的任一项所述的教导。
173.一种用于对基础设施、特别是建筑物或设施、更特别是经常面临往来人员和/或车辆的区域内的对象进行检测的监控装置,所述监控装置包括:
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成所述基础设施的三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,
·摄像机单元,所述摄像机单元被配置成沿着相对于所述监控装置的至少两个不同成像方向来捕捉图像数据,以及
·对象检测器,所述对象检测器被配置成基于所述LIDAR数据和所述图像数据中的至少一者,来对被监控的基础设施内的对象进行检测,
其中,
·所述监控装置被配置成通过考虑所述LIDAR数据来生成所述基础设施的三维模型,特别是三维点云和/或三维矢量文件模型,并且
·所述对象检测器被配置成基于所述三维模型来检测所述对象,特别是其中,所述对象检测器被配置成针对所述三维模型运行特征识别算法,并且基于所述特征识别算法来识别语义特征和/或几何特征。
174.根据权利要求166至173中的一项所述的监控装置,
其特征在于,
所述摄像机单元包括视觉成像摄像机和热成像摄像机中的至少一者。
175.根据权利要求174所述的监控装置,
其特征在于,
所述摄像机单元包括具有彼此不同的观察方向的两个视觉成像摄像机,其中,所述两个视觉成像摄像机中的各个视觉成像摄像机皆具有至少180度的视场,并且所述两个视觉摄像机是绕所述激光扫描器周向布置的,
特别是其中,所述两个视觉成像摄像机被布置在环绕所述激光扫描器并且限定中心环形轴的外环上,其中,所述两个视觉成像摄像机相对于绕所述中心环形轴的角间距为150度至180度。
176.根据权利要求174或175所述的监控装置,
其特征在于,
所述摄像机单元包括具有彼此不同的观察方向的四个热成像摄像机,其中,所述四个热成像摄像机中的各个热成像摄像机皆具有至少80度的视场,并且所述四个热成像摄像机均是绕所述激光扫描器周向布置的,
特别是其中,所述四个热成像摄像机被布置在环绕所述激光扫描器并且限定中心环形轴的外环上,其中,所述四个热成像摄像机是以相对于绕所述中心环形轴的旋转的均匀角间距来彼此分隔开的。
177.根据权利要求173至176中的一项所述的监控装置,
其特征在于,
所述监控装置被配置成包括根据权利要求1至172中的任一项所述的教导。
178.一种用于对基础设施、特别是建筑物或设施、更特别是经常面临往来人员和/或车辆的区域内的对象进行检测的监控装置,所述监控装置包括:
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成所述基础设施的三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,
·具有彼此不同的观察方向的两个视觉成像摄像机,其中,所述两个视觉成像摄像机中的各个视觉成像摄像机皆具有至少180度的视场,并且所述两个视觉摄像机是绕所述激光扫描器周向布置的,
·具有彼此不同的观察方向的四个热成像摄像机,其中,所述四个热成像摄像机中的各个热成像摄像机皆具有至少80度的视场,并且所述四个热成像摄像机均是绕所述激光扫描器周向布置的,以及
·数据接口,特别是无线和/或有线数据接口,所述数据接口被配置成向单独的接收装置提供包括所述视觉成像摄像机和热成像摄像机的LIDAR数据和图像数据的数据流,
特别是其中,所述监控装置包括:高动态范围(HDR)摄像机,特别是单曝光HDR摄像机;和/或多光谱摄像机,特别是高光谱摄像机;和/或3D摄像机装置。
179.根据权利要求178所述的监控装置,
其特征在于,
所述两个视觉成像摄像机被布置在环绕所述激光扫描器并且限定中心环形轴的外环上,其中,所述两个视觉成像摄像机相对于绕所述中心环形轴的角间距为150度至180度。
180.根据权利要求178或179所述的监控装置,
其特征在于,
所述四个热成像摄像机被布置在环绕所述激光扫描器并且限定中心环形轴的外环上,其中,所述四个热成像摄像机是以相对于绕所述中心环形轴的旋转的均匀角间距来彼此分隔开的。
181.根据权利要求178至180中的一项所述的监控装置,
其特征在于,
所述监控装置被配置成包括根据权利要求1至177中的任一项所述的教导。
182.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,以及
·插座,所述插座具有凹陷部,所述凹陷部用于沿着贯穿轴线容纳所述移动现实捕捉装置的附加组件的插脚;以及锁定机构,其中,所述锁定机构被配置成
ο在作为所述锁定机构的基本位置的锁定位置中,将锁定主体朝向所述贯穿轴线径向向内推动,以便接合所述插脚的凹部,以及
ο通过在沿着所述贯穿轴线的方向上推动接触部件而使得所述锁定主体能够径向脱离,这允许所述插脚被释放。
183.根据权利要求182所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述锁定机构包括至少三个锁定主体。
184.根据权利要求182或183所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述锁定主体被配置为:
·旋转主体,特别是作为球体或椭圆体,
·梯形,
·棱锥,
·具有圆角的梯形,或者
·具有圆角的棱锥。
185.根据权利要求182至184中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述凹陷部具有绕所述贯穿轴线形成的旋转体形式,并且所述接触部件被布置在绕所述贯穿轴线的圆周上。
186.根据权利要求182至185中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述锁定机构包括滑动部件,所述滑动部件被配置为能够沿着所述贯穿轴线轴向移动,其中,
·沿着平行于所述贯穿轴线的锁定方向推动或拖拉所述滑动部件使所述锁定主体的径向移动范围最小化,使得将所述锁定主体朝向所述贯穿轴线径向向内推动,以及
·当在沿着所述贯穿轴线的方向上推动所述接触部件时,所述滑动部件沿着与所述锁定方向相反的释放方向移动,这因所述滑动部件的位移而释放空间并由此使得所述锁定主体能够径向脱离。
187.根据权利要求186所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述滑动部件具有接触表面,所述接触表面在所述锁定位置与所述锁定主体相接触,使得所述锁定主体被按压在所述滑动部件的接触表面与所述接触部件的接触表面之间,其中,所述锁定机构被配置成当在沿着所述贯穿轴线的方向上推动所述接触部件时,所述锁定主体和所述接触部件沿着该相同方向被推动,直到所述锁定主体能够径向脱离。
188.根据权利要求186或187所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述锁定机构包括预应力部件,特别是预应力弹簧,所述预应力部件维持所述基本位置,即,所述滑动部件在所述锁定位置中的位置。
189.根据权利要求182至188中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至181中的任一项所述的教导。
190.一种用于将附加组件连接至根据权利要求182至189中的一项所述的移动现实捕捉装置的连接器,所述连接器具有:
·插脚,所述插脚被配置为插入所述插座中,其中,所述插脚具有绕插脚轴线的周向连续凹部,所述插脚被预见为在所述锁定位置中与所述贯穿轴线平行或同轴,并且其中,所述凹部被具体预见为容纳所述锁定机构的所述锁定主体,以及
·释放机构,所述释放机构被配置成:在所述锁定位置中,在沿着所述贯穿轴线的方向,即,沿着所述插脚轴线的方向上推动所述接触部件。
191.根据权利要求190所述的连接器,
其特征在于,
所述释放机构具有推动部件,所述推动部件用于沿着所述贯穿轴线推动所述接触部件,其中,所述推动部件被配置成沿着所述插脚轴线能够相对于所述插脚轴向移动,其中,所述推动部件相对于所述插脚的轴向移动范围允许所述接触部件进行足够位移以使所述锁定主体从所述凹部径向脱离。
192.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成定位数据,并且基于所述定位数据确定所述移动现实捕捉装置的轨迹,以及
·探测单元,所述探测单元至少包括被配置成生成光检测和测距(LIDAR)数据的激光扫描器以及特别是摄像机,其中,所述探测单元被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,生成用于确定所述环境的数字模型的探测数据,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成根据所述移动现实捕捉装置的移动参数,来设定用于生成所述探测数据的数据采集模式。
193.根据权利要求192所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:所述数据采集模式的设定涉及改变用于生成所述探测数据的数据采集速率和/或改变由探测数据表示的空间分辨率设定。
194.根据权利要求192或193所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成随着所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹的增加的速度,提高用于生成所述探测数据的数据采集速率。
195.根据权利要求192至194中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成根据所述轨迹的变化,即,根据所述轨迹的梯度,来设定所述数据采集模式。
196.根据权利要求192至195中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成根据所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹的速度阈值,来设定所述数据采集模式,
特别是其中,所述移动现实捕捉装置具有停顿采集模式,所述停顿采集模式特别用于以最大化数据量为代价来提供最大数据质量,其中,当所述移动现实捕捉装置的速度下降到所述速度阈值以下时,使所述停顿采集模式自动启用。
197.根据权利要求192至196中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成所述LIDAR数据,以及所述移动现实捕捉装置被配置成通过选择和/或自适应地控制以下项中的至少一者来设定所述数据采集模式:
·所述激光扫描器的点重复率,以及
·所述扫描移动的移动参数,特别是所述激光测量束相对于一个旋转轴线和/或两个旋转轴线的旋转速度。
198.根据权利要求192至197中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述探测单元包括摄像机,并且所述移动现实捕捉装置被配置成通过选择和/或自适应地控制以下项中的至少一者来设定所述数据采集模式:
·所述摄像机的快门速度,
·所述摄像机的曝光时间,以及
·所述摄像机的曝光速率。
199.根据权利要求192至198中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至191中的任一项所述的教导。
200.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成定位数据,并且基于所述定位数据来确定所述移动现实捕捉装置的轨迹,
·探测单元,所述探测单元至少包括被配置成生成光检测和测距(LIDAR)数据的激光扫描器以及特别是摄像机,其中,所述探测单元被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,生成用于确定所述环境的数字模型的探测数据,以及
·无线电信号模块,特别是无线局域网(WLAN)模块,所述无线电信号模块被配置成测量无线电信号的信号强度,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成:
·确定无线电信号的信号强度,所述无线电信号能够沿着所述移动现实捕捉装置的所述轨迹获得,以及
·提供包括所述无线电信号的一系列所确定的信号强度的数据集,其中,将各个信号强度与所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹的位置相关联。
201.根据权利要求200所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成对所述数据集进行分析,并且基于所述分析来生成所述环境的信号接收地图,将所述环境的分类设置成不同的无线电信号接收区域,其中,将信号强度值特别是均值或中值与所述接收区域中的各个接收区域相关联。
202.根据权利要求200或201所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成借助于三角测量算法来分析所述数据集,并且基于所述分析来生成包括所述环境内的无线电信号发送器的位置的地图。
203.根据权利要求200至202中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至199中的任一项所述的教导。
204.一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括程序代码,所述程序代码被存储在机器可读介质上或者通过包括程序代码段的电磁波来具体实施并且具有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令特别是当运行在根据前述权利要求中的一项所述的移动现实捕捉装置的配套装置上时,至少执行以下步骤:
·从数据库读取输入数据,所述输入数据包括:
ο用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,
ο所述移动现实捕捉装置的激光扫描器的光检测和测距(LIDAR)数据,其中,所述LIDAR数据已经在所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹移动期间生成并且是基于激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动的,以及
ο被布置在所述移动现实捕捉装置的侧表面上的摄像机单元的图像数据,所述侧表面限定了所述移动现实捕捉装置的竖立轴线,即,其中,所述侧表面是绕所述竖立轴线周向布置的,其中,所述图像数据已经在所述移动现实捕捉装置沿着所述轨迹移动期间生成,特别是其中,所述摄像机单元提供覆盖绕所述竖立轴线至少120°、特别为至少180°、更特别为360°的视野的图像数据,
·生成全景图像数据,提供沿着所述轨迹的全景图像,使得沿着所述轨迹连续地存在全景图像,所述全景图像是这样的图像,在该图像中,将所述摄像机单元的不同观察方向的单独图像拼接在一s起以形成具有比所述单独图像宽的视场的图像,特别是其中,所述全景图像提供绕所述竖立轴线的360°视场,以及
·提供所述全景图像数据的可变显示,其中,沿着所述轨迹的移动是可能的,基于此,所述全景图像在所述移动期间能够连续改变。
205.根据权利要求204所述的计算机程序产品,
其特征在于,
所述计算机程序产品被配置成包括根据权利要求1至203中的任一项所述的教导。
206.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,以及
·摄像机单元,所述摄像机单元被布置在所述移动现实捕捉装置的侧表面上,所述侧表面限定了所述移动现实捕捉装置的竖立轴线,即,其中,所述侧表面是绕所述竖立轴线周向布置的,其中,所述摄像机单元被配置成提供覆盖绕所述竖立轴线多于180°、特别为360°的视野的图像数据。
207.根据权利要求206所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述摄像机单元包括多个摄像机,所述多个摄像机被周向布置在所述侧表面上,并且所述移动现实捕捉装置被配置成根据所述图像数据生成全景图像,即,其中,将所述多个摄像机的单独图像拼接在一起以形成具有比所述单独图像宽的视场的图像。
208.根据权利要求206或207所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置为通过涉及以下项中的至少一者来进行同时定位和地图构建(SLAM),以生成所述环境的三维地图:
·所述IMU(IMU-SLAM)的数据,
·所述摄像机单元的用于视觉同时定位和地图构建(VSLAM)的图像数据;以及
·基于LIDAR的同时定位和地图构建(LIDAR-SLAM)的LIDAR数据。
209.根据权利要求206至208中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成基于所述LIDA数据以及所述摄像机单元的图像数据来生成色化三维点云。
210.根据权利要求206至209中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成生成所述环境的三维矢量文件模型,特别是网格。
211.根据权利要求206至210中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置为自适应地设定以下项中的至少一者:
·通过自适应地设定所述两个旋转轴线中的至少一个旋转轴线的至少两个不同旋转速率和/或通过自适应地设定至少两个不同的点采集速率,来生成所述LIDAR数据,
·生成要被用于全景图像的图像数据,特别是由所述摄像机单元的摄像机提供的图像数据,
·生成要被用于确定移动现实捕捉装置的轨迹的图像数据,以及
·生成要被用于色化所述三维点云的图像数据,特别是由所述摄像机单元的摄像机提供的图像数据。
212.根据权利要求206至211中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置包括附接单元,所述附接单元用于将附件装置附接至所述移动现实捕捉装置,其中,所述附接单元具有:
·具有插座的固定单元,所述插座被配置成容纳所述插座的配对物,并且特别是以维持所述配对物相对于所述插座的取向、特别是预定取向的方式,来固定所述插座中的配对物,以及
·无线数据总线,所述无线数据总线被配置成提供所述附件装置与所述移动现实捕捉装置之间的单向或双向数据传递。
213.根据权利要求212所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述固定单元包括以下项中的至少一者:
·磁体,
·钩环扣件的一部分,
·插入式连接的凹形部分或凸形部分,以及
·夹具。
214.根据权利要求212或213所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述附接单元具有感应式电力交换单元,所述感应式电力交换单元被配置成从所述移动现实捕捉装置向由所述固定单元固定的附件装置供电,和/或从所固定的附件装置向所述移动现实捕捉装置供电。
215.根据权利要求212至214中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置包括感测单元,所述感测单元被配置成:
·检测所述无线数据总线进行无线数据传递的范围内的附件装置,并且在范围内检测到所述附件装置时,启用所述无线数据总线以开始所述数据传递,和/或
·检测附件装置被所述固定单元固定,并且在检测到所固定的附件装置时,启用所述感应式电力交换单元以开始所述电力交换。
216.根据权利要求206至215中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至205中的任一项所述的教导。
217.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·探测单元,所述探测单元至少包括被配置成生成光检测和测距(LIDAR)数据的激光扫描器以及特别是摄像机,其中,所述探测单元被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,生成用于确定所述环境的三维模型的探测数据,
·同时定位和地图构建(SLAM)单元,所述SLAM单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述SLAM单元被配置成访问所述探测数据并且基于所述探测数据,生成所述环境的三维地图以及所述移动现实捕捉装置在所述三维地图中的轨迹,以及
·引导单元,所述引导单元被配置成提供从所述移动现实捕捉装置的当前位置朝向所述环境的区域的引导,
其中,所述移动现实捕捉装置被配置成:
·生成引导数据,所述引导数据提供从所述移动现实捕捉装置的当前位置到目标位置的引导,其中,所述引导数据是基于所述三维地图与所述环境的已知模型的比较来生成的,以及
·启用所述引导单元以提供从所述移动现实捕捉装置的当前位置到所述目标位置的引导。
218.根据权利要求217所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述环境的所述已知模型是基于由所述移动现实捕捉装置执行的先前测量活动的探测数据的。
219.根据权利要求217或218所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置包括定位单元,所述定位单元特别是基于全球导航卫星系统(GNSS)和/或基于无线电定位和/或基于罗盘的,其中,所述引导数据是基于来自所述定位单元的定位数据生成的。
220.根据权利要求217至219中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至216中的任一项所述的教导。
221.一种移动现实捕捉装置,所述移动现实捕捉装置被配置成由移动载体、特别是人或机器人或载具来携带并移动并且在生成环境的数字表示的测量处理期间移动,所述移动现实捕捉装置具有:
·定位单元,所述定位单元特别包括惯性测量单元(IMU),所述定位单元被配置为生成用于确定所述移动现实捕捉装置的轨迹的定位数据,
·激光扫描器,所述激光扫描器被配置成在所述移动现实捕捉装置移动期间,执行激光测量束相对于两个旋转轴线的扫描移动,并且基于所述扫描移动,生成用于生成三维点云的光检测和测距(LIDAR)数据,以及
·轴向磁通电动机,所述轴向磁通电动机包括转子和定子,所述转子和定子被配置成进行磁交互作用以驱动旋转组件,所述旋转组件提供绕所述两个旋转轴线中的一个旋转轴线的所述扫描移动。
222.根据权利要求221所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述轴向磁通电动机具有:
·多个线圈,所述多个线圈是以绕所述两个旋转轴线中的所述一个旋转轴线的环的形式固定地布置的,其中,所述线圈具有与所述两个旋转轴线中的所述一个旋转轴线平行的绕组轴线,
·多个磁体,所述多个磁体是与所述线圈相反地轴向布置的,其中,相邻的磁体具有交替极性,以及
·致动装置,所述致动装置被配置成致动所述多个线圈,使得所述线圈与所述多个磁体的交互作用提供在所述旋转组件上施加转矩。
223.根据权利要求221或222所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述线圈被布置在电路板的一侧,
特别是其中,将流偏转部件布置在所述电路板的另一侧,或者其中,流偏转部件和所述电路板是复合板的组件。
224.根据权利要求221至223中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
将所述磁体布置在转子盘上,所述转子盘是以旋转固定方式连接至轴的,所述轴是以旋转固定方式连接至所述旋转组件的。
225.根据权利要求224所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:所述轴的轴承的轴承预载荷具体受通过选择致动所述线圈而生成的轴向力影响。
226.根据权利要求224或226所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述转子盘在两侧被以下单元轴向包围:所述单元在每种情况下都具有以环的形式布置的固定线圈,特别是其中,这些单元中的一个单元是电路板,并且其中,所述磁体与所述线圈相反地定位。
227.根据权利要求221至226中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成具有在所述转子的所述两个旋转轴线中的所述一个旋转轴线的制动期间进行能量再生的工作模式。
228.根据权利要求221至227中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成:对于在所述旋转组件上施加所述转矩,经由所述致动装置来激励所述线圈,使得所得到的旋转电磁场将周向磁力施加到设置有所述磁体的转子盘上。
229.根据权利要求221至228中的一项所述的移动现实捕捉装置,
其特征在于,
所述移动现实捕捉装置被配置成包括根据权利要求1至220中的任一项所述的教导。
230.一种用于对基础设施、特别是建筑物或设施、更特别是经常面临往来人员和/或车辆的区域内的对象进行检测的监控装置,所述监控装置包括:
·3D摄像机,所述3D摄像机用于生成所述基础设施的三维点云,
·视觉成像摄像机,特别是具有彼此不同的观察方向的两个视觉成像摄像机,其中,所述两个视觉成像摄像机中的各个视觉成像摄像机皆具有至少180度的视场,并且所述两个视觉摄像机是绕所述激光扫描器周向布置的,
·热成像摄像机,特别是具有彼此不同的观察方向的四个热成像摄像机,其中,所述四个热成像摄像机中的各个热成像摄像机皆具有至少80度的视场,并且所述四个热成像摄像机均是绕所述激光扫描器周向布置的,以及
·数据接口,特别是无线和/或有线的数据接口,所述数据接口被配置成向单独的接收装置提供包括来自所述3D摄像机的数据以及所述视觉成像摄像机和热成像摄像机的图像数据的数据流,
特别是其中,所述监控装置包括:高动态范围(HDR)摄像机,特别是单曝光HDR摄像机;和/或多光谱摄像机,特别是高光谱摄像机。
231.根据权利要求230所述的监控装置,
其特征在于,
所述3D摄像机被具体实施为以下项中的一者:
·立体成像装置,
·结构化光传感器,以及
·飞行时间摄像机。
232.根据权利要求230或231所述的监控装置,
其特征在于,
所述监控装置被配置成包括根据权利要求1至229中的任一项所述的教导。
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