CN114509019B - 对环境进行扫描并能够识别扫描移动对象的扫描设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对环境进行扫描并能够识别扫描移动对象的扫描设备。本发明涉及一种扫描设备，该扫描设备被配置为能够有效识别与另外静态环境中的移动对象相关联的扫描测量点。扫描设备被构建为通常用于扫描环境并能够基于该扫描生成表示扫描环境的三维(3D)点云的全站仪或激光扫描器。

Description

对环境进行扫描并能够识别扫描移动对象的扫描设备

技术领域

本发明涉及一种被配置为能够有效识别与移动对象相关联的扫描测量点的扫描设备。扫描设备被构建为通常用于对环境进行扫描并能够基于该扫描生成表示扫描环境的三维(3D)点云的全站仪或激光扫描器。因此，点云的各个点与环境的扫描测量点或测量测量点相关。移动对象是扫描环境中的对象，该对象在环境被扫描的同时相对于环境正移动。为了在不具有移动对象的情况下并基于点云对扫描环境进行可视化，需要识别扫描/测量移动对象。

背景技术

与识别扫描环境中的扫描移动对象相关的已知方法依赖于第一次扫描环境然后第二次扫描环境。基于将第一扫描的扫描数据与第二扫描的扫描数据进行比较，识别出扫描数据的差异，其中，这样的差异指示在扫描环境中存在移动对象。这种方法依赖于以同一方式扫描同一环境两次。换句话说，已知方法依赖于牺牲扫描时间来取回附加信息，该附加信息采用扫描数据差异的形式、指示扫描环境中存在移动对象。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种扫描设备，该扫描设备允许对环境进行更有效的扫描并识别扫描环境中的扫描/测量移动对象。

根据本发明，被构建为全站仪或激光扫描器的扫描设备被配置为能够有效识别与移动对象相关联的扫描测量点并且具有：

·定子，该定子限定了竖直轴线，

·转子，该转子被安装在定子上，以使得能够绕竖直轴线旋转，

·旋转体，该旋转体被安装在转子上，以使得能够绕水平轴线旋转，旋转体具有用于测量辐射的出口和用于接收辐射的入口，

·旋转驱动单元，

·角度编码单元，

·测量辐射源，

·接收辐射检测单元，

·评估单元，以及

·控制单元。

因此，竖直轴线与水平轴线基本正交，旋转驱动单元使转子和旋转体旋转，测量辐射在预定测量方向上沿到测量点的目标轴线离开旋转体，角度编码单元提供用于确定目标轴线的竖直角度和水平角度的竖直角度确定数据和水平角度确定数据，评估单元基于检测到的接收辐射来记录距离测量数据和相关的角度确定数据，并且控制单元被配置为如下引导测量辐射：在第一时间间隔期间，沿扫描路径的第一区段按照预定的第一竖直角度和第一水平角度引导至第一区段上的第一测量点，以及在第二时间间隔期间，沿扫描路径的第二区段按照预定的第二竖直角度和第二水平角度引导至第二区段上的第二测量点。

因此，根据本发明，第一时间间隔和第二时间间隔相对于彼此在时间上偏移，特别是其中，一个时间间隔的上时间间隔边界等于另一时间间隔的下时间间隔边界或在另一时间间隔的下时间间隔边界之前。换句话说，时间间隔在没有交叠的情况下是连续时间间隔。

此外，根据本发明，针对至少多个第二测量点，第二测量点位于两个相邻的第一测量点之间，使得第二测量点的第二竖直角度介于两个相邻的第一测量点的第一竖直角度之间，和/或第二测量点的第二水平角度介于两个相邻的第一测量点的第一水平角度之间。

定子通常包括用于转子的安装件和用于将扫描设备定位在地面上的支承件(例如，三脚架或多腿支承件)。由定子限定的竖直轴线因此与扫描设备的立轴相关。术语竖直轴线和水平轴线在此结合扫描设备的标准用例使用，其中，扫描设备被安装在地面上。然而，在扫描设备例如被安装在墙壁上或倾斜表面上的情况下，竖直轴线和水平轴线也可以分别是第一旋转轴线和第二旋转轴线。根据扫描设备的种类，转子可以称为照准仪，旋转体可以称为望远镜。那么竖直轴线可以称为方位轴线，而水平轴线可以称为俯仰轴线(elevation axis)。

转子和旋转体由旋转驱动单元驱动。旋转驱动单元被构建成使得能够彼此独立地实现驱动转子和旋转体。旋转驱动单元以通信方式连接至控制单元。驱动转子和旋转体由控制单元控制。

角度编码单元提供竖直角度确定数据和水平角度确定数据，基于该竖直角度确定数据确定竖直角度，从而确定转子相对于竖直轴线的取向，基于该水平角度确定数据确定水平角度，从而确定旋转体相对于水平轴线的取向。

扫描设备使用测量辐射(例如，激光辐射)来测量待扫描的环境的测量点。测量辐射由扫描设备的测量辐射源生成。测量辐射通过旋转体所包括的出口从旋转体离开。例如，在旋转体是望远镜的情况下，通过窗口离开。用于测量辐射的出口也可以是例如旋转体所包括并且将测量辐射偏转至环境中的测量点的偏转光学元件。类似地，旋转体包括用于接收辐射的入口。接收辐射是从环境中的瞄准和辐射测量点朝向扫描设备反射的测量辐射。例如，在旋转体是望远镜的情况下，接收辐射可以通过供测量辐射从旋转体离开的同一窗口进入。在出口是偏转光学元件的情况下，接收辐射可以通过同一偏转光学元件进入，其中，偏转光学元件将接收辐射朝向扫描设备的接收辐射检测单元偏转。

通过扫描设备对环境进行扫描涉及将测量辐射引导至环境的测量点并确定测量点到扫描设备的距离，以便确定测量点在三个维度上的位置。测量点可以是例如环境或环境对象的面/表面上的点。测量辐射在沿目标轴线的测量方向上朝向瞄准测量点从旋转体离开。目标轴线的取向由转子和旋转体的取向并且因此基于使用角度编码单元获得的竖直角度和水平角度控制和确定。进入扫描设备的接收辐射由接收辐射检测单元检测。接收辐射检测单元以通信方式连接至评估单元。接收辐射检测单元提供通过检测接收辐射而获得的距离测量数据。能够通过检测接收辐射获得的数据可以是与接收辐射的检测强度相关的强度数据或与测量点到扫描设备的距离相关的距离数据以及两者的组合。距离测量数据可以包括确定测量点到扫描设备的测量距离的距离数据。距离测量数据还可以包括强度数据。距离测量数据还可以包括表征测量点的附加数据。

评估单元记录距离测量数据、相关竖直角度确定数据和水平角度确定数据，以便将瞄准测量点的竖直角度和水平角度以及到测量点的距离测量数据指派给测量点。例如，将所测量的距离和强度数据指派给测量点。由此，参考扫描设备的位置的3D测量点的位置是可取回的并且可用于生成表示扫描环境的3D点云的3D点。

衍生(as-derived)3D点云的特性在很大程度上由环境中扫描/测量测量点的数量及其相对于彼此的定位确定。测量点的数量和定位由应用的扫描例程预先确定。扫描例程限定了引导测量辐射所沿着的扫描路径以及测量点在扫描路径上并且从而相对于彼此的竖直角位置和水平角位置。例如，扫描例程限定了转子的旋转移动、旋转体的旋转移动以及测量辐射朝向测量点离开旋转体的频率。因此，预定了扫描路径和测量点在扫描路径上的角位置。

控制单元被配置为如主动扫描例程所预定的沿扫描路径将测量辐射引导至测量点。

根据本发明，控制单元被配置为沿预定扫描路径引导测量辐射。在第一时间间隔期间，测量辐射沿扫描路径的第一区段被引导并到达该第一区段上的第一测量点。这些第一测量点按照预定的第一竖直角度和预定的第一水平角度被瞄准。换句话说，各个第一测量点按照预定的第一竖直角度和预定的第一水平角度被瞄准。在第二时间间隔期间，测量辐射沿同一扫描路径的第二区段被引导并到达该第二区段上的第二测量点。这些第二测量点按照预定的第二竖直角度和预定的第二水平角度被瞄准。换句话说，各个第二测量点按照预定的第二竖直角度和预定的第二水平角度被瞄准。

因此，第一时间间隔和第二时间间隔相对于彼此在时间上偏移，使得它们彼此不交叠。例如，时间间隔分别由下时间间隔边界和上时间间隔边界限定，一个时间间隔的下边界和上边界按照使得时间间隔不交叠的方式不包含在另一时间间隔中。例如，时间间隔可以是连续的时间间隔，使得第一时间间隔的上边界等于第二时间间隔的下边界。

根据本发明，针对至少多个第二测量点，第二测量点位于两个相邻的第一测量点之间。换句话说，至少多个第二测量点中的每一者位于两个相邻的第一测量点之间。位于两个相邻的第一测量点之间的第二测量点按照预定的第二竖直角度和/或按照预定的第二水平角度被瞄准，该预定的第二竖直角度在两个相邻的第一测量点的预定的第一竖直角度之间，该预定的第二水平角度在两个相邻的第一测量点的预定的第一水平角度之间。换句话说，至少多个第二测量点中的第二测量点的角度位置是预先定义的，使得它们中的每一者在两个相邻的第一测量点之间。

第一测量点和第二测量点相对于彼此的时间偏移测量/扫描能够例如通过进一步处理所记录的数据来识别与在测量/扫描相关的第一测量点和相关的第二测量点之间经过的时间期间移动的对象相关联的测量点。此外，基于这种测量点的识别，可以识别移动对象。因此，与已知方法相比，本文描述的扫描设备使用测量时间来从距离测量数据中取回附加信息，该附加信息指示扫描环境中存在移动对象并且用于增加测量/扫描测量点的数量，使得可以基于距离测量数据以提高的分辨率生成3D点云。换句话说，在测量时间内，已知方法牺牲了“仅”识别移动对象，本文描述的扫描设备允许识别移动对象并且提高(特别是加倍)所记录的距离测量数据的空间分辨率。基于此，所生成的3D点云可以是相对于移动对象被过滤的经过滤的点云，并且与已知方法相比展现出提高的(特别是加倍的)分辨率。

另选地，本文描述的扫描设备能够生成表示扫描环境、具有根据已知方法的空间分辨率的经过滤的3D点云，其中，所涉及的测量时间显著减少，特别是所涉及的测量时间减半。

根据本发明，评估单元被配置为对与第二测量点相邻的至少一个第一测量点的距离测量数据和第二测量点的距离测量数据进行评估，以识别距离测量数据之间的失配。

距离测量数据可以包括距离数据、强度数据和可以用于评估测量点的另外的数据。

距离测量数据可以包括距离数据，该距离数据允许确定从扫描设备至测量点的测量距离，例如，如果距离是基于飞行时间原理确定的，则为时间跨度。距离测量数据还可以包括距离数据以及可选的强度数据。强度数据与检测到的接收辐射的强度有关。因此，检测到的强度可以取决于例如从扫描设备至测量点的距离和/或供测量辐射反射至扫描设备的面/表面的反射特性等。

与第二测量点相邻的第一测量点的距离测量数据应根据在第一时间间隔期间扫描的环境的物理约束与第二测量点的距离测量数据相关。这种物理约束在第一测量点的距离测量数据中表示并且可以从第一测量点的距离测量数据获得。如果这种相关符合在与第二测量点相邻的第一测量点的距离测量数据中表示的环境的物理约束，则距离测量数据匹配。如果这种相关不符合在与第二测量点相邻的第一测量点的距离测量数据中表示的环境的物理约束，则距离测量数据失配。识别到失配指示第二测量点是与环境中的移动对象相关联的测量点。然后可以标记这样的测量点，例如用于进一步处理，以便能够有效识别移动对象。基于所标记的测量点和所识别的移动对象，可以生成表示扫描环境的3D点云。因此，与移动对象相关联的点云的3D点可以例如不被生成或被过滤成使得3D点云表示不具有移动对象的扫描环境。

时间间隔相对于彼此在时间上偏移，例如，使得第一时间间隔在第二时间间隔之前或者第二时间间隔在第一时间间隔之前。

因此，评估单元可以使用第一测量点的距离测量数据作为评估第二测量点的距离测量数据的相关基础，其中，失配的识别指示第二测量点是与环境中的移动对象相关联的测量点。或者，反之亦然，评估单元可以使用第二测量点的距离测量数据作为评估第一测量点的距离测量数据的相关基础，其中，失配的识别指示第一测量点是与环境中的移动对象相关联的测量点。评估单元也可以使用两种评估原理的组合。

上述原理确实也包括控制单元和/或评估单元的另外的配置。例如，控制单元可以被配置为在另外的第三时间间隔期间沿扫描路径的第三区段将测量辐射按照预定的第三竖直角度和第三水平角度引导至第三区段上的第三测量点。然后，评估单元可以被配置为例如对与第二测量点相邻的至少一个第一测量点的距离测量数据、与第二测量点相邻的至少一个第三测量点的距离测量数据以及第二测量点的距离测量数据进行评估，以识别距离测量数据之间的失配。或者，评估单元可以被配置为例如对与第一测量点相邻的至少一个第二测量点的距离测量数据、与第一测量点相邻的至少一个第三测量点的距离测量数据以及第一测量点的距离测量数据进行评估，以识别距离测量数据之间的失配等。

根据有利实施方式，识别失配是基于以下内容的：对与第二测量点相邻的超过一个的第一测量点的距离测量数据进行插值，以获得第二测量点的经插值的距离测量数据，并将第二测量点的距离测量数据与经插值的距离测量数据进行比较。

例如，如果距离测量数据之间的差超过预定的差阈值，则识别到第一测量点的距离测量数据与第二测量点的距离测量数据之间的失配或距离测量数据与经插值的距离测量数据之间的失配。

识别失配也可以是基于以下内容的：对与第一测量点相邻的超过一个的第二测量点的距离测量数据进行插值，以获得第一测量点的经插值的距离测量数据，并将第一测量点的距离测量数据与经插值的距离测量数据进行比较。对距离测量数据进行插值也可以涉及对测量距离和/或强度进行插值，其中，测量距离和/或强度可以从距离测量数据获得。

根据另外的实施方式，测量点之间的竖直角距离以及水平角距离中的一者用于基于以下项中的一者来确定相邻测量点：最近邻居分析的原理以及使用角距离阈值的原理。

因此，角距离与两个角度之间的角度差相关。例如，为了确定将用于插值的第一测量点，可以选择针对第二测量点的最近的邻居/第二最近的邻居/第三最近的邻居等的第一测量点。或者，例如，可以限定竖直角距离阈值。选择具有相对于第二测量点的竖直角度在竖直角距离阈值内的竖直角度的第一测量点并将其用于插值。类似的方式适用于竖直角距离、竖直角度和竖直角距离阈值以及用于确定将用于插值的第二测量点。

根据另外的实施方式，基于应用与形状特性相关的过滤准则来过滤相邻测量点，其中，形状特性是通过对相邻测量点周围的测量点的距离测量数据进行分析而获得的。

可以对测量点的距离测量数据进行分析，以便确定对象及其形状。例如，对象可以是表面/面或包括多个表面/面。所确定的对象具有特征形状特性。应用与形状特性相关的过滤准则例如可以指通过应用与所确定的表面相关的过滤准则来过滤所确定的相邻测量点，使得只有作为所确定的表面的点的相邻测量点被用于识别失配。

因此，由于扫描对象的物理约束(例如，因为它们属于不同面/表面)而不应考虑用于识别失配的所确定的相邻测量点可以被过滤掉，因此不会导致失配的错误识别。

根据另外的实施方式，评估单元被配置为基于所识别的失配来标记距离测量数据和/或测量点。

所标记的距离测量数据和/或测量点可以用于进一步处理数据，以有效识别移动对象。

根据另外的实施方式，评估单元被配置为相对于所标记的距离测量数据和/或测量点过滤所记录的距离测量数据和/或测量点。

因此，被提供用于基于此生成3D点云的距离测量数据或测量点可以是“经预过滤的”数据。

根据另外的实施方式，评估单元被配置为基于使用相邻测量点的距离测量数据来重构所标记的距离测量数据和/或测量点。

重构可以例如涉及对相邻测量点的距离测量数据进行插值，以确定所标记的测量点的经插值的距离测量数据并将经插值的距离测量数据指派给所标记的测量点。因此，与移动对象相关联的错误距离测量数据或距离测量数据可以直接由重构数据替换。

根据本发明的实施方式，控制单元被配置为按照第一角速度(特别是可变的第一角速度)旋转转子，并且按照第二角速度(特别是可变的第二角速度)旋转旋转体，其中，沿扫描路径的第一区段和第二区段引导测量辐射是基于将转子的旋转移动叠加至旋转体的旋转移动的。

按照第一角速度旋转的转子和按照第二角速度旋转的旋转体都进行旋转移动。角速度的变化导致转子和/或旋转体的加速或减速的旋转移动。如果投影到围绕扫描设备的单元球体上，则取决于第一角速度与第二角速度的角速度比的旋转移动的叠加可以生成特定的扫描路径图案。

根据另外的实施方式，控制单元被配置为使转子绕竖直轴线旋转360°，其中，在转子旋转360°期间，旋转体始终绕水平轴线旋转。

持续旋转旋转体涉及旋转体进行流畅的旋转移动，该旋转移动也可以是加速的和/或减速的，但不会受到移动方向的突然改变或流畅的旋转移动的显著中断的影响。

根据另外的实施方式，在第一角速度与第二角速度的角速度比小于1的情况下，在转子绕竖直轴线从0°旋转至180°期间引导测量辐射所沿着的扫描路径的区段是扫描路径的第一区段，该第一区段上具有第一测量点，并且在转子绕竖直轴线从180°进一步旋转至360°期间引导测量辐射所沿着的扫描路径的区段是扫描路径的第二区段，该第二区段上具有第二测量点，并且在角速度比大于1的情况下，在旋转体绕水平轴线从0°旋转至180°期间引导测量辐射所沿着的扫描路径的区段是扫描路径的第一区段，该第一区段上具有第一测量点，并且在旋转体绕水平轴线从180°进一步旋转至360°期间引导测量辐射所沿着的扫描路径的区段是扫描路径的第二区段，该第二区段上具有第二测量点。

根据另外的实施方式，角速度比被限定成使得第二区段的至少多个部分位于第一区段的相邻部分之间。

如果第二区段的一部分位于第一区段的多个部分之间，则这些部分不交叠并且彼此成角度远离。

根据有利的实施方式，角速度比小于1，特别是等于或小于1:200、1:900、1:1500或1:2000，

或者

角速度比大于1，特别是等于或大于900:1。

根据实施方式，角速度比不同于1，在从1:10至10:1的范围内。

根据另外的实施方式，控制单元还被配置为接收用户输入并且基于该用户输入在预配置扫描模式内引导测量辐射，其中，在预配置扫描模式内，角速度比小于1，并且转子绕竖直轴线从0°旋转至360°，同时旋转体绕水平轴线旋转360°多次，并且评估单元被配置为将距离测量数据、竖直角度和水平角度指派给测量点，并且对以下项的距离测量数据进行评估以识别距离测量数据之间的失配：与第二测量点相邻的至少一个第一测量点以及第二测量点。

例如，可以通过激活扫描设备上的特定按钮或通过激活以通信方式连接至控制单元的用户终端的虚拟按钮来实现用户输入。

本发明还涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于配置如上所述的扫描设备的指令。

附图说明

下面参考附图中示意性示出的工作示例，仅通过示例的方式更详细地描述或解释根据本发明的扫描设备。所描述的实施方式通常并未按比例真实示出，它们也不应被解释为限制本发明。具体地，

图1至图3是体现为全站仪的扫描设备的示意性立体图，其中，扫描路径的区段被可视化在球体上，

图4是具有可旋转反射镜的扫描设备的示意性立体图，测量辐射通过该可旋转反射镜从旋转体离开并且接收辐射通过该可旋转反射镜进入接收辐射检测单元并朝向接收辐射检测单元偏转，

图5示意性地示出了扫描路径的在上面具有第一测量点的第一区段的多个部分和扫描路径的在上面具有第二测量点的第二区段的多个部分，

图6示意性地示出了扫描路径的在上面具有第一测量点的第一区段的多个部分和扫描路径的在上面具有第二测量点的第二区段的多个部分，其中，第一区段和第二区段完全重叠在彼此上，

图7a、图7b示出了基于插值测量距离来识别第一测量点和第二测量点的测量距离之间的失配的示意性可视化，

图8示出了识别第一测量点和第二测量点的强度数据之间的失配以及过滤掉失配数据的示意性可视化。

具体实施方式

图1示出了全站仪1，其中，转子/照准仪2被安装在未示出的定子上并且能够以电机驱动的方式绕竖直/方位轴线3旋转。旋转体/望远镜单元4被安装在照准仪2上并且能够以电机驱动的方式绕水平/俯仰轴线5以倾斜运动的形式移动。旋转体/望远镜单元4包括用于测量辐射6的出口6a，该测量辐射限定了目标轴线。水平/俯仰轴线5与竖直/方位轴线3基本正交。旋转体/望远镜单元4按照比转子/照准仪2更高的恒定角速度旋转。转子/照准仪2在第一时间间隔期间旋转前半圈(200百分度(gon)，180°)，以生成扫描路径的第一区段8a的多个部分。转子/照准仪2在第二时间间隔期间旋转后半圈(200百分度，180°)，以生成扫描路径的第二区段8b的多个部分。扫描路径的第一区段和第二区段一起提供全圆顶扫描。

利用快速旋转的旋转体/望远镜单元4和慢速旋转的转子/照准仪2生成的扫描路径的一部分被可视化在球体7上，该球体7的中心位于竖直/方位轴线3和水平/俯仰轴线5的交点处。测量波束6与球体7的交点沿扫描路径8移动。生成的测量点以恒定的触发频率被瞄准，并且在路径8上基本上以相等的间距间隔开。扫描路径8在旋转体/望远镜单元4的每次旋转期间经过天顶Z和天底N。因此，在天顶Z和天底N处的区域中，路径密度和对应测量点密度非常高，而在赤道区域相对较低。

在应用恒定角速度的前提下，可以通过在天顶Z和天底N处的区域中降低触发频率或通过在这些区域中使用具有较短的总延伸的扫描路径来防止天顶Z周围和天底N周围的高测量点密度。

图2示出了本发明的全站仪1的实施方式，其中，控制单元被配置为生成扫描路径8，其中螺旋路径8a作为该扫描路径的第一区段并且螺旋路径8b作为该扫描路径的第二区段。转子/照准仪2按照比旋转体/望远镜单元4更高的角速度更快地旋转。路径8a和路径8b的角位置彼此偏移。路径8a和8b都是在旋转体/望远镜单元4沿相同角度方向转动并且转子/照准仪2沿相同角度方向转动的情况下形成的。在第一时间间隔期间沿扫描路径的第一区段8a引导测量辐射。通过重新定位，将测量辐射6从第一区段8a的末端引导至与第一区段8a的起始位置有一定偏移的位置。偏移被选择成使得第二区段8b的多个部分基本上居中地位于扫描路径8的第一区段8a的相邻多个部分之间。

图3示出了一实施方式，其中，控制单元被配置为将转子/照准仪2绕竖直/方位轴线3的连续快速旋转与旋转的旋转体/望远镜单元4的可变角速度相结合。在从赤道朝向天顶和天底延伸的测量区域中，扫描路径8在竖直/方位轴线周围比在水平/俯仰轴线周围具有更长的分量。扫描路径8的具有第一测量点的第一区段8a位于测量区域中并且在第一时间间隔期间供测量辐射通过。在第二时间间隔期间，扫描路径8在第二区段8b上提供第二测量点，其中，第二区段8b的多个部分居中地位于第一区段8a的多个部分之间。

图4示出了扫描设备1，该扫描设备具有包括可旋转反射镜20的旋转体4。扫描设备1包括转子2，该转子被安装在未示出的定子上并且能够以电机驱动的方式绕竖直轴线3旋转。反射镜20被安装在旋转体2上并且能够以电机驱动的方式绕水平轴线5旋转。水平轴线5与竖直轴线3基本正交。反射镜20的平面与水平轴线5成45°角布置。接收辐射检测单元21位于转子2上。沿俯仰轴线5将测量辐射引导至反射镜20，该反射镜沿旋转体4的目标轴线在预定测量方向上将测量辐射6引导至测量点。反射镜20是用于测量辐射的出口6a。反射镜20还将接收辐射引导至接收辐射检测单元21。因此，在图4的实施方式中，反射镜20也是用于接收辐射的入口。

图5示出了扫描路径的第一区段8a的多个部分和扫描路径的第二区段8b的多个部分。第二区段的多个部分居中地布置在第一区段的多个部分之间。第二区段8b的测量点11位于第一区段8a的相邻测量点11之间。

在图6中，扫描路径8的第二区段8b位于第一区段8a上。测量的特定触发确保重叠的第一区段8a和第二区段8b上的测量点被定位成使得第二区段8b的测量点11位于第一区段8a的相邻测量点11之间。

图7a和图7b将识别第一测量点和第二测量点的距离测量数据之间的失配的实施方式可视化。因此，距离测量数据与测量距离相关。扫描路径的第一区段上的第一测量点12a排列在第一线13a上。扫描路径的第二区段上的第二测量点12b排列在第二线13b上。图7a示出了从距离测量数据获得并与对应第一测量点相关联的测量距离14a。第一测量点的测量距离用于对第二测量点的测量距离进行插值。经插值的测量距离14b’示于图7a中并且与虚拟第二线上排列的虚拟第二测量点相关联。图7b示出了被指派给第二测量点的测量距离14b。通过将第二测量点的测量距离14b与经插值的测量距离14b’进行比较，来识别失配。图7b的下方三个第二测量点的测量距离与其经插值的测量距离之间的差异可以指示测量点与移动对象相关联。

图8将识别第一测量点和第二测量点的距离测量数据之间的失配并过滤掉失配数据的实施方式可视化。因此，距离测量数据与测量距离和强度数据相关。识别包括生成示出为强度图像14的第一强度数据阵列和示出为强度图像15的第二强度数据阵列。第一强度图像14从在第一时间间隔期间测量/扫描的第一测量点的距离测量数据16得到，并且第二强度图像15从在第二时间间隔期间测量/扫描的第二测量点的距离测量数据17得到。通过为测量距离范围指派灰度，可以以强度图像的形式显示与测量距离相关的距离测量数据。通过为强度范围指派灰度，可以以强度图像的形式显示与强度数据相关的距离测量数据。

距离测量数据被平均和/或被插值到至少在测量区域的给定区域上延伸的网格的像素。在优选实施方式中，网格是二维的，其中，强度图像14、15的两个轴线对应于由角度编码单元确定的竖直/方位角和水平/俯仰角，即，转子/照准仪针对定子的取向以及旋转体/望远镜单元针对转子/照准仪的取向。网格的像素大小对应于给定的扫描分辨率。

为了检测由移动对象引起的偏差，计算两个强度图像14、15的对应阵列元素或像素的距离测量数据之间的差，并将其存储在所得强度差阵列或强度差图像18中。所得强度差图像18是基于使用给定阈值来识别阵列元素或像素而生成的，其中两个阵列或图像的测量数据相差大于给定阈值。

过滤创建了被示出为改进的强度图像19的改进的距离测量数据阵列。改进的距离测量数据包括阵列元素的改进的距离测量数据，其中强度差阵列具有高于给定阈值的值。关于测量距离，改进的距离测量数据优选地取自两个距离测量数据阵列中的在将改进的阵列元素处具有较大距离值的那个距离测量数据阵列。关于强度数据，将使用哪些元素的决定是基于将改进的元素如何在第一强度图像14和第二强度图像16中与周围的阵列元素相匹配(fit)的。

在优选实施方式中，识别距离测量数据之间的失配和过滤是基于应用测量距离和强度数据的组合的。在这种情况下，可以借助于比较两个测量距离和两个强度数据图像来识别移动对象，其中，使用测量距离和强度数据的给定阈值。

尽管上文部分地参考一些优选实施方式例示了本发明，但必须理解，可以对实施方式的不同特征进行多种修改和组合。所有这些修改都在所附权利要求的范围内。

Claims (21)

1.一种扫描设备，所述扫描设备被构建为全站仪或激光扫描器，所述扫描设备被配置为能够有效识别与移动对象相关联的扫描测量点，所述扫描设备具有：

定子，所述定子限定了竖直轴线，

转子，所述转子被安装在所述定子上，以能够绕所述竖直轴线旋转，

旋转体，所述旋转体被安装在所述转子上，以能够绕水平轴线旋转，所述旋转体具有用于测量辐射的出口和用于接收辐射的入口，

旋转驱动单元，

角度编码单元，

测量辐射源，

接收辐射检测单元，

评估单元，以及

控制单元，

其中，

所述竖直轴线与所述水平轴线基本正交，

所述旋转驱动单元使所述转子和所述旋转体旋转，

所述测量辐射在预定测量方向上沿到测量点的目标轴线离开所述旋转体，

所述角度编码单元提供用于确定所述目标轴线的竖直角度和水平角度的竖直角度确定数据和水平角度确定数据，

所述评估单元基于检测到的接收辐射来记录距离测量数据和相关的角度确定数据，以及

所述控制单元被配置为如下引导所述测量辐射：

在第一时间间隔期间，沿扫描路径的第一区段按照预定的第一竖直角度和第一水平角度引导至所述第一区段上的第一测量点，以及

在第二时间间隔期间，沿所述扫描路径的第二区段按照预定的第二竖直角度和第二水平角度引导至所述第二区段上的第二测量点，

其特征在于，

所述第一时间间隔和所述第二时间间隔相对于彼此在时间上偏移，

针对至少多个所述第二测量点，所述第二测量点位于两个相邻的第一测量点之间，使得

所述第二测量点的所述第二竖直角度介于所述两个相邻的第一测量点的第一竖直角度之间，和/或

所述第二测量点的所述第二水平角度介于所述两个相邻的第一测量点的第一水平角度之间，并且

所述评估单元被配置为对以下项进行评估以识别所述距离测量数据之间的失配：

与第二测量点相邻的至少一个第一测量点的距离测量数据，以及

所述第二测量点的距离测量数据，

其中，

如果所述至少一个第一测量点的距离测量数据与所述第二测量点的距离测量数据之间的差超过预定的差阈值，则识别到失配，或者

基于以下步骤识别到失配：对与所述第二测量点相邻的超过一个的第一测量点的距离测量数据进行插值，以获得所述第二测量点的经插值的距离测量数据，并将所述第二测量点的所述距离测量数据与所述经插值的距离测量数据进行比较。

2.根据权利要求1所述的扫描设备，其特征在于，

测量点之间的竖直角距离和水平角距离中的一者用于基于以下项中的一者来确定相邻测量点：

最近邻居分析的原理，以及

使用角距离阈值的原理。

3.根据权利要求1所述的扫描设备，其特征在于，

基于应用与形状特性相关的过滤准则来过滤相邻测量点，其中，所述形状特性是通过对所述相邻测量点周围的测量点的距离测量数据进行分析而获得的。

4.根据权利要求1所述的扫描设备，其特征在于，

所述评估单元被配置为基于所识别的失配来标记距离测量数据和/或测量点。

5.根据权利要求4所述的扫描设备，其特征在于，

所述评估单元被配置为相对于所标记的距离测量数据和/或测量点来过滤所记录的距离测量数据和/或测量点。

6.根据权利要求4所述的扫描设备，其特征在于，

所述评估单元被配置为基于使用相邻测量点的距离测量数据来重构所标记的距离测量数据和/或测量点。

7.根据权利要求1所述的扫描设备，其特征在于，

所述控制单元被配置为按照第一角速度旋转所述转子，并且

按照第二角速度旋转所述旋转体，

其中，沿所述扫描路径的所述第一区段和所述第二区段引导所述测量辐射是基于将所述转子的旋转移动叠加至所述旋转体的旋转移动的。

8.根据权利要求1所述的扫描设备，其特征在于，

所述控制单元被配置为使所述转子绕所述竖直轴线旋转360°，其中，在所述转子旋转360°期间，所述旋转体始终绕所述水平轴线旋转。

9.根据权利要求7所述的扫描设备，其特征在于，

在所述第一角速度与所述第二角速度的角速度比小于1的情况下，

在所述转子绕所述竖直轴线从0°旋转至180°期间引导所述测量辐射所沿着的所述扫描路径的区段是所述扫描路径的所述第一区段，所述第一区段上具有第一测量点，并且

在所述转子绕所述竖直轴线从180°进一步旋转至360°期间引导所述测量辐射所沿着的所述扫描路径的区段是所述扫描路径的所述第二区段，所述第二区段上具有第二测量点，并且

在所述角速度比大于1的情况下，

在所述旋转体绕所述水平轴线从0°旋转至180°期间引导所述测量辐射所沿着的所述扫描路径的区段是所述扫描路径的所述第一区段，所述第一区段上具有第一测量点，并且

在所述旋转体绕所述水平轴线从180°进一步旋转至360°期间引导所述测量辐射所沿着的所述扫描路径的区段是所述扫描路径的所述第二区段，所述第二区段上具有第二测量点。

10.根据权利要求9所述的扫描设备，其特征在于，

所述角速度比被限定成使得所述第二区段的至少多个部分位于所述第一区段的相邻部分之间。

11.根据权利要求9所述的扫描设备，其特征在于，

所述角速度比小于1，

或者

所述角速度比大于1。

12.根据权利要求9所述的扫描设备，其特征在于，

所述角速度比不同于1，所述角速度比在从1:10至10:1的范围内。

13.根据权利要求9所述的扫描设备，其特征在于，

所述控制单元还被配置为接收用户输入并且基于所述用户输入在预配置扫描模式内引导所述测量辐射，其中，

在所述预配置扫描模式内，

所述角速度比小于1，并且

所述转子绕所述竖直轴线从0°旋转至360°，同时所述旋转体绕所述水平轴线旋转360°多次，并且

所述评估单元被配置为将距离测量数据、所述竖直角度和所述水平角度指派给测量点，以及

对以下项的距离测量数据进行评估以识别所述距离测量数据之间的失配：

与第二测量点相邻的至少一个第一测量点，以及

所述第二测量点。

14.根据权利要求7所述的扫描设备，其特征在于，

所述第一角速度是可变的。

15.根据权利要求7所述的扫描设备，其特征在于，

所述第二角速度是可变的。

16.根据权利要求11所述的扫描设备，其特征在于，

所述角速度比等于或小于1:200。

17.根据权利要求11所述的扫描设备，其特征在于，

所述角速度比等于或小于1:900。

18.根据权利要求11所述的扫描设备，其特征在于，

所述角速度比等于或小于1:1500。

19.根据权利要求11所述的扫描设备，其特征在于，

所述角速度比等于或小于1:2000。

20.根据权利要求11所述的扫描设备，其特征在于，

所述角速度比等于或大于900:1。

21.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储用于根据权利要求1至20中任一项所述的扫描设备的配置来配置所述扫描设备的指令。