CN114877802A - 物体表面数据侦测方法、装置、系统和电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种物体表面数据侦测方法、装置、系统和电子装置，其中，该物体表面数据侦测方法包括：获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系；其中，侦测辅助设备为至少两个；在对待扫描区域进行扫描时，获取待扫描区域内侦测辅助设备对应的第一扫描数据，基于第一变换关系将第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；第一扫描数据在侦测辅助设备的跟踪坐标系下，第二扫描数据在定位设备的全局坐标系下；根据第二扫描数据得到该待扫描区域内的物体表面数据侦测结果。通过本申请，解决了物体表面数据侦测的准确性低的问题，实现了大工件大场景下的高效率高精度物体表面数据侦测。

Description

物体表面数据侦测方法、装置、系统和电子装置

技术领域

本申请涉及视觉测量技术领域，特别是涉及物体表面数据侦测方法、装置、系统和电子装置。

背景技术

物体表面数据的侦测技术在零部件尺寸及位置测量、机器人导引、工业设计、瑕疵检测、逆向工程等领域都有广泛的应用，主要是对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。在相关技术中，通常通过激光跟踪测量系统跟踪扫描设备上装的靶球，定位扫描仪的全局位置进行物体表面数据侦测，因此扫描过程中无法扫描各个角度，且容易跟踪失败而需要重新跟踪定位，导致物体表面数据侦测的准确性较低。

目前针对相关技术中物体表面数据侦测的准确性低的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种物体表面数据侦测方法、装置、系统和电子装置，以至少解决相关技术中物体表面数据侦测的准确性低的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种物体表面数据侦测方法，所述方法包括：

获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系；其中，所述侦测辅助设备为至少两个；

在对待扫描区域进行扫描时，获取所述待扫描区域内所述侦测辅助设备对应的第一扫描数据，基于所述第一变换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在所述侦测辅助设备的跟踪坐标系下，所述第二扫描数据在所述定位设备的全局坐标系下；

根据所述第二扫描数据得到所述待扫描区域内的物体表面数据侦测结果。

在一个实施例中，所述获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系包括：

根据标定物上的第一标识符和第二标识符获取所述第一变换关系；其中，所述第一标识符配合所述定位设备使用，所述第二标识符配合所述侦测辅助设备使用。

在一个实施例中，所述根据标定物上的第一标识符和第二标识符获取所述第一变换关系包括：

根据所述第一标识符和所述第二标识符获取所述第一变换关系，并根据多个所述标定物相对应的多个所述第一变换关系，拟合得到每个所述侦测辅助设备和所述定位设备之间的第二变换关系；其中，多个所述标定物在所述待扫描区域内对应位于多个摆放位置；

所述获取所述待扫描区域内所述侦测辅助设备对应的第一扫描数据，基于所述第一变换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据包括：

获取所述第一扫描数据，基于所述第二变换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到所述第二扫描数据。

在一个实施例中，所述根据标定物上的第一标识符和第二标识符，获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系包括：

获取所述第一标识符在所述全局坐标系下的第一坐标，以及所述第二标识符在所述跟踪坐标系下的第二坐标；

根据所述第一标识符和所述第二标识符之间的位置关系，以及所述第一坐标和所述第二坐标之间的约束关系，得到所述第一变换关系。

在一个实施例中，所述定位设备为摄影测量设备；所述获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系包括：

通过所述摄影测量设备获取背景标定点在所述全局坐标系下的第三坐标；

通过每个所述侦测辅助设备获取所述背景标定点在对应的所述跟踪坐标系下的第四坐标；

根据所述第三坐标和所述第二坐标获取所述第一变换关系。

在一个实施例中，所述获取待扫描区域内所述侦测辅助设备对应的第一扫描数据，基于所述第一变换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据包括：

基于预设选取策略，选取所有所述侦测辅助设备中的最优设备；

获取所述最优设备对应的所述第一扫描数据作为最优扫描数据，并基于所述第一变换关系将所述最优扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据。

在一个实施例中，所述在对待扫描区域进行扫描时，获取所述待扫描区域内所述侦测辅助设备对应的第一扫描数据包括：

通过扫描设备得到所述待扫描区域内的实时扫描数据；

将所述实时扫描数据转换到所述侦测辅助设备对应的所述跟踪坐标系下，得到所述第一扫描数据。

在一个实施例中，所述将所述实时扫描数据转换到所述侦测辅助设备对应的所述跟踪坐标系下，得到所述第一扫描数据包括：

获取所述扫描设备上设置的反光标记点；

通过所述侦测辅助设备实时跟踪的所述反光标记点的跟踪结果，获取所述扫描设备和所述侦测辅助设备之间的位置关系；

根据所述位置关系将所述实时扫描数据转换到所述侦测辅助设备对应的所述跟踪坐标系下，得到所述第一扫描数据。

在一个实施例中，在对所述待扫描区域进行扫描时，至少两个所述侦测辅助设备的位置保持不变。

第二方面，本申请实施例提供了一种物体表面数据侦测装置，所述装置包括：转换模块、坐标模块和结果模块；

所述转换模块，用于获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系；其中，所述侦测辅助设备为至少两个；

所述坐标模块，用于在对待扫描区域进行扫描时，获取针对所述待扫描区域的第一扫描数据，基于所述第一变换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在所述侦测辅助设备的跟踪坐标系下，所述第二扫描数据在所述定位设备的全局坐标系下；

所述结果模块，用于根据所述第二扫描数据得到所述待扫描区域内的物体表面数据侦测结果。

第三方面，本申请实施例提供了一种物体表面数据侦测系统，所述系统包括：定位设备、侦测辅助设备和控制装置；

所述控制装置获取每个侦测辅助设备和所述定位设备之间的第一变换关系；其中，所述侦测辅助设备为至少两个；

所述控制装置在对待扫描区域进行扫描时，获取所述待扫描区域内所述侦测辅助设备对应的第一扫描数据，基于所述第一变换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在所述侦测辅助设备的跟踪坐标系下，所述第二扫描数据在所述定位设备的全局坐标系下；

所述控制装置根据所述第二扫描数据得到所述待扫描区域内的物体表面数据侦测结果。

第四方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的物体表面数据侦测方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的物体表面数据侦测方法。

相比于相关技术，本申请实施例提供的物体表面数据侦测物体表面数据侦测方法、装置、系统和电子装置，通过获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系；其中，侦测辅助设备为至少两个；在对待扫描区域进行扫描时，获取待扫描区域内侦测辅助设备对应的第一扫描数据，基于第一变换关系将第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；第一扫描数据在侦测辅助设备的跟踪坐标系下，第二扫描数据在定位设备的全局坐标系下；根据第二扫描数据得到该待扫描区域内的物体表面数据侦测结果，解决了物体表面数据侦测的准确性低的问题，实现了大工件大场景下的高效率高精度物体表面数据侦测。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的一种物体表面数据侦测方法的流程图；

图2是根据本申请实施例的一种标定物的示意图；

图3是根据本申请实施例的另一种物体表面数据侦测方法的流程图；

图4是根据本申请实施例的一种物体表面数据侦测方法应用的示意图；

图5是根据本申请实施例的一种物体表面数据侦测装置的结构框图；

图6是根据本申请实施例的一种物体表面数据侦测系统的结构框图；

图7是根据本申请实施例的一种计算机设备内部的结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

在本实施例中，提供了一种物体表面数据侦测方法，图1是根据本申请实施例的一种物体表面数据侦测方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S102，获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系；其中，该侦测辅助设备为至少两个。

需要说明的是，上述至少两个侦测辅助设备进行级联并应用在物体表面数据侦测方法中，各侦测辅助设备用于为扫描设备提供定位，该侦测辅助设备可以是双目相机、跟踪器或其他用于跟踪定位的设备；该定位设备用于给侦测辅助设备提供定位，该定位设备可以是双目相机、光学追踪系统(Optical Tracking System，为简称OTS)、激光跟踪仪或其他用于全局定位的设备。

其中，上述第一变换关系可以由物体表面数据侦测前的标定过程建立。该第一变换关系，用于指示上述各侦测辅助设备和定位设备的各自坐标系之间的坐标转换关系，可以通过刚性变换矩阵或者坐标转换公式等表达式表示。

步骤S104，在对该待扫描区域进行扫描时，获取该待扫描区域内该侦测辅助设备对应的第一扫描数据，基于该第一变换关系将该第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，该第一扫描数据在该侦测辅助设备的跟踪坐标系下，该第二扫描数据在该定位设备的全局坐标系下。

具体地，通过上述步骤S102中扫描前的标定过程获取跟踪坐标系和全局坐标系之间的坐标转换关系，即上述第一变换关系。需要说明的是，单个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系确定后，对于多个侦测辅助设备只需要执行相同步骤操作即可。将每个侦测辅助设备都分别与定位设备之间建立关系，则可以将该定位设备的坐标系作为全局坐标系，进而建立统一的全局坐标系。

其中，在全局坐标系建立完成后，在对待扫描区域的实时扫描过程中无需标定物或者其他背景标识符，整个扫描过程只需要保持各侦测辅助设备不动即可，即各侦测辅助设备的位置保持不变。需要说明的是，针对不同的待扫描区域，或者是针对待扫描区域中的不同的待扫描物体，在更换待扫描区域或待扫描物体后，扫描前的标定仍要进行，但上述确定的第一变换关系和全局坐标系可以保持不变，以便减少所需的扫描时间。并且，由于前期标定过程已经将多个侦测辅助设备之间联系起来，所以在实时扫描过程中只需要应用多个侦测辅助设备和扫描设备进行工作即可，定位设备可以随意移动或者关闭，以使得针对大工件大场景的高精度物体表面数据侦测更加便捷。

在扫描过程中，本申请实施例还针对每个侦测辅助设备分别获取到跟踪坐标系下的第一扫描数据，并基于上述第一变换关系将该第一扫描数据统一转换到建立的全局坐标系下，即能够得到全局坐标系下的第二扫描数据。

步骤S106，根据该第二扫描数据得到该待扫描区域内的物体表面数据侦测结果。

其中，将上述坐标统一的第二扫描数据作为物体表面数据侦测方法中的最终得到的物体表面数据侦测结果。

通过上述步骤S102至步骤S106，获取侦测辅助设备和定位设备的第一变换关系，并在扫描时通过第一变换关系将获得的第一扫描数据坐标转换到定位设备的全局坐标系下，从而通过高精度定位设备和至少两个侦测辅助设备级联实现了大工件大场景下的高效率高精度物体表面数据侦测，有效提高了物体表面数据侦测过程中扫描数据的精度，解决了物体表面数据侦测的准确性低的问题。

在一个实施例中，上述步骤S102还包括如下步骤：根据标定物上的第一标识符和第二标识符获取该第一变换关系；其中，该第一标识符配合该定位设备使用，该第二标识符配合该侦测辅助设备使用。

其中，上述第一标识符和第二标识符用于表示用于标记的不同属性的符号，即定位设备追踪第一标识符的位置，且每个侦测辅助设备均各自追踪第二标识符的位置。上述标定物可以是例如Charuco板等标定板，或者，该标定物也可以是其他带有标记点的物体及场景。以该标定物是刚性标定板为例，图2是根据本申请实施例的一种标定物的示意图，如图2所示，该刚性标定板上有两类属性的标记点；该第一标识符可以为靶球，该第二标识符可以为反光标记点。

上述刚性标定板上两类标记点的位置关系可以预先由全局的摄影测量设备测量得到，即通过摄影测量设备可以拍摄出第一标识符和第二标识符的位置，进而得到该第一标识符和该第二标识符之间的位置关系；或者也可以通过机械加工保证上述位置关系，即在制作刚性标定板的时候，加工人员就会按照预先设定的第一标识符和第二标识符之间的位置关系把该刚性标定板加工出来。通过上述两类标记点的位置关系，最终可以得到各侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系。

通过上述实施例，通过根据标定物上的两类标识符获取得到第一变换关系，有利于提高计算第一变换关系的准确性和效率，以便能够基于上述第一变换关系高效、精确地实现多个侦测辅助设备到定位设备的坐标统一转换，进而侦测物体表面数据，从而进一步提高了物体表面数据侦测过程中扫描数据的精度和效率。

在一个实施例中，提供了一种物体表面数据侦测方法，图3是根据本申请实施例的另一种物体表面数据侦测方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

步骤S302，根据该第一标识符和该第二标识符获取该第一变换关系，并根据多个该标定物相对应的多个该第一变换关系，拟合得到每个该侦测辅助设备和该定位设备之间的第二变换关系；其中，多个该标定物在该待扫描区域内对应位于多个摆放位置。

具体地，在扫描前的标定过程中，利用上述标记物获取到第一变换关系；然后可以由扫描人员将标定物摆放在待扫描区域内数个位置，摆放位置要求定位设备和各侦测辅助设备能够同时监控各标定物上各自的标记点，且上述监控的范围能够覆盖大部分待扫描区域。然后根据所有摆放位置求得相对应的多个第一变换关系，即多个位置关系，由于这些位置关系之间是很相近的，因此可以基于全局最佳拟合方法，将上述多个第一变换关系统一拟合得到一个最终转换矩阵，即第二变换关系，并将该第二变换关系作为该侦测辅助设备和激光跟踪仪之间的唯一转换关系。可以理解的是，针对每个侦测辅助设备，只需要进行上述相同的操作，即可得到各侦测辅助设备和该定位设备之间的第二变换关系。

步骤S304，在对该待扫描区域进行扫描时，获取该第一扫描数据，基于该第二变换关系将该第一扫描数据进行坐标转换，得到该第二扫描数据。

其中，通过第二变换关系建立每个侦测辅助设备和定位设备之间的坐标系的转换关系，并建立定位设备的全局坐标系。然后将基于该第二变换关系，将跟踪坐标系下的第一扫描数据转换到该全局坐标系下，以得到全局坐标系下的第二扫描数据。

通过上述步骤S302至步骤S304，通过多个标定物相对应的多个第一变换关系，利用拟合方法拟合得到一个最准确的第二变换关系，避免了由单个标定物计算第一变换关系导致的坐标系转换关系的误差偏大，使得基于第二变换关系进行坐标转换得到的全局坐标系下的第二扫描数据更加准确，从而有效提高了物体表面数据侦测方法的准确性。

在一个实施例中，上述物体表面数据侦测方法中的步骤S102还包括如下步骤：

步骤S402，获取该第一标识符在该全局坐标系下的第一坐标，以及该第二标识符在该跟踪坐标系下的第二坐标。

具体地，上述第一坐标是指通过定位设备跟踪第一标识符得到的在全局坐标系下的坐标，可以由(x₁，y₁，z₁)表示；上述第二坐标是指通过侦测辅助设备跟踪第二标识符得到的在跟踪坐标系下的坐标，可以由(x₂，y₂，z₂)表示。其中，第一标识符有多个，根据在标定物上设置的第一标识符获取多个对应的第一坐标的点集，类似地，可以获取到第二坐标的点集。

步骤S404，根据该第一标识符和该第二标识符之间的位置关系，以及该第一坐标和该第二坐标之间的约束关系，得到该第一变换关系。

需要说明的是，通过全局摄影测量设备或其他设备可以拍摄得到第一标识符和第二标识符之间的位置关系，或者也可以通过机械加工等方法保证该位置关系。由于该第一标识符和该第二标识符的安装位置不同，因此，可以根据该位置关系，将该第一标识符在全局坐标系下的第一坐标的位置，转换到与该第二标识符在跟踪坐标系下的第二坐标所处位置相同的位置点；或者，也可以根据该位置关系，将该第二坐标的位置转换到与该第一坐标的位置相同的位置点，以便统一该第一坐标和第二坐标的位置。其中，在将第一坐标和第二坐标转换到统一位置下之后，第一坐标和第二坐标之间的约束关系可以通过各自不同坐标系之间的转换关系确定，该约束关系可以通过公式1表示：

a＝R×b+T 公式1

其中，a表示在全局坐标系下的第一坐标的点集，b表示转换到同一位置的在跟踪坐标系下的第二坐标的点集，R表示三维的旋转(Rotation)矩阵，T表示一维的平移(Translation)向量。已知两个点集a和b之间存在上述公式1所示的约束关系，再通过奇异值分解等算法就可以计算得到由旋转矩阵和平移向量构成的第一变换关系RT。

可以理解的是，上述步骤S302中的第二变换关系也可以类似获得；具体地，通过上述步骤S402和步骤S404，基于位于多个摆放位置的标定物计算得到的各第一变换关系拟合得到一个第二变换关系，也就是等同于多个点集a和点集b的融合，如公式2所示：

A＝R×B+T 公式2

其中，A＝{a₀，a₁，a₂，……，a_n}，即多个摆放位置下第一坐标的点集集合，B＝{b₀，b₁，b₂，……，b_n}，即多个摆放位置下对应转换到与第一坐标同一位置的第二坐标的点集集合。

通过上述步骤S402至步骤S404，利用第一标识符的第一坐标，以及第二标识符的第二坐标之间的约束关系，计算得到侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系，且计算方法更为简便精确，因此有效提高了物体表面数据侦测的准确性。

在一个实施例中，上述定位设备为摄影测量设备；上述步骤S102还包括如下步骤：通过该摄影测量设备获取背景标定点在该全局坐标系下的第三坐标；通过每个该侦测辅助设备获取该背景标定点在对应的该跟踪坐标系下的第四坐标；根据该第三坐标和该第四坐标获取该第一变换关系。

具体地，上述定位设备可以为全局的摄影测量设备。该摄影测量设备不需要像激光跟踪仪等其他定位设备一样需要设置两类标识符，而仅需要一类标记点，称作为背景标识符；其中，该背景标识符可以贴在物体上面，也可以在物体周围安装上工装，以在工装上贴标记点等用作标记的符号作为标识符。当背景标识符布置完成后，用该全局摄影测量设备可以拍摄得到这些背景标识符的第一坐标；同时，上述背景标识符也可以用作各侦测辅助设备的标记点。则每个侦测辅助设备可以实时跟踪背景标识符得到跟踪坐标系下的第二坐标，进而基于该第一坐标和该第二坐标计算得到从跟踪坐标系转换到全局坐标的第一变换关系，最终根据该第一变换关系能够将多个侦测辅助设备统一到全局坐标系下。

通过上述实施例，通过将摄影测量设备作为定位设备获取背景标识符，并基于该背景标识符获取得到每个侦测辅助设备和该摄影测量设备之间的第一变换关系，从而通过同一类的标记点即可实现多个侦测辅助设备到定位设备的坐标统一转换，且上述同类的背景标识符可以结合实际情况进行现场部署，使得物体表面数据侦测系统部署更加简便、快速，同时也降低了使用成本。

在一个实施例中，上述物体表面数据侦测方法中的步骤S104还包括如下步骤：

步骤S502，基于预设选取策略，选取所有该侦测辅助设备中的最优设备。

其中，在对待扫描区域进行扫描时，利用上述预设选取策略选取最优的侦测辅助设备；需要说明的是，该预设选取策略可以为基于距离策略，由于在双目测量中设备距离越近精度越高，所以在多个侦测辅助设备观测跟踪到扫描设备时可以选择与该扫描设备距离最近的侦测辅助设备为最优设备；或者，该预设选取策略也可以为基于拼接精度策略，各侦测辅助设备在跟踪扫描设备时会将扫描设备上的标记点进行拼接，并得到一个拼接精度，拼接精度越高则效果越好，因此可以选择拼接精度最高的侦测辅助设备为最优设备；或者，该预设选取策略还可以为基于标记点数量策略，由于各侦测辅助设备中跟踪到的扫描设备上的标记点数量越多，则理论稳定性和效果会越好，因此可以选取标记点数量最多的侦测辅助设备为最优设备。

步骤S504，获取该最优设备对应的该第一扫描数据作为最优扫描数据，并基于该第一变换关系将该最优扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据。

其中，选取到所有侦测辅助设备中的最优设备后，获取该最优设备的第一扫描数据作为最优扫描数据，最后基于该最优设备对应的第一变换关系，将所有最优扫描数据都统一转换到全局坐标系下，得到全局坐标系下的第二扫描数据。

需要补充说明的是，上述步骤S502至步骤S504也可以应用至步骤S304中，也就是说，通过位于多个摆放位置处的多个标定物得到对应的多个第一变换关系，基于该多个第一变换关系拟合得到第二变换关系，并基于该第二变换关系将通过上述步骤S502至步骤S504所确定的最优设备对于的最优扫描数据进行坐标转换，最终得到全局坐标系下的第二扫描数据。

通过上述步骤S502至步骤S504，通过预设选取策略选取到侦测辅助设备中的最优设备，并将该最优设备的第一扫描数据作为最优扫描数据，并基于最优设备和定位设备之间的转换关系对该最优扫描数据进行坐标转换，避免了多侦测辅助设备级联时造成的扫描数据冗余且误差大，从而进一步提高了物体表面数据侦测的效率和准确性。

在一个实施例中，获取该待扫描区域内该侦测辅助设备对应的第一扫描数据包括如下步骤：通过扫描设备得到该待扫描区域内的实时扫描数据；将该实时扫描数据转换到该侦测辅助设备对应的该跟踪坐标系下，得到该第一扫描数据。需要说明的是，扫描设备可以应用在上述物体表面数据侦测方法中，并基于该扫描设备对该待扫描区域内的被测物体或被测场景进行扫描得到的实时扫描数据进行坐标转换等处理。

其中，将该实时扫描数据转换到该侦测辅助设备对应的该跟踪坐标系下，得到该第一扫描数据包括如下步骤：

步骤S602，获取扫描设备上设置的反光标记点。

其中，扫描设备上安装有用于侦测辅助设备识别的反光标记点，例如红外反光标记点，以便侦测辅助设备进行跟踪定位；该扫描设备和各侦测辅助设备可以为一体式设备，例如跟踪式扫描仪，则此时该跟踪式扫描仪上安装的各跟踪头即为侦测辅助设备。

步骤S604，通过该侦测辅助设备实时跟踪的该反光标记点的跟踪结果，获取该扫描设备和该侦测辅助设备之间的位置关系；根据该位置关系将该实时扫描数据转换到该侦测辅助设备对应的该跟踪坐标系下，得到该第一扫描数据。

其中，多个侦测辅助设备通过追踪扫描设备的反光标记点实时获取到扫描设备的当前位置，且各侦测辅助设备的自身位置可以预先获取，则通过该扫描设备的当前位置，以及该侦测辅助设备的自身位置能够得到该扫描设备和各侦测辅助设备之间的位置关系，并基于该位置关系将该扫描设备的实时扫描数据坐标转换到各侦测辅助设备的跟踪坐标系下，得到各跟踪坐标系下的第一扫描数据。

通过上述步骤S602至步骤S604，通过侦测辅助设备实时跟踪扫描设备上的反光标记点，获取该扫描设备和该侦测辅助设备之间的位置关系，并基于该位置关系将扫描设备的实时扫描数据转换到所有侦测辅助设备的跟踪坐标系下，使得扫描设备能够被多个侦测辅助设备观察到，实现了针对大场景大工件的精确、快速扫描。

下面结合实际应用场景对本发明的实施例进行详细说明，以激光跟踪仪作为定位设备为例，图4是根据本申请实施例的一种物体表面数据侦测方法应用的示意图，如图4所示，侦测辅助设备1和侦测辅助设备2级联后，可以测量大于单个侦测辅助设备测量视野的大范围的待扫描区域；利用激光跟踪仪的高精度全局定位功能，将跟踪扫描数据都转换到激光跟踪仪全局坐标系下。其中，坐标系转换关系是由扫描测量前的标定过程建立。

具体地，首先求解标定物上的矩阵关系，即得到第一变换关系。然后，将标定物在待扫描区域摆放在数个摆放位置，基于全局最佳拟合方法，将所有摆放位置求得的第一变换关系统一拟合得到一个最终转换矩阵，即第二变换关系，并作为该侦测辅助设备和激光跟踪仪之间的唯一转换关系；单个侦测辅助设备和激光跟踪仪的第二变换关系确定后，对于多个侦测辅助设备只需要进行相同操作即可。最后，扫描设备得到同一时刻的实时扫描数据，并将扫描数据转化到当前侦测辅助设备的跟踪坐标系下得到第一扫描数据；此时扫描设备可能被多个侦测辅助设备观察到，只需要选择最优的侦测辅助设备转换对应的第一扫描数据，从而将第一扫描数据统一转换到全局坐标系下。其中，多侦测辅助设备级联可以针对大工件以及大场景进行扫描，且基于定位设备可以将多个侦测辅助设备的扫描数据统一到全局坐标系中，从而解决了物体表面数据侦测的准确性低的问题，实现了大工件大场景下的高效率高精度物体表面数据侦测。

需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本实施例还提供了一种物体表面数据侦测装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图5是根据本申请实施例的一种物体表面数据侦测装置的结构框图，如图5所示，该装置包括：转换模块52、坐标模块54和结果模块56。

该转换模块52，用于获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系；其中，该侦测辅助设备为至少两个；该坐标模块54，用于在对待扫描区域进行扫描时，获取针对该待扫描区域的第一扫描数据，基于该第一变换关系将该第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，该第一扫描数据在该侦测辅助设备的跟踪坐标系下，该第二扫描数据在该定位设备的全局坐标系下；该结果模块56，用于根据该第二扫描数据得到该待扫描区域内的物体表面数据侦测结果。

通过上述实施例，转换模块52通过标定物上不同属性的两类标记点获取侦测辅助设备和定位设备的第一变换关系，坐标模块54在扫描时通过第一变换关系将获得的第一扫描数据坐标转换到定位设备的全局坐标系下，从而通过高精度定位设备和多个光学侦测辅助设备级联实现了大工件大场景下的高效率高精度物体表面数据侦测，有效提高了物体表面数据侦测过程中扫描数据的精度，解决了物体表面数据侦测的准确性低的问题。

在一个实施例中，该转换模块52还用于根据标定物上的第一标识符和第二标识符获取该第一变换关系；其中，该第一标识符配合该定位设备使用，该第二标识符配合该侦测辅助设备使用。

在一个实施例中，该转换模块52还用于根据该第一标识符和该第二标识符获取该第一变换关系，并根据多个该标定物相对应的多个该第一变换关系，拟合得到每个该侦测辅助设备和该定位设备之间的第二变换关系；其中，多个该标定物在该待扫描区域内对应位于多个摆放位置；该坐标模块54还用于获取该第一扫描数据，基于该第二变换关系将该第一扫描数据进行坐标转换，得到该第二扫描数据。

在一个实施例中，该转换模块52还用于获取该第一标识符在该全局坐标系下的第一坐标，以及该第二标识符在该跟踪坐标系下的第二坐标；该转换模块52根据所述第一标识符和所述第二标识符之间的位置关系，以及该第一坐标和该第二坐标之间的约束关系，得到该第一变换关系。

在一个实施例中，该定位设备为摄影测量设备；该转换模块52还用于通过该摄影测量设备获取背景标定点在该全局坐标系下的第三坐标；该转换模块52通过每个该侦测辅助设备获取该背景标定点在对应的该跟踪坐标系下的第四坐标；该转换模块52根据该第三坐标和该第四坐标获取该第一变换关系。

在一个实施例中，该坐标模块54还用于基于预设选取策略，选取所有该侦测辅助设备中的最优设备；该坐标模块54获取该最优设备对应的该第一扫描数据作为最优扫描数据，并基于该第一变换关系将该最优扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据。

在一个实施例中，该坐标模块54还用于获取扫描设备上设置的反光标记点；该坐标模块54通过该侦测辅助设备实时跟踪的该反光标记点的跟踪结果，获取该扫描设备和该侦测辅助设备之间的位置关系；该坐标模块54通过该扫描设备得到实时扫描数据，并根据该位置关系将该实时扫描数据转换到该侦测辅助设备对应的该跟踪坐标系下，得到该第一扫描数据。

在一个实施例中，在对该待扫描区域进行扫描时，多个该侦测辅助设备的位置保持不变。

需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本实施例还提供了一种物体表面数据侦测系统，图6是根据本申请实施例的一种物体表面数据侦测系统的结构框图，如图6所示，该系统包括：定位设备62、侦测辅助设备66和控制装置64。

该控制装置64获取每个侦测辅助设备66和该定位设备62之间的第一变换关系；其中，该侦测辅助设备66为至少两个；该控制装置64在对待扫描区域进行扫描时，获取该待扫描区域内该侦测辅助设备66对应的第一扫描数据，基于该第一变换关系将该第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，该第一扫描数据在该侦测辅助设备66的跟踪坐标系下，该第二扫描数据在该定位设备62的全局坐标系下；该控制装置64根据该第二扫描数据得到该待扫描区域内的物体表面数据侦测结果。

通过上述实施例，控制装置64获取侦测辅助设备66和定位设备62的第一变换关系，并在扫描时通过第一变换关系将获得的第一扫描数据坐标转换到定位设备62的全局坐标系下，从而通过高精度定位设备和多个光学侦测辅助设备级联实现了大工件大场景下的高效率高精度物体表面数据侦测，有效提高了物体表面数据侦测过程中扫描数据的精度，解决了物体表面数据侦测的准确性低的问题。

在一个实施例中，该控制装置64还用于根据标定物上的第一标识符和第二标识符获取该第一变换关系；其中，该第一标识符配合该定位设备使用，该第二标识符配合该侦测辅助设备使用。

在一个实施例中，该控制装置64还用于根据该第一标识符和该第二标识符获取该第一变换关系，并根据多个该标定物相对应的多个该第一变换关系，拟合得到每个该侦测辅助设备66和该定位设备62之间的第二变换关系；其中，多个该标定物在该待扫描区域内对应位于多个摆放位置；该控制装置64获取该第一扫描数据，基于该第二变换关系将该第一扫描数据进行坐标转换，得到该第二扫描数据。

在一个实施例中，该控制装置64还用于获取该第一标识符在该全局坐标系下的第一坐标，以及该第二标识符在该跟踪坐标系下的第二坐标；该控制装置64根据所述第一标识符和所述第二标识符之间的位置关系，以及该第一坐标和该第二坐标之间的约束关系，得到该第一变换关系。

在一个实施例中，该定位设备为摄影测量设备；该控制装置64还用于通过该摄影测量设备获取背景标定点在该全局坐标系下的第三坐标；该控制装置64通过每个该侦测辅助设备获取该背景标定点在对应的该跟踪坐标系下的第四坐标；该控制装置64根据该第三坐标和该第四坐标获取该第一变换关系。

在一个实施例中，该控制装置64还用于基于预设选取策略，选取所有该侦测辅助设备66中的最优设备；该控制装置64获取该最优设备对应的该第一扫描数据作为最优扫描数据，并基于该第一变换关系将该最优扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据。

在一个实施例中，该物体表面数据侦测系统还包括扫描设备；该控制装置64还用于获取该扫描设备上设置的反光标记点；该控制装置64通过该侦测辅助设备66实时跟踪的该反光标记点的跟踪结果，获取该扫描设备和该侦测辅助设备66之间的位置关系；该控制装置64通过该扫描设备得到实时扫描数据，并根据该位置关系将该实时扫描数据转换到该侦测辅助设备66对应的该跟踪坐标系下，得到该第一扫描数据。

在一个实施例中，在对该待扫描区域进行扫描时，多个该侦测辅助设备66的位置保持不变。

本实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，图7是根据本申请实施例的一种计算机设备内部的结构图，如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储第一变换关系。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种物体表面数据侦测方法。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S1，获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系；其中，该侦测辅助设备为多个。

S2，在对待扫描区域进行扫描时，获取该待扫描区域内该侦测辅助设备对应的第一扫描数据，基于该第一变换关系将该第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，该第一扫描数据在该侦测辅助设备的跟踪坐标系下，该第二扫描数据在该定位设备的全局坐标系下。

S3，根据该第二扫描数据得到该待扫描区域内的物体表面数据侦测结果。

需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

另外，结合上述实施例中的物体表面数据侦测方法，本申请实施例可提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种物体表面数据侦测方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种物体表面数据侦测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系；其中，所述侦测辅助设备为至少两个；

在对待扫描区域进行扫描时，获取所述待扫描区域内所述侦测辅助设备对应的第一扫描数据，基于所述第一变换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在所述侦测辅助设备的跟踪坐标系下，所述第二扫描数据在所述定位设备的全局坐标系下；

根据所述第二扫描数据得到所述待扫描区域内的物体表面数据侦测结果。

2.根据权利要求1所述的物体表面数据侦测方法，其特征在于，所述获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系包括：

根据标定物上的第一标识符和第二标识符获取所述第一变换关系；其中，所述第一标识符配合所述定位设备使用，所述第二标识符配合所述侦测辅助设备使用。

3.根据权利要求2所述的物体表面数据侦测方法，其特征在于，所述根据标定物上的第一标识符和第二标识符获取所述第一变换关系包括：

根据所述第一标识符和所述第二标识符获取所述第一变换关系，并根据多个所述标定物相对应的多个所述第一变换关系，拟合得到每个所述侦测辅助设备和所述定位设备之间的第二变换关系；其中，多个所述标定物在所述待扫描区域内对应位于多个摆放位置；

所述获取所述待扫描区域内所述侦测辅助设备对应的第一扫描数据，基于所述第一变换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据包括：

获取所述第一扫描数据，基于所述第二变换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到所述第二扫描数据。

4.根据权利要求2所述的物体表面数据侦测方法，其特征在于，所述根据标定物上的第一标识符和第二标识符，获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系包括：

获取所述第一标识符在所述全局坐标系下的第一坐标，以及所述第二标识符在所述跟踪坐标系下的第二坐标；

根据所述第一标识符和所述第二标识符之间的位置关系，以及所述第一坐标和所述第二坐标之间的约束关系，得到所述第一变换关系。

5.根据权利要求1所述的物体表面数据侦测方法，其特征在于，所述定位设备为摄影测量设备；所述获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系包括：

通过所述摄影测量设备获取背景标定点在所述全局坐标系下的第三坐标；

通过每个所述侦测辅助设备获取所述背景标定点在对应的所述跟踪坐标系下的第四坐标；

根据所述第三坐标和所述第四坐标获取所述第一变换关系。

6.根据权利要求1所述的物体表面数据侦测方法，其特征在于，所述获取待扫描区域内所述侦测辅助设备对应的第一扫描数据，基于所述第一变换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据包括：

基于预设选取策略，选取所有所述侦测辅助设备中的最优设备；

获取所述最优设备对应的所述第一扫描数据作为最优扫描数据，并基于所述第一变换关系将所述最优扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据。

7.根据权利要求1所述的物体表面数据侦测方法，其特征在于，所述在对待扫描区域进行扫描时，获取所述待扫描区域内所述侦测辅助设备对应的第一扫描数据包括：

通过扫描设备得到所述待扫描区域内的实时扫描数据；

将所述实时扫描数据转换到所述侦测辅助设备对应的所述跟踪坐标系下，得到所述第一扫描数据。

8.根据权利要求7所述的物体表面数据侦测方法，其特征在于，所述将所述实时扫描数据转换到所述侦测辅助设备对应的所述跟踪坐标系下，得到所述第一扫描数据包括：

获取所述扫描设备上设置的反光标记点；

通过所述侦测辅助设备实时跟踪的所述反光标记点的跟踪结果，获取所述扫描设备和所述侦测辅助设备之间的位置关系；

根据所述位置关系将所述实时扫描数据转换到所述所述跟踪坐标系下，得到所述第一扫描数据。

9.根据权利要求1至8任一项所述的物体表面数据侦测方法，其特征在于，在对所述待扫描区域进行扫描时，至少两个所述侦测辅助设备的位置保持不变。

10.一种物体表面数据侦测装置，其特征在于，所述装置包括：转换模块、坐标模块和结果模块；

所述转换模块，用于获取每个侦测辅助设备和定位设备之间的第一变换关系；其中，所述侦测辅助设备为至少两个；

所述坐标模块，用于在对待扫描区域进行扫描时，获取针对所述待扫描区域的第一扫描数据，基于所述第一变换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在所述侦测辅助设备的跟踪坐标系下，所述第二扫描数据在所述定位设备的全局坐标系下；

所述结果模块，用于根据所述第二扫描数据得到所述待扫描区域内的物体表面数据侦测结果。

11.一种物体表面数据侦测系统，其特征在于，所述系统包括：定位设备、侦测辅助设备和控制装置；

所述控制装置获取每个侦测辅助设备和所述定位设备之间的第一变换关系；其中，所述侦测辅助设备为至少两个；

所述控制装置在对待扫描区域进行扫描时，获取所述待扫描区域内所述侦测辅助设备对应的第一扫描数据，基于所述第一变换关系将所述第一扫描数据进行坐标转换，得到第二扫描数据；其中，所述第一扫描数据在所述侦测辅助设备的跟踪坐标系下，所述第二扫描数据在所述定位设备的全局坐标系下；

所述控制装置根据所述第二扫描数据得到所述待扫描区域内的物体表面数据侦测结果。

12.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至9中任一项所述的物体表面数据侦测方法。

13.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1至9中任一项所述的物体表面数据侦测方法。

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