CN116299368B - 激光扫描仪的精度测量方法、装置、扫描仪及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例涉及激光扫描仪的精度测量技术领域，公开了一种激光扫描仪的精度测量方法、装置、扫描仪及存储介质，该方法包括：获取根据测试区域构建的世界坐标系，测试区域中设有标靶，标靶上设有用于指示第一坐标的坐标标识，第一坐标为标靶于世界坐标系的坐标，通过识别标靶上的坐标标识获取第一坐标，获取位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置以及获取激光点云数据并构建点云坐标系，从而确定标靶于点云坐标系中的第二坐标，将第一坐标从世界坐标系转换至点云坐标系得到第三坐标，根据第二坐标和第三坐标计算得到激光扫描仪的精度。通过上述方式，本申请实施例提高了计算得到的激光扫描仪的精度的准确度。

Description

激光扫描仪的精度测量方法、装置、扫描仪及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及激光扫描仪的精度测量技术领域，具体涉及一种激光扫描仪的精度测量方法、装置、扫描仪及存储介质。
背景技术
激光扫描仪基于激光测距原理，可以高效地对真实世界进行三维建模和虚拟重现，被广泛地应用在古建筑物修缮保护、文物保护、工厂数字化、隧道工程、地下空间、地下管廊以及基于建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）的智慧化管理等多行业、多领域中。如果激光扫描仪本身的精度不够，会导致测量出来的距离不准确，从而造成重大损失，所以需要对激光扫描仪的精度进行测量，减小激光扫描仪测量的距离的误差。
在对激光扫描仪进行精度测量时，首先在测量区域中设置特定几何形状和反射特性的物体，接着通过激光扫描仪对物体进行扫描获取相应的点云数据，然后计算激光扫描仪获取的点云数据中的反射率或形状特征等信息，找到物体在点云中的位置，确定物体中心在点云坐标系中的坐标，最后根据物体中心在点云坐标系中的坐标和实际空间中的坐标计算得到误差作为该激光扫描仪的精度。其中，在确定物体中心在点云坐标系中的坐标的过程中，由于物体形状的差异或点的遮挡，以及点云数据为三维数据，导致无法准确地确定物体中心在点云坐标系的坐标，导致计算得到的误差准确度较低（即激光扫描仪的精度准确度较低）。如何提高激光扫描仪的精度测量时的准确度成为了需要解决的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种激光扫描仪的精度测量方法，用于解决现有技术中存在的如何提高激光扫描仪的精度测量时的准确度的问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种激光扫描仪的精度测量方法，所述方法包括：
获取根据测试区域构建的世界坐标系，其中，所述测试区域中设有标靶，所述标靶上设置有用于指示第一坐标的坐标标识，所述第一坐标为所述标靶于所述世界坐标系的坐标；
通过识别所述标靶上的所述坐标标识，获取所述第一坐标；
获取位于第一位置的所述激光扫描仪和所述标靶的相对位置，所述第一位置为所述激光扫描仪能够完整识别所述坐标标识的图像的位置；
获取激光点云数据并根据所述激光点云数据构建点云坐标系，其中，所述激光点云数据由所述激光扫描仪对所述测试区域进行激光扫描后得到，所述激光扫描仪位于所述第一位置；
根据所述相对位置确定所述标靶于所述点云坐标系的第二坐标；
将所述第一坐标从所述世界坐标系转换至所述点云坐标系中得到第三坐标；
根据所述第二坐标和所述第三坐标计算得到所述激光扫描仪的精度。
在一种可选的方式中，所述激光扫描仪包括摄像头，所述获取位于第一位置的所述激光扫描仪和所述标靶的相对位置，包括：
获取所述摄像头的视场范围和所述坐标标识的图像大小；
根据所述摄像头的视场范围和所述坐标标识的图像大小从预设表格中获取位于所述第一位置的所述激光扫描仪和所述标靶的相对位置，其中，所述预设表格存储有摄像头的视场范围、坐标标识的图像大小以及位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置之间的对应关系，所述第一位置为摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小重合的位置。
在一种可选的方式中，所述激光扫描仪包括摄像头，所述获取位于第一位置的所述激光扫描仪和所述标靶的相对位置，包括：
获取位于所述第一位置的所述激光扫描仪于所述世界坐标系的第四坐标，所述第四坐标为预先确定的坐标；
根据所述第四坐标和所述第一坐标确定位于所述第一位置的所述激光扫描仪和所述标靶的相对位置。
在一种可选的方式中，所述激光扫描仪包括摄像头，所述坐标标识为二维码，所述通过识别所述标靶上的所述坐标标识，获取所述第一坐标，包括：
采用所述摄像头获取所述二维码的图像；
识别所述二维码的图像以得到所述第一坐标。
在一种可选的方式中，所述根据所述第二坐标和所述第三坐标计算得到所述激光扫描仪的精度，包括：
根据公式a=计算得到所述激光扫描仪的精度，其中a为所述激光扫描仪的精度，（/>）为所述第二坐标，（/>）为所述第三坐标。
在一种可选的方式中，所述标靶设置有多个，所述标靶包括第一标靶，所述方法还包括：
获取所述第一标靶的所述第二坐标和所述第三坐标；
根据所述第一标靶的所述第二坐标和所述第三坐标，计算得到所述激光扫描仪针对所述第一标靶的第一误差；
从所有所述标靶中除所述第一标靶以外的标靶中选择一个标靶作为新的所述第一标靶，并转至获取所述第一标靶的所述第二坐标和所述第三坐标的步骤，直至所有标靶均被选择，得到多个第一误差；
计算所述多个第一误差的平均数，将所述平均数作为所述激光扫描仪的精度。
在一种可选的方式中，所述标靶设置有多个，所述第一坐标、所述第二坐标和所述第三坐标均为所述标靶的中心坐标，所述测试区域内仅设置有所述标靶，任意两个所述标靶之间的距离大于第一阈值。
根据本申请实施例的另一方面，提供了一种激光扫描仪的精度测量装置，包括：
第一获取模块，用于获取根据测试区域构建的世界坐标系，其中，所述测试区域中设有标靶，所述标靶上设置有用于指示第一坐标的坐标标识，所述第一坐标为所述标靶于所述世界坐标系的坐标；
第二获取模块，用于通过识别所述标靶上的所述坐标标识，获取所述第一坐标；
第三获取模块，用于获取位于第一位置的所述激光扫描仪和所述标靶的相对位置，所述第一位置为所述激光扫描仪能够完整识别所述坐标标识的图像的位置；
第四获取模块，用于获取激光点云数据并根据所述激光点云数据构建点云坐标系，其中，所述激光点云数据由所述激光扫描仪对所述测试区域进行激光扫描后得到，所述激光扫描仪位于所述第一位置；
第一确定模块，用于根据所述相对位置确定所述标靶于所述点云坐标系的第二坐标；
坐标系转换模块，用于将所述第一坐标从所述世界坐标系转换至所述点云坐标系中得到第三坐标；
计算模块，用于根据所述第二坐标和所述第三坐标计算得到所述激光扫描仪的精度。
根据本申请实施例的另一方面，提供了一种激光扫描仪，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行上述任一实施例提供的激光扫描仪的精度测量方法的操作。
根据本申请实施例的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令在运行时执行上述任一实施例提供的激光扫描仪的精度测量方法的操作。
本申请实施例通过上述方式，使得激光扫描仪在对测试区域进行扫描获取点云数据的同时，还能通过识别坐标标识从而获取标靶于世界坐标系的实际坐标（即第一坐标），根据预先确定的激光扫描仪和标靶之间的相对位置确定标靶于点云坐标系的测量坐标（即第二坐标），最后根据标靶的实际坐标和激光扫描仪测量得到的测量坐标计算测量偏差作为激光扫描仪的精度。其中，通过获取预先确定的激光扫描仪和标靶之间的相对位置，使得激光扫描仪测量得到的测量坐标的准确度更高，从而提高了最终计算得到的激光扫描仪的精度的准确度。
上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
附图仅用于示出实施方式，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本申请实施例提供的激光扫描仪的精度测量方法的应用场景示意图；
图2示出了本申请实施例提供的激光扫描仪的精度测量方法的流程示意图；
图3示出了本申请实施例提供的摄像头的视场范围与坐标标识的图像重合的示意图；
图4示出了本申请实施例提供的预设表格；
图5示出了本申请实施例提供的激光扫描仪的精度测量装置的结构示意图；
图6示出了本申请实施例提供的计算设备的结构示意图；
具体实施方式中图1和图3的附图标号如下：
200、激光扫描仪；210、摄像头；211、摄像头的视场范围；
300、标靶；310、坐标标识。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。
发明人注意到，目前在对激光扫描仪进行精度测量时，首先在测量区域中设置特定几何形状和反射特性的物体，接着通过激光扫描仪对物体进行扫描获取相应的点云数据，然后计算激光扫描仪获取的点云数据中的反射率或形状特征等信息，找到物体在点云中的位置，确定物体中心在点云坐标系中的坐标，最后根据物体中心在点云坐标系中的坐标和实际空间中的坐标计算得到误差作为该激光扫描仪的精度。其中，在确定物体中心在点云坐标系中的坐标的过程中，由于物体形状的差异或点的遮挡，容易导致获取的点云数据不够完整。其次，点云数据为三维数据，从大量的三维数据中难以找出物体在点云坐标系中的坐标，导致最终计算得到的误差准确度较低（即激光扫描仪的精度准确度较低）。如何提高激光扫描仪的精度测量时的准确度成为了需要解决的问题。
发明人经过深入研究，设计了一种激光扫描仪的精度测量方法，通过生成坐标标识并将坐标标识设置于标靶上，使得激光扫描仪在对测试区域进行扫描时，能通过自身携带的摄像头获取坐标标识从而得到第一坐标（即标靶于世界坐标系的坐标）。通过预先确定好位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置，计算得到标靶于点云坐标系的第二坐标（即激光扫描仪扫描测试区域得到标靶于测试区域中的测量坐标），使得可以直接在大量点云数据中准确地确定标靶坐标，无需逐一确定每个点是否为物体在点云坐标系中的坐标，从而提高最终计算得到的激光扫描仪的精度的准确度。
图1是本申请实施例的应用场景示意图。其中，测试区域中设置有多个标靶300（也可以仅设置1个标靶300），每个标靶300上设有用于指示标靶300于世界坐标系的第一坐标的坐标标识310。用户在测试区域中手持激光扫描仪200对标靶300进行扫描，激光扫描仪200上设有摄像头210，用于对标靶300上的坐标标识310进行扫描，激光扫描仪200还用于确定其自身和标靶300之间的相对位置，每次对测试区域中的标靶300扫描完成后会计算得到该激光扫描仪200的精度。
图2示出了本申请实施例提供的激光扫描仪的精度测量方法的流程示意图。该方法由激光扫描仪执行，该激光扫描仪可以是包括一个或多个处理器的计算设备，该处理器可能是中央处理器CPU，或者是ASIC（Application Specific Integrated Circuit，特定集成电路），或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路，在此不做限定。计算设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC，在此不做限定。根据本申请实施例的第一方面，如图2所示，该方法包括如下步骤：
步骤110：获取根据测试区域构建的世界坐标系，其中，测试区域中设有标靶，标靶上设置有用于指示第一坐标的坐标标识，第一坐标为标靶于世界坐标系的坐标。
测试区域可以为任意形状，但为了方便构建世界坐标系，一般采用规则形状，例如矩形和圆形。在一些实施例中，以矩形的顶点为世界坐标系的原点构建世界坐标系，或者以圆形的中心点为世界坐标系的原点构建世界坐标系。
激光扫描仪可以通过与用于构建世界坐标系的其他设备进行通信从而获取并存储测试区域的世界坐标系，也可以通过与用于存储世界坐标系的其他设备进行通信以获取存储于其他设备的测试区域的世界坐标系，或者也可以自身直接构建世界坐标系。
标靶一般采用规则形状。为了后续将坐标标识设置于标靶上，标靶的形状大小一般大于或等于坐标标识的图像大小，从而使坐标标识更稳定和平整地设置于标靶上，从而便于激光扫描仪对其进行识别。
标靶竖直设置于测试区域中，坐标标识所在的平面垂直于水平面，以方便激光扫描仪上的摄像头对坐标标识进行识别。
在测试区域设置标靶的位置后，需要获取标靶在测试区域中的位置，也即标靶于世界坐标系的第一坐标。第一坐标可以为标靶上任意一个点的坐标。在一些实施例中，为了方便后续计算，选取标靶中心的坐标作为标靶的第一坐标。一般可采用全站仪或实时动态测量仪器等测量仪器测量标靶于世界坐标系的坐标即第一坐标。测量得到第一坐标后，可以基于第一坐标生成坐标标识。坐标标识可以为条形码或二维码等信息存储图像，用于储存标靶的空间信息即标靶于世界坐标系的第一坐标。坐标标识还可以是直接写明第一坐标的数字，后续通过直接识别该数字即可获取第一坐标。生成坐标标识后，将坐标标识进行打印，最后将打印后的坐标标识设置于标靶上。可以通过胶水将坐标标识粘贴于标靶上，也可以通过夹子将坐标标识固定于标靶上，还可以在标靶上开设凹槽，将坐标标识放置于凹槽中，或者也可以是其他设置方法。
步骤120：通过识别标靶上的坐标标识，获取第一坐标。
激光扫描仪包括摄像头，摄像头用于获取坐标标识的图像以供激光扫描仪对坐标标识的图像进行识别从而获取标靶的第一坐标。为了让摄像头获取坐标标识的图像，需要满足摄像头的视场范围大于或等于坐标标识的图像大小，从而完整地获取坐标标识的图像。
由于标靶上设有指示第一坐标的坐标标识，通过识别坐标标识可以获取标靶的第一坐标。在一些实施例中，坐标标识为二维码，步骤120包括：
步骤a01：采用摄像头获取二维码的图像。
步骤a02：识别二维码的图像以得到第一坐标。
通过上述步骤，获取二维码的图像，并对二维码的图像进行识别分析，获取坐标标识中存储的标靶的第一坐标。通过坐标标识采用二维码图像，由于二维码能够存储文字和数字等信息，并且二维码的存储量较大，使得坐标标识可以更完整地储存标靶的空间信息。
步骤130：获取位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置，第一位置为激光扫描仪能够完整识别坐标标识的图像的位置。
第一位置为激光扫描仪获取点云数据时激光扫描仪所处的实际位置，第一位置在实际测量前预先确定，用户在对激光扫描仪进行精度测量时需要将激光扫描仪摆放至第一位置以对标靶进行扫描。当激光扫描仪位于第一位置时，激光扫描仪可以完整地识别坐标标识的图像。
在实际测量激光扫描仪的精度之前，需要预先确定位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置，将该相对位置存储于其它设备，然后激光扫描仪通过与存储有该相对位置的其他设备通信以获取位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置，或者通过用户将位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置直接录入激光扫描仪，以使实际测量时可以直接获取位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置。
在一些实施例中，步骤120包括：
步骤b01：获取摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小。
在实际测量之前，测试区域已经布置完成，所以设置于测试区域的标靶上的坐标标识的图像大小是已知的。其次，激光扫描仪的摄像头的视场范围基于激光扫描仪自身的参数即可获知。因此在实际测量中，激光扫描仪可以直接或间接获取摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小。
步骤b02：根据摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小从预设表格中获取位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置，其中，预设表格存储有摄像头的视场范围、坐标标识的图像大小以及位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置之间的对应关系，第一位置为摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小重合的位置。
在对激光扫描仪进行实际测量精度之前，预先生成预设表格。参照图3，图3中的（A）为摄像头拍摄标靶的主视视角示意图，（B）为摄像头拍摄标靶的测试视角示意图。预设表格可通过如下方式预先生成：
准备一个与待测量激光扫描仪的摄像头的视场范围210相同的激光扫描仪，也可以是待测量激光扫描仪自身，将该激光扫描仪的摄像头的视场范围210和坐标标识300的图像大小重合，即摄像头的视场范围210与坐标标识300的图像的边框重叠，摄像头200拍摄的区域中只有坐标标识300的图像。通过全站仪或实时动态测量仪器等测量仪器确定此时激光扫描仪于世界坐标系中的坐标，并计算该坐标与第一坐标之间的距离，将该距离作为位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置，将该相对位置、摄像头的视场范围210与坐标标识300的图像大小记录在预设表格中。
例如，摄像头的视场角为120°，视场角决定摄像头的视场范围，生成的坐标标识的图像大小为5cm×5cm的正方形，激光扫描仪的摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小重合时，测量并计算得到位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置为15cm（15cm为激光扫描仪和标靶的直线距离，实际的相对位置还包括方向向量，此处为了方便说明，省略了方向向量），将上述数据（包括坐标标识的图像大小为5cm×5cm，摄像头的视场角为120°以及位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置为15cm）保存至图4所示的预设表格中。当对待测量的激光扫描仪进行测量时，若待测量的激光扫描仪的摄像头的视场角为120°，标靶上的坐标标识的图像大小为5cm×5cm的正方形，则激光扫描仪可以根据预设表格直接获取上述保存的数据中的15cm作为位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置。
图3的预设表格中除了保存有摄像头的视场角为120°，坐标标识的图像大小为5cm×5cm的正方形，位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置为15cm，还存储有其他参数数值，例如摄像头的视场角为90°，坐标标识的图像大小为5cm×5cm的正方形，对应的位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置为26cm。预设表格除了记录上述实施例中的预设表格所记录的参数（坐标标识的图像大小、摄像头的视场角和位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置）之外，还可以记录其他参数（例如于第一位置的激光扫描仪的坐标等）。
在一些实施例中，在将激光扫描仪的摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小重合时，将此时移动激光扫描仪所处的第一位置进行标记，在实际测量时，可以根据标记能够快速准确地找到激光扫描仪所处的第一位置，以使激光扫描仪的摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小重合。
上述步骤a01和步骤a02中，通过获取摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小，从而根据预先生成的预设表格找出与摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小相对应的位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置。
前文所描述的为通过生成预设表格，根据摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小从预设表格中确定相对位置。而在一些实施例中，还可以通过预先确定位于第一位置的激光扫描仪于世界坐标系的坐标从而确定相对位置，通过上述方式可以对任意视场范围的激光扫描仪进行精度测量，只需要满足激光扫描仪位于第一位置时能够完整识别坐标标识即可，步骤120还包括：
步骤c01：获取位于第一位置的激光扫描仪于世界坐标系的第四坐标，第四坐标为预先确定的坐标。
在实际测量之前，需要对测试区域进行布置，在设置标靶的过程中，确定标靶位置的同时还可以确定第一位置，第一位置满足将激光扫描仪设置于该位置时，均可以完整获取坐标标识的图像以供激光扫描仪进行识别得到第一坐标的条件。根据上述条件可以获得多个位置，从多个位置中选取一个位置，将该位置进行标记作为第一位置，该标记用于确定第一位置，实际测量时可以根据该标记找出对应的第一位置，从而能够快速准确地找到激光扫描仪所需要放置的位置（即第一位置）。采用全站仪或实时动态测量仪器等测量仪器测量位于第一位置的激光扫描仪于世界坐标系的坐标即第四坐标。
步骤c02：根据第四坐标和第一坐标确定位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置。
计算第四坐标和第一坐标之间的距离作为位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置。上述步骤c01和步骤c02中，通过预先确定第一位置于世界坐标系的第四坐标，从而根据第四坐标和第一坐标计算得到位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置。
步骤140：获取激光点云数据并根据激光点云数据构建点云坐标系，其中，激光点云数据由激光扫描仪对测试区域进行激光扫描后得到，激光扫描仪位于第一位置。
在实际测量过程中，若激光扫描仪设置于第一位置外的区域，会导致用于计算第二坐标（激光扫描仪扫描测试区域得到标靶于测试区域中的测量坐标）的相对位置（即前述步骤b02获取的相对位置，或者前述步骤c02确定的相对位置）与实际上激光扫描仪和标靶的相对位置不一致，从而无法基于激光点云数据计算得到准确的第二坐标。为了后续得到准确的第二坐标，需要将激光扫描仪设置于第一位置对测试区域进行扫描，以保证用于计算的相对位置和实际的相对位置一致。
根据获取位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置的方式不同，需要将激光扫描仪设置于适用于不同方式的第一位置。若采用步骤b01至步骤b02获取位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置，参照图3，用户通过移动激光扫描仪至待测量的激光扫描仪的摄像头的视场范围210能够和坐标标识300的图像大小重合的位置（即第一位置），由于待测量的激光扫描仪的视场范围210和坐标标识300的图像大小已知，从而可以根据预设表格获取此时位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置，使得测量过程中用于计算的相对位置和实际的相对位置一致，以供后续得到准确的第二坐标。
若采用步骤c01至步骤c02获取位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置，用户通过将激光扫描仪直接设置于预先确定的第四坐标所在位置（即第一位置），使得测量过程中用于计算的相对位置和实际的相对位置一致，以供后续得到准确的第二坐标。
步骤150：根据相对位置确定标靶于点云坐标系的第二坐标。激光扫描仪获取的激光点云数据具有深度信息，在根据激光点数据构建的点云坐标系中，由于激光扫描仪本身在点云坐标系中的位置已知，所以根据之前获取的位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置，可以确定标靶于点云坐标系中的位置。
激光点云数据是从激光扫描仪发射激光后获取的，以激光点云数据构建的点云坐标系，激光扫描仪的位置在构建的点云坐标系中是已知的。一般以激光扫描仪本身所在位置作为点云坐标系的原点，即激光扫描仪于点云坐标系的坐标为点云坐标系的原点。
在激光点云数据中找出与激光扫描仪于点云坐标系的坐标的相对位置为位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置的点，将该点的坐标作为第二坐标。
通过上述步骤，确定激光扫描仪于点云坐标系中的坐标，根据激光扫描仪于点云坐标系的坐标与位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置计算得到标靶于点云坐标系中的第二坐标以供后续进行精度计算。
通过步骤130至步骤150，激光扫描仪在获取第一坐标的同时还确定了第二坐标，为针对同一标靶的一组坐标数据。而现有技术在获取标靶的实际空间坐标后，需要再针对标靶的实际空间坐标进行匹配得到激光扫描仪针对相同标靶测量得到的测量坐标，本申请实施例提高了激光扫描仪的精度测量方法的工作效率。
步骤160：将第一坐标从世界坐标系转换至点云坐标系中得到第三坐标。
确定世界坐标系和点云坐标系之间的转换关系，将第一坐标根据世界坐标系和点云坐标系之间的转换关系从世界坐标系中转换到点云坐标系中得到第三坐标。第三坐标为标靶在点云坐标系中的实际坐标。
步骤170：根据第二坐标和第三坐标计算得到激光扫描仪的精度。
激光扫描仪扫描测试区域得到标靶于测试区域中的测量坐标即第二坐标，第三坐标为标靶于点云坐标系中的实际坐标，通过计算测量坐标和实际坐标之间的偏差可以得到激光扫描仪的精度。在一些实施例中，根据公式a=计算得到激光扫描仪的精度，其中a为激光扫描仪的精度，（/>）为第二坐标，（）为第三坐标。
通过上述公式计算得到激光扫描仪获取的标靶的第二坐标和第三坐标之间的误差即得到激光扫描仪的精度。
通过步骤110至步骤170，使得激光扫描仪在对测试区域进行扫描获取点云数据的同时，还能通过识别坐标标识从而获取标靶于世界坐标系的实际坐标，根据预先确定的激光扫描仪和标靶之间的相对位置确定标靶于点云坐标系的测量坐标，最后根据标靶的实际坐标和激光扫描仪测量得到的测量坐标计算测量偏差作为激光扫描仪的精度。其中，通过获取预先确定的激光扫描仪和标靶之间的相对位置，使得激光扫描仪测量得到的测量坐标的准确度更高，从而提高了最终计算得到的激光扫描仪的精度的准确度。
前述实施例是将第一坐标从世界坐标系转换到点云坐标系，在一些实施例中，也可以将第二坐标从点云坐标系转换至世界坐标系得到第五坐标，以供后续根据第一坐标和第五坐标进行计算得到激光扫描仪的精度。
为了进一步提高计算得到的激光扫描仪的精度，在一些实施例中，标靶设置有多个，标靶包括第一标靶，该方法还包括：
步骤d01：获取第一标靶的第二坐标和第三坐标。
第一标靶为多个标靶中的当前被选中用于计算精度的标靶，每个标靶都会被作为第一标靶，并不特指多个标靶中的某一个标靶。
步骤d02：根据第一标靶的第二坐标和第三坐标，计算得到激光扫描仪针对第一标靶的第一误差。
步骤d01至步骤d02中计算得到第一误差的方法与前述步骤110至步骤170中的计算得到激光扫描仪的精度的方法相同，在此不做赘述。
步骤d03：从所有标靶中除第一标靶以外的标靶中选择一个标靶作为新的第一标靶，并转至步骤d01，直至所有标靶均被选择，得到多个第一误差。
通过步骤d03，激光扫描仪在对多个标靶逐一进行扫描时，每次扫描均可以得到一个第一误差。
步骤d04：计算多个第一误差的平均数，将平均数作为激光扫描仪的精度。
通过增加设置的标靶的数量，获取与标靶的数量相同个数的激光扫描仪的第一误差并计算多个第一误差的平均数，使得最后计算得到的激光扫描仪的精度更加准确。在本申请的实施例中，针对多个标靶进行激光扫描仪的精度测量时，首先针对单个标靶，摄像头对坐标标识进行扫描获取第一坐标（标靶于世界坐标系的实际坐标），此时激光扫描仪针对相同的标靶还得到了第二坐标（即激光扫描仪扫描测试区域得到标靶于测试区域中的测量坐标），从而可以直接计算得到针对该标靶的第一误差，然后再针对另一标靶重复执行上述步骤，直至所有标靶均被扫描，相比于现有技术中针对多个标靶获取多个第一坐标和多个第三坐标，然后再进行多个第一坐标和多个第三坐标之间的匹配，提高了激光扫描仪的精度测量的效率。
为了方便计算，在一些实施例中，第一坐标、第二坐标和第三坐标均为标靶的中心坐标，测试区域内仅设置有标靶。
通过测试区域内仅设置有标靶，避免了测试区域内有其他物体影响激光扫描仪的精度测量，例如，如果存在其他物体，在激光扫描仪扫描测试区域时，其他物体可能会遮挡标靶，从而导致激光扫描仪获取的标靶的点云数据不够完整，从而影响后续计算。
在一些实施例中，在测试区域设置有多个标靶时，任意两个标靶之间的距离大于第一阈值。
通过设置第一阈值，使得标靶之间保持一定的距离，避免了标靶之间相互遮挡，从而影响激光扫描仪获取的点云数据的完整性。第一阈值一般设为15cm。
在一些实施例中，测试区域可以多次反复使用。在布置测试区域过程中，根据标靶的图像大小和激光扫描仪的视场范围从而确定激光扫描仪和标靶之间的相对位置并记录在预设表格中。针对同一测试区域，测试区域的标靶的图像大小在设置完成后不会发生变化。因此若激光扫描仪的视场范围被预设表格记录过，用户可以直接在测试区域中对该激光扫描仪进行精度测量，从而根据预设表格直接获取激光扫描仪和标靶之间的相对位置。而通过记录不同视场范围的激光扫描仪以及不同视场范围的激光扫描仪与标靶之间的相对位置，使该测试区域可以对多种不同视场范围的激光扫描仪进行精度测量。
图5示出了本申请实施例提供的激光扫描仪的精度测量装置400的结构示意图。如图所示，该装置400包括：
第一获取模块401，用于获取根据测试区域构建的世界坐标系，其中，测试区域中设有标靶，标靶上设置有用于指示第一坐标的坐标标识，第一坐标为标靶于世界坐标系的坐标。
第二获取模块402，用于通过识别标靶上的坐标标识，获取第一坐标。
第三获取模块403，用于获取位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置，第一位置为满足激光扫描仪能够完整识别坐标标识的图像的位置。
第四获取模块404，用于获取激光点云数据并根据激光点云数据构建点云坐标系，其中，激光点云数据由激光扫描仪对测试区域进行激光扫描后得到，激光扫描仪位于第一位置。
第一确定模块405，用于根据相对位置确定标靶于点云坐标系的第二坐标。
坐标系转换模块406，用于将第一坐标从世界坐标系转换至点云坐标系中得到第三坐标。
计算模块407，用于根据第二坐标和第三坐标计算得到激光扫描仪的精度。
在一些实施例中，第二获取模块402包括：
第一获取单元，用于采用摄像头获取二维码的图像。
第一识别单元，用于识别二维码的图像以得到第一坐标。
在一些实施例中，第三获取模块403包括：
第二获取单元，用于获取摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小。
第三获取单元，用于根据摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小从预设表格中获取位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置，其中，预设表格存储有摄像头的视场范围、坐标标识的图像大小以及满足位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置之间的对应关系，第一位置为摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小重合的位置。
在一些实施例中，第三获取模块403还包括：
第四获取单元，用于获取位于第一位置的激光扫描仪于世界坐标系的第四坐标，第四坐标为预先确定的坐标。
第一确定单元，用于根据第四坐标和第一坐标确定位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置。
在一些实施例中，计算模块407包括：
第一计算单元，用于根据公式
a=计算得到激光扫描仪的精度，其中a为激光扫描仪的精度，（/>）为第二坐标，（/>）为第三坐标。
在一些实施例中，该装置400还包括：
第五获取单元，用于获取第一标靶的第二坐标和第三坐标。
第二计算单元，用于根据第一标靶的第二坐标和第三坐标，计算得到激光扫描仪针对第一标靶的第一误差。
重复计算单元，用于从所有标靶中除第一标靶以外的标靶中选择一个标靶作为新的第一标靶，并由第五获取单元获取第一标靶的第二坐标和第三坐标，以及第二计算单元根据第一标靶的第二坐标和第三坐标，计算得到激光扫描仪针对第一标靶的第一误差，直至所有标靶均被选择，得到多个第一误差。
第三计算单元，用于计算多个第一误差的平均数，将平均数作为激光扫描仪的精度。
图6示出了本申请实施例提供的计算设备的结构示意图，本申请具体实施例并不对计算设备的具体实现做限定。
如图6所示，该计算设备可以包括：处理器(processor)502、通信接口(Communications Interface)504、存储器(memory)506、以及通信总线508。
其中：处理器502、通信接口504、以及存储器506通过通信总线508完成相互间的通信。通信接口504，用于与其它设备比如客户端或其它服务器等的网元通信。处理器502，用于执行程序510，具体可以执行上述用于激光扫描仪的精度测量方法实施例中的相关步骤。
具体地，程序510可以包括程序代码，该程序代码包括计算机可执行指令。
处理器502可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路（Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC），或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。计算设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。
存储器506，用于存储程序510。存储器506可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储介质存储有可执行指令，该可执行指令在计算设备上运行时，使得计算设备执行上述任意方法实施例中的激光扫描仪的精度测量方法。

Claims (10)

1.一种激光扫描仪的精度测量方法，其特征在于，所述方法包括：
获取根据测试区域构建的世界坐标系，其中，所述测试区域中设有标靶，所述标靶上设置有用于指示第一坐标的坐标标识，所述第一坐标为所述标靶于所述世界坐标系的坐标；
通过识别所述标靶上的所述坐标标识，获取所述第一坐标；
获取位于第一位置的所述激光扫描仪和所述标靶的相对位置，所述第一位置为所述激光扫描仪能够完整识别所述坐标标识的图像的位置；
获取激光点云数据并根据所述激光点云数据构建点云坐标系，其中，所述激光点云数据由所述激光扫描仪对所述测试区域进行激光扫描后得到，所述激光扫描仪位于所述第一位置；
根据所述相对位置确定所述标靶于所述点云坐标系的第二坐标；
将所述第一坐标从所述世界坐标系转换至所述点云坐标系中得到第三坐标；
根据所述第二坐标和所述第三坐标计算得到所述激光扫描仪的精度。
2.如权利要求1所述的激光扫描仪的精度测量方法，其特征在于，所述激光扫描仪包括摄像头，所述获取位于第一位置的所述激光扫描仪和所述标靶的相对位置，包括：
获取所述摄像头的视场范围和所述坐标标识的图像大小；
根据所述摄像头的视场范围和所述坐标标识的图像大小从预设表格中获取位于所述第一位置的所述激光扫描仪和所述标靶的相对位置，其中，所述预设表格存储有摄像头的视场范围、坐标标识的图像大小以及位于第一位置的激光扫描仪和标靶的相对位置之间的对应关系，所述第一位置为摄像头的视场范围和坐标标识的图像大小重合的位置。
3.如权利要求1所述的激光扫描仪的精度测量方法，其特征在于，所述激光扫描仪包括摄像头，所述获取位于第一位置的所述激光扫描仪和所述标靶的相对位置，包括：
获取位于所述第一位置的所述激光扫描仪于所述世界坐标系的第四坐标，所述第四坐标为预先确定的坐标；
根据所述第四坐标和所述第一坐标确定位于所述第一位置的所述激光扫描仪和所述标靶的相对位置。
4.如权利要求1所述的激光扫描仪的精度测量方法，其特征在于，所述激光扫描仪包括摄像头，所述坐标标识为二维码，所述通过识别所述标靶上的所述坐标标识，获取所述第一坐标，包括：
采用所述摄像头获取所述二维码的图像；
识别所述二维码的图像以得到所述第一坐标。
5.如权利要求1所述的激光扫描仪的精度测量方法，其特征在于，所述根据所述第二坐标和所述第三坐标计算得到所述激光扫描仪的精度，包括：
根据公式a=计算得到所述激光扫描仪的精度，其中a为所述激光扫描仪的精度，（/>）为所述第二坐标，（）为所述第三坐标。
6.如权利要求1所述的激光扫描仪的精度测量方法，其特征在于，所述标靶设置有多个，所述标靶包括第一标靶，所述方法还包括：
获取所述第一标靶的所述第二坐标和所述第三坐标；
根据所述第一标靶的所述第二坐标和所述第三坐标，计算得到所述激光扫描仪针对所述第一标靶的第一误差；
从所有所述标靶中除所述第一标靶以外的标靶中选择一个标靶作为新的所述第一标靶，并转至获取所述第一标靶的所述第二坐标和所述第三坐标的步骤，直至所有标靶均被选择，得到多个第一误差；
计算所述多个第一误差的平均数，将所述平均数作为所述激光扫描仪的精度。
7.如权利要求1所述的激光扫描仪的精度测量方法，其特征在于，所述标靶设置有多个，所述第一坐标、所述第二坐标和所述第三坐标均为所述标靶的中心坐标，所述测试区域内仅设置有所述标靶，任意两个所述标靶之间的距离大于第一阈值。
8.一种激光扫描仪的精度测量装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取根据测试区域构建的世界坐标系，其中，所述测试区域中设有标靶，所述标靶上设置有用于指示第一坐标的坐标标识，所述第一坐标为所述标靶于所述世界坐标系的坐标；
第二获取模块，用于通过识别所述标靶上的所述坐标标识，获取所述第一坐标；
第三获取模块，用于获取位于第一位置的所述激光扫描仪和所述标靶的相对位置，所述第一位置为所述激光扫描仪能够完整识别所述坐标标识的图像的位置；
第四获取模块，用于获取激光点云数据并根据所述激光点云数据构建点云坐标系，其中，所述激光点云数据由所述激光扫描仪对所述测试区域进行激光扫描后得到，所述激光扫描仪位于所述第一位置；
第一确定模块，用于根据所述相对位置确定所述标靶于所述点云坐标系的第二坐标；
坐标系转换模块，用于将所述第一坐标从所述世界坐标系转换至所述点云坐标系中得到第三坐标；
计算模块，用于根据所述第二坐标和所述第三坐标计算得到所述激光扫描仪的精度。
9.一种激光扫描仪，其特征在于，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1-7中任一项所述的激光扫描仪的精度测量方法的操作。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令在运行时执行如权利要求1-7中任一项所述的激光扫描仪的精度测量方法的操作。
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