DE10223478A1 - Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes mit einem opto-elektronischen Entfernungsmesser nach einem Signal-Laufzeitverfahren mit einer Sendeeinrichtung zum Aussenden von Laser-Impulsen und einer Empfangseinrichtung zum Empfangen dieser Impulse, die von im Zielraum befindlichen Objekten reflektiert werden, ferner mit einer Scan-Einrichtung zur Ablenkung der optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung, ferner mit einer Auswerteeinrichtung, die aus der Laufzeit des Laserimpulses für jedes durch die Winkel-Koordinaten des Zielraumes definierte Scan-Element einen Entfernungswert ermittelt, wobei in der Auswerteeinrichtung die Signale digitalisiert und anschließend Empfangsimpulse (Scan-Elemente) rekonstruiert werden, wobei zu jedem dieser Scan-Elemente neben der Entfernung die Qualität des rekonstruierten Empfangs-Impulses wie Form, Breite, Intensität und/oder Signal-/Rauschverhältnis erfaßt und bei der folgenden Verarbeitung der Signale als zusätzliche Information zur Charakterisierung eines einzelnen Scan-Elementes bzw. einer Anzahl benachbarter Scan-Elemente und/oder zur Qualifizierung des einem Scan-Element zugeordneten Entfernungswertes herangezogen wird.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes mit einem opto-elektronischen Entfernungsmesser nach einem Signal-Laufzeitverfahren mit einer Sendeeinrichtung zum Aussenden von optischen Impulsen, insbes. von Laser- Impulsen und einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von optischen Impulsen, die von im Zielraum befindlichen Objekten reflektiert werden, ferner mit einer Scan- Einrichtung zur Ablenkung der optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung in vorzugsweise zwei orthogonale Richtungen, wobei die optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung im wesentlichen parallel verlaufen, ferner mit einer Auswerteeinrichtung, die aus der Laufzeit des optischen Impulses für jedes durch die Winkel-Koordinaten des Zielraumes definierte Scan-Element einen Entfernungswert ermittelt.
• Derartige Scan-Einrichtungen liefern als Ergebnis einer Abtastung des Objektraumes Datensätze, sogen. Punktwolken, welche als Entfernungsbilder dargestellt werden können, wobei im allgemeinen eine Falschfarbendarstellung gewählt wird, in welcher einer Farbskala eine Skala von Entfernungswerten zugeordnet ist. Liegen mehrere solcher Aufnahmen bzw. Punktwolken eines Objektraumes vor, so können diese in einem Rechner zu einem 3D-Modell des Objektraumes verschmolzen werden, welches anschließend beispielsweise mit CAD-Programmen weiter bearbeitet werden kann.
• Die Weiterverarbeitung der Daten erfordert im allgemeinen eine Zusammenfassung der Datensätze aus mehreren Aufnahmen. Diese Zusammenfassung basiert in üblicher Weise ausschließlich auf der in den Daten enthaltenen Geometrieinformationen sowie auf den gegebenenfalls verfügbaren Intensitäts- bzw. Farbinformationen einer parallel zum Entfernungsbild erzeugten Video-Aufnahme. Bei der Zusammenführung der Datensätze mehrerer Aufnahmen ergeben sich im allgemeinen in jenen Bereichen Probleme, in welchen sich die Datensätze überlappen. In den bisher üblichen Ansätzen erfolgt die Datenauswahl in den Überlappungsbereichen vorwiegend basierend auf den Entfernungswerten bzw. auf aus den Entfernungswerten geschätzten Orientierungsinformationen von lokalen Flächenelementen. All diese Nachverarbeitungsschritte erfordern in hohem Maße eine Unterstützung durch einen hochqualifizierten Bedienenden und können mit den üblicher Weise zur Verfügung stehenden Informationen nicht automatisiert ablaufen.
• Durch die Erfindung wird eine Methode vorgeschlagen, mit deren Hilfe die automatisierte rechnergestützte Weiterverarbeitung, wie die Zusammenführung der Daten aus mehreren Aufnahmen sowie die automatisierte rechnergestützte Erstellung kompakter Modelle, deutlich erleichtert bzw. erst ermöglicht wird.
• Erfindungsgemäß werden in der Auswerteeinrichtung die empfangenen Impulse digitalisiert und anschließend Empfangsimpulse rekonstruiert, die als Scan-Elemente weiterverarbeitet werden. Zu jedem dieser Scan-Elemente wird neben der Entfernung die Qualität des rekonstruierten Empfangs-Impulses wie Form und/oder Breite und/oder Intensität und/oder Signal-/Rauschverhältnis erfasst und bei der folgenden Verarbeitung der Signale als zusätzliche Information zur Charakterisierung eines einzelnen Scan- Elementes- bzw. einer Anzahl benachbarter Scan-Elemente und/oder zur Qualifizierung des einem Scan-Element zugeordneten Entfernungswertes herangezogen.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird für die Auswertung der Empfangssignale eine mehrkanal- bzw. mehrzielfähige Zeitintervallmessung zur gleichzeitigen Erfassung mehrerer im Messstrahl befindlicher Ziele eingesetzt.
• Bei Aufnahme eines Zielraumes von einem oder mehreren Standorten aus können die Daten der einzelnen Aufnahmen zur Erzeugung eines 3D-Modells des Zielraumes miteinander verknüpft werden. Hierbei werden aus den verschiedenen Entfernungswerten der einem Raumelement im Zielraum zugeordneten Scan-Elemente der verschiedenen Aufnahmen, Koordinaten dieses Punktes berechnet werden, wobei vorteilhaft die aus den verschiedenen Aufnahmen stammenden Entfernungswerte entsprechend der ermittelten Impulsqualität gewichtet bzw. ausgewählt werden.
• Wird über eine Bildausgabeeinrichtung, beispielsweise über einen Monitor ein sogen. Entfernungsbild des Zielraumes ausgegeben, so wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Impulsqualität jedes einzelnen Scan-Elementes als zusätzliche Information, z. B. in Falschfarbendarstellung, ausgegeben.
• Vorzugsweise werden die Unterschiede in der Impulsqualität zwischen benachbarten Scan- Elementen erfasst, wobei der Änderungsgradient als zusätzliche Information z. B. in Falschfarbendarstellung ausgegeben wird.
• Vorteilhaft können zur Reduktion der Datenmengen bei der Speicherung und/oder weiteren Verarbeitung die Unterschiede in der Impulsqualität zwischen benachbarten Scan-Elementen ermittelt werden, wobei nur Änderungsgradienten, die größer oder kleiner als ein wählbarer Schwellwert sind erfasst, gespeichert und/oder bildlich dargestellt werden, wobei gegebenenfalls die weitere Bearbeitung nur mehr mit diesen Daten erfolgt.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Fig. 2 und 3 veranschaulichen ebenfalls schematisch die Formen rekonstruierter Empfangsimpulse bei Abtastung typischer Objektstrukturen. Die Fig. 4 bis 6 stellen Blockschaltdiagramme verschiedener Varianten der Entfernungsmessereinheit dar, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Das Blockschaltbild gemäß Fig. 7 zeigt ein Detail zu diesen Schaltungen, die Fig. 8 zeigt schließlich die Generierung eines 3D-Modells aus einer Reihe von Scan-Aufnahmen.
• Die Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Anlage umfasst den eigentlichen Messkopf 1, der auf einem Stativ 2 angeordnet ist. Die Signale des Messkopfes 1 werden einem Steuergerät 3 zugeleitet. Das Steuergerät umfasst eine auf der Digitalisierung der Echosignale basierende Zeitintervallmesseinheit, mit welcher die Laufzeit der Impulse ("Time of flight") und auch die Pulsform und die Signalintensität gemessen werden. Die Zeitintervallmesseinheit ist mehrkanalig bzw. mehrzielfähig und ist daher in der Lage, bei Eintreffen mehrerer Echoimpulse diese zeitlich aufzulösen. In dem Steuergerät 3 werden unter anderem aus der Laufzeit der Impulse Entfernungswerte berechnet. Das Steuergerät 3 enthält ferner einen Signalprozessor enthält, welcher die vom Messkopf 1 stammenden Signale verarbeitet und einem Monitor 4 eines Computers 5 zufuhrt, auf welchem sie in Form eines Entfernungsbildes, z. B. in Falschfarbendarstellung, wiedergegeben werden können. Gegebenenfalls ist das Steuergerät 3 in den Messkopf 1 integriert.
• Die Art der Bilddarstellung kann über den Computer 5 eingegeben werden, der das Steuergerät 3 entsprechend ansteuert. Das Steuergerät 3 steuert andererseits auch den Messkopf 1 mit den Ablenkeinheiten und der Entfernungsmess-Einheit an. Der Messkopf 1 selbst ist zweiteilig und umfasst einen ersten stationären Teil 1a der fix am Stativ 2 befestigt ist. Am Messkopfunterteil 1a ist der Oberteil 1b drehbar gelagert. Durch einen in Fig. 1 nicht dargestellten Antriebsmotor wird der Oberteil um eine vertikale Achse in eine oszillierende Schwenkbewegung entsprechend den Pfeilen 6 versetzt. Der Messkopfoberteil enthält ein mit hoher Geschwindigkeit um eine horizontale Achse 7umlaufendes 3seitiges Spiegelprisma 8, das die Strahlen des Entfernungsmess-Systems um eine horizontale Achse um einen Winkel α ablenkt. Durch diese Einrichtung wird daher der Objektraum mit einem vertikalen Fächer von ca. 80° zeilenweise abgetastet. Durch Verschwenken des Messkopf-Oberteiles 1b um einen Winkel φ um eine vertikale Achse überstreicht dieser Fächer das gesamte Objektfeld und nimmt damit ein komplettes Entfernungsbild auf. Zu jedem Scan-Element des Raumes, das durch die beiden Ablenkwinkel α und φ definiert ist, gehört ein Entfernungswert. Dieser zu jedem Scan- Element gehörige Datensatz wird zur weiteren Verarbeitung in einem Speicher abgelegt.
• Die Fig. 2 und 3 zeigen, stark vereinfacht, die Ergebnisse der Abtastung einiger einfacher Objektstrukturen. Die beiden Figuren zeigen jeweils den Messkopf 1 mit dem Spiegelprisma 8. Mit 10 ist das Aufnahmeobjekt bezeichnet. In diesem Fall handelt es sich um ein Gebäude, vor einem Teil desselben befindet sich ein Zaun 11. Wie an Hand der Fig. 1 ausgeführt worden ist, tastet der Messkopf 1 das Objekt in zwei orthogonalen Richtungen ab, und zwar mit einer hohen Geschwindigkeit in der einen Richtung und durch Verschwenken des Messkopfes 1b in der anderen Richtung. Für die Erläuterung gemäß den Fig. 2 und 3 sind jeweils nur die Ergebnisse der Abtastung in einer horizontalen Ebene berücksichtigt. Die Figuren zeigen die bei Abtasten des Objektes durch die vom Messkopf ausgesandten Laserimpulse aus den empfangenen Echosignalen rekonstruierten Empfangsimpulse. Der Messkopf 1 sendet eine Folge von Impulsen 12 aus und tastet mit diesen das Objekt ab. Die Größe der einzelnen Scan-Elemente beträgt in dem vorliegenden Beispiel 3 mrad × 3 mrad. (In der Zeichnung vergrößert dargestellt !). Das Strahlenbündel 13 trifft die eine Fläche des Objektes unter einem relativ flachen Winkel β. Die einzelnen Strahlen des Strahlenbündels haben vom Messkopf 1 zum Objekt 10 und zurück zum Messkopf unterschiedliche Laufzeiten. Aus den Echoimpulsen der einzelnen Strahlen ergibt sich durch Addition ein resultierender Echoimpuls. Infolge der unterschiedlichen Laufzeiten der einzelnen Strahlen ist der resultierende Impuls 14 im Vergleich zum Sendeimpuls verbreitert. Diese Impulsverbreiterung ist eine Funktion des Auftreffwinkels β. Ein Vergleich mit Position 15 zeigt, dass bei steil auftreffenden Strahlen die Impulsbreite und Form im Vergleich zum ausgesandten Impuls nahezu unverändert ist (Impuls 16). Bei 17 fällt hingegen der Strahl unter einem extrem flachen Winkel auf die entsprechende Fläche des Objektes 10. Dementsprechend ist die Impulsbreite vergrößert (Impuls 18). Da bei einem Auftreffen des Strahles unter einem so flachen Winkel im allgemeinen nur ein kleiner Teil der Energie zum Messkopf reflektiert wird und diese Energie zudem über eine große Impulsbreite verteilt ist, ist die Impulsintensität stark vermindert. Für den Strahl 19 ergibt sich ein resultierender Echoimpuls 20, der eine Einsattelung aufweist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich vor dem eigentlichen Objekt 10 ein teildurchlässiges Objekt 11, zum Beispiel ein Zaun befindet. Das Strahlenbündel 21 trifft direkt auf die Kante 24 des Gebäudes, ein Teil der Strahlen wird daher von der einen Fläche des Gebäudes 10, der andere Teil von der anderen Fläche reflektiert. Es ergibt sich ein resultierender Impuls 22. Überstreicht der Messstrahl des Messkopfes 1 den Objektraum in Richtung des Pfeiles 23 so nimmt, beginnend von einer relativ großen Impulsbreite (Impuls 14) die Impulsbreite kontinuierlich ab, bis sie bei Überstreichen der Kante 24 wieder zunimmt. Allein aus dem Verlauf der Impulsbreite kann daher auf die Form des Objektes rückgeschlossen werden. Aus der Einsattelung des Impulses 20 kann die Existenz eines dem Objekt 10 vorgelagerten, teildurchlässigen Objektes 11 abgeleitet werden. Wird der Gradient der Impulsbreiten der Echoimpulse eines Scan-Zyklus berechnet, so ergeben sich bei Kanten steile Änderungen des Gradienten. Durch die Abtastungen in weiteren Ebenen ergibt sich der 3dimensionale Verlauf dieser Kanten. Vielfach reicht es aus, für die weitere Verarbeitung der Daten nur die Daten der auf diese Weise ermittelten Kanten heranzuziehen, so dass die Datenmenge entsprechend reduziert werden kann.
• Die Fig. 3 zeigt ebenfalls schematisch einen weiteren Objektraum, in dem sich vor einer Wand 25 ein Zylinder 26 befindet. Aus dem Verlauf der Impulsbreiten der Echoimpulse in einer Vielzahl von Abtastebenen kann in Verbindung mit den gemessenen Entfernungswerten die Struktur des Objektes ermittelt werden.
• Durch die Berücksichtigung der Qualität der Echoimpulse bei der Auswertung, d. h. der Berücksichtigung der Impulsform, der Impulsbreite und Intensität, sowie gegebenenfalls auch des Signal-/Rauschverhältnisses werden zusätzliche Informationen über die einzelnen Scan-Elemente gewonnen, die es ermöglichen, in einem automatisierten Verfahren die Datensätze mehrerer Aufnahmen zu einem 3D-Modell zusammenzuführen, wobei in den Bereichen, in welchen sich die Datensätze überlappen, die Datenauswahl in Abhängigkeit von der Impulsqualität, d. h. der Impulsform oder -breite bzw. der Impulsintensität erfolgt.
• Vorteilhaft werden die Echo-Impulse hinsichtlich ihrer Form, Breite und Intensität klassifiziert, so dass für die weitere Verarbeitung nicht die eigentlichen Impulse abgespeichert werden müssen, sondern nur die die entsprechende Impuls-Qualität beschreibenden Parameter.
• Die Fig. 4 zeigt in Form eines Blockdiagramms schematisch den Aufbau des Steuergerätes 3 des Laser-Scanners gemäß der Erfindung, wobei in diesem Diagramm nur die den Ablenkeinheiten nachgeschalteten Systeme dargestellt sind. Mit 30 ist ein Laser- Transmitter bezeichnet, der eine Laserdiode umfasst, welcher die Optik 31 vorgeschaltet ist, die die Emitterzone des Lasers vorzugsweise ins Unendliche abbildet. Neben der Sendeoptik 31 ist eine Empfängeroptik 32 vorgesehen, deren optische Achse parallel zu der der Sendeoptik 31 ausgerichtet ist. Die Empfängeroptik 32 konzentriert die von einem im Strahlengang der Sendeoptik 31 befindlichem Ziel, im allgemeinen diffus, reflektierte Strahlung auf einen Photodioden-Empfänger 33. Mit Vorteil wird als Empfangsdiode eine Avalanche-Diode eingesetzt. Vorzugsweise sind Sende- und Empfangsdioden in ihrer spektralen Charakteristik aufeinander abgestimmt, wobei die Empfangsdiode ihre maximale spektrale Empfindlichkeit in dem Bereich aufweist, in welchem die Sendediode maximal emittiert. Da die Empfangsdiode aber neben der von der Sendediode emittierten und vom Ziel reflektierten Strahlung viel Störstrahlung in Form von Tageslicht oder Licht von den verschiedensten Kunstlichtquellen empfängt, kann es vorteilhaft sein, der Empfangsdiode ein möglichst schmalbandiges, optisches Filter vorzusetzen, welches seine maximale Transmission in dem Spektralband aufweist, in welchem der Laser emittiert. Der Lasertransmitter 30 umfasst einen Impulsgenerator, der die Laserdiode ansteuert. Die von der Empfänger-Diode empfangenen Signale werden in einer Verstärker- und Analog- Signalprozessorstufe 36 verstärkt und bearbeitet. In einer möglichen Ausbildungsform werden die auf diese Weise bearbeiteten Signale in einem Analog-/Digital-Konverter 37 digitalisiert. Diese gesampelten Echo-Signale werden in einem Speicher 38 abgelegt und stehen für die weitere Verarbeitung durch den Prozessor 34 zur Verfügung. In diesem Fall kann aktiv eine Synchronisation zwischen dem vom Prozessor 34 vorgegebenen Abtasttakt und dem Lasertakt realisiert werden. Hierzu wird der Laser-Emitter 30 vom Prozessor über eine programmierbare Verzögerungsleitung 35 getriggert. Eine solche Synchronisation ist erforderlich, um bei der Signalverarbeitung eine Verbesserung der Auflösung gegenüber der durch den Abtasttakt gegebenen groben Auflösung zu ermöglichen. Der Prozessor 34 und der Datenspeicher 38 sind durch einen Datenbus miteinander verbunden, der schematisch angedeutet und mit 39 bezeichnet ist. An diesen Datenbus 39 sind ferner ein Programmspeicher 40 für den Prozessor 34 angeschlossen. Nach einer ersten Auswertung durch den Prozessor 34 werden die Rohdaten in einem entsprechenden Segment des Speichers 38 abgelegt. Am Ende des Messzyklus werden diese Rohdaten ausgelesen. Mit im Programmspeicher 40 abgelegten Algorithmen wird aus diesen Daten ein Datensatz für jedes einzelne Rasterelement ermittelt. (vgl. Fig. 7).
• Die zu den einzelnen Scan-Elementen gehörigen Winkelkoordinaten werden von den Winkel-Encodern 45 und über den Datenbus 39 in das System eingespeist. Mit 46 ist die Steuer-Einheit der Scan-Einrichtung bezeichnet. Über das Interface 41 kann für die weitere Bearbeitung auf den zu jedem Scan-Element gehörigen Datensatz zugegriffen werden.
• In Fig. 5 ist das Blockschaltbild einer Variante der in Fig. 4 gezeigten Einrichtung dargestellt. Der Laser-Transmitter 50 dieser Anlage arbeitet mit einem passivgütegeschaltetem, diodegepumptem Festkörperlaser, der durch eine Ansteuereinheit 51 betrieben wird. Im Gegensatz zu der Einrichtung gemäß Fig. 4 kann der Festkörper-Laser nicht durch den Prozessor synchronisiert werden, sondern ist freilaufend. Es ist daher notwendig, dem Empfänger 33 neben den Echo-Impulsen auch die Sendeimpulse zuzuführen. Zu diesem Zweck ist im Strahlengang der Optik 31 ein teildurchlässiger Spiegel 52 vorgesehen; über einen weiteren teildurchlässigen Spiegel 53 wird das aus dem Sende-Strahlengang ausgespiegelte Laser-Licht direkt dem Empfänger 33 zugeleitet. Um eine Übersteuerung des Empfangskanals zu vermeiden, wird zusätzlich ein Graufilter 54 in den Strahlengang eingebracht. In dem mehrzielfähigen Empfangskanal, der von einem Clock-Generator 55 gesteuert wird, werden der Sendeimpuls und der Echo-Impuls bzw. die Echo-Impulse digitalisier und weiter verarbeitet. Unter Berücksichtigung der konstanten Laufzeit des Referenz-Sendeimpulses über die Spiegel 52 und 53 zum Empfünger wird aus der Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen des Sendeimpulses und des Echo-Impulses die Entfernung des jeweiligen Objektes ermittelt.
• Die Fig. 6. zeigt, wieder in Form eines Blockschaltbildes, eine andere Ausführungsform der Erfindung Analog zu Fig. 5 wird ein diodengepumpter Festkörperlaser als Sender verwendet. Über einen Lichtleiter 56 wird ein kleiner Teil der Sendeleistung einem Referenz Empfänger/Detektor 57 zugeführt. In einer Phasen-Mess-Einheit 58, die vom Clock-Generator 55 angesteuert wird, wird die Phasenlage der Sende-Impulse in bezug auf den Takt des Clock-Generators 55 ermittelt. Die Ergebnisse werden nach der Signalauswertung der Echo-Signale berücksichtigt. Die Genauigkeit der Phasenmessung wird hierbei an die Genauigkeit der Signalauswertung angepasst. Bei einer Grobauflösung von 30 cm entsprechend einem Abtasttakt von 500 MHz und einer angestrebten Genauigkeit von lcm sollte die Genauigkeit der Phasenmessung besser als π/30 sein.
• Das Blockdiagramm gemäß Fig. 7 veranschaulicht die erforderliche softwaremäßige Berechnung der verschiedenen Parameter durch den Prozessor 34. Das über die Leitung 60 eingespeiste digitalisierte Echo-Signal wird zunächst mittels eines sogen. Noise-Estimators 61 und eines Ziel-Detektors 62 einer Signalerkennung unterzogen, welche grob die Zielinformation, insbes. den Ziel-Entfernungswert liefert. Im Bereich der aufgefundenen Ziele wird mittels eines adaptiven Filters 63 und die nachfolgende Anwendung von sogen. Estimatoren oder Schätzern die genauere Zielentfernung (Pos. 64), die Signalintensität (Pos. 65), die Pulsform und -breite (Pos. 66), sowie gegebenenfalls auch das Signal-/Rauschverhältnis (Pos. 67) ermittelt. Alle diese Parameter stehen über das Interface 41 für die weitere Verarbeitung zur Verfügung.
• Die Fig. 8 zeigt schließlich die Verarbeitung mehrerer Scan-Aufnahmen zur Erzeugung eines 3D-Models des Zielraumes. Diese Verarbeitung erfolgt in der Regel in einem nachgeschalteten bzw. zeitlich abgesetzten Algorithmus. Hierbei werden die bei den einzelnen Scan-Aufnahmen gewonnen Data-Files ("Punkt-Wolken") #1 bis #N (70 bis 72) in einem ersten Schritt in einem Rechner miteinander verschmolzen (Pos. 73). In dem entstehenden ersten 3D-Modell sind einzelnen Punkten im Raum mehrere Datensätze entsprechend den verschiedenen Data-Files zugeordnet. In einem weiteren Schritt der Daten-Selektion (Pos. 74) werden die verschiedenen, zu einem Punkt gehörigen Datensätze entsprechend der Qualität der rekonstruierten Empfangs-Signale bewertet, wobei die Datensätze mit hoher Signalintensität, hohem Signal-/Rauschverhältnis und geringer Impulsbreite bevorzugt werden. Das Ergebnis dieser Bewertung ist ein 3D- Modell (Pos. 75), das als ein Data-File 76 zur Verfügung steht und beispielsweise mit Konstruktions-, Geodäsie-, Architektur- oder ähnlichen Computerprogrammen weiter bearbeitet werden kann.
• In einem weiteren Schritt können aus dem 3D-Modell bestimmte geometrische Elemente (Features) extrahiert werden. Es ist zum Beispiel möglich, das 3D-Modell automatisch auf die Existenz bestimmter einfacher geometrischer Elemente wie Gerade, Bögen, Flächen erster oder höherer Ordnung ete. zu untersuchen und diese Elemente automatisch in das Modell einzupassen, wobei gegebenenfalls nach der Extraktion dieser Features (Pos. 77) und ihrer Einfügung in das 3D-Modell des Zielraumes auf das aus den Orignalaufnahmen generierte 3D-Modell verzichtet werden kann und bei der weiteren Verarbeitung nur mehr mit dem modifizierten Datensatz (Pos. 78) gearbeitet wird. Ein Vorteil dieser Methode ist, dass an die Stehe einer punktweisen Beschreibung des 3D-Modells eine vektorielle Darstellung tritt, die wesentlich geringere Datenmengen benötigt.
• Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Sie kann vielmehr auch an Scan-Einrichtungen angewendet werden, die parallel zu dem Entfernungsbild ein Videobild erzeugen, wie dies in dem österreichischen Patent Nr. . . . (A 411/98) beschrieben ist.
• Anstelle eines Einzelimpulses pro Scan-Element kann auch eine Folge von Impulsen ("Burst") ausgesandt werden. Vgl. hierzu das österreichische Patent Nr. . . . (A 211/2000).

Claims (6)

1. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes mit einem opto-elektronischen Entfernungsmesser nach einem Signal-Laufzeitverfahren mit einer Sendeeinrichtung zum Aussenden von optischen Impulsen, insbes. von Laserimpulsen und einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von optischen Impulsen, die von im Zielraum befindlichen Objekten reflektiert werden, ferner mit einer Scan-Einrichtung zur Ablenkung der optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung in vorzugsweise zwei orthogonale Richtungen, wobei die optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung im wesentlichen parallel verlaufen, ferner mit einer Auswerteeinrichtung, die aus der Laufzeit des optischen Impulses für jedes durch die Winkel-Koordinaten des Zielraumes definierte Scan-Element einen Entfernungswert ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinrichtung die empfangenen Impulse digitalisiert und anschließend Empfangsimpulse rekonstruiert werden, die als Scan-Elemente weiterverarbeitet werden, wobei zu jedem dieser Scan-Elemente neben der Entfernung die Qualität des rekonstruierten Empfangs-Impulses wie Form und/oder Breite und/oder Intensität und/oder Signal-/Rauschverhältnis erfaßt und bei der folgenden Verarbeitung der Signale als zusätzliche Information zur Charakterisierung eines einzelnen Scan-Elementes -bzw. einer Anzahl benachbarter Scan-Elemente und/oder zur Qualifizierung des einem Scan- Element zugeordneten Entfernungswertes herangezogen wird.

2. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine mehrkanal- bzw mehrziel-fähige Zeitintervallmessung zur gleichzeitigen Erfassung mehrerer im Messstrahl befindlicher Ziele.

3. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufnahme eines Zielraumes von einem oder mehreren Standorten aus und Verknüpfung der Daten der einzelnen Aufnahmen zur Erzeugung eines 3D-Modells des Zielraumes aus den verschiedenen Entfernungswerten der einem Punkt im Zielraum zugeordneten Scan-Elemente der verschiedenen Aufnahmen, Koordinaten dieses Punktes berechnet werden, wobei die aus den verschiedenen Aufnahmen stammenden Entfernungswerte entsprechend der ermittelten Impulsqualität gewichtet werden.

4. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach einem der Patentansprüche 1 bis 3 mit einer Bildausgabeeinrichtung, beispielsweise einem Monitor, über welche ein sogen. Entfernungsbild des Zielraumes ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsqualität jedes einzelnen Scan-Elementes als zusätzliche Information, z. B. in Falschfarbendarstellung, ausgegeben wird.

5. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Unterschiede in der Impulsqualität zwischen benachbarten Scan-Elementen erfaßt werden, wobei der Änderungsgradient als zusätzliche Information z. B. in Falschfarbendarstellung ausgegeben wird.

6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Unterschiede in der Impulsqualität zwischen benachbarten Scan-Elementen ermittelt werden, wobei nur Änderungsgradienten, die größer oder kleiner als ein wählbarer Schwellwert sind erfaßt, gespeichert und/oder bildlich dargestellt werden, wobei gegebenenfalls die weitere Bearbeitung nur mehr mit diesen Daten erfolgt und im Sinne einer Datenreduktion auf die Speicherung und/oder Verarbeitung des kompletten Entfernungsbildes verzichtet wird.