技术领域
本发明涉及一种三维扫描数据处理方法。本发明还涉及一种三维扫描数据处理系统。
背景技术：
三维扫描系统中，距离的测量精确度要求很高，现有的测距方法，普遍公知的是测定光的往返时间而算出距测定对象的距离的方法、即所谓的TOF(TimeOfFlight)法。该测距方法如下进行：由于众所周知光速c为3.0×108m/s，故通过测定其往返时间t1，利用以下的算式(1)算出距对象物的距离L。
L＝(c·t1)/2；
上述TOF法中的具体信号处理方法有如下，将开始脉冲(与发光元件同步)作为开始信号，在积分器上持续累积(或者放电)电荷，直至检测到结束脉冲(受光信号)，由其增加(或减少)量检测光的往返时间。这些方法都是对来自检测被测距对象物反射的光的受光元件的检测信号进行处理而得到距离信息。此时，由于上述发光元件的应答速度的波动、上述受光元件地应答速度的波动、环境(主要是温度)等影响造成的上述两元件的特性变化等，在距离信息上会产生误差。
因此，为了减少上述这样的误差，使用将从上述发光元件射出的光由上述测距对象物反射而由受光元件检测的第一光路、和从上述发光元件射出的光由上述受光元件检测的、与上述第一光路不同的第二光路，若上述第二光路的长度为已知的且是一定的，则能够以上述第二光路为基准校正基于上述第一光路算出的距离信息。但是，在上述文献存在以下的问题：为了校正基于上述第一光路算出的距离信息，重要的是使上述第二光路的长度总是一定的。
但是，三维扫描中还存在着大量的因素影响着测量误差（系统误差、随机误差），温度、湿度、距离、待测对象的材质因素等。现有技术中并没有给出一种方案解决这些测量误差。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三维扫描数据处理方法，所述三维扫描数据处理方法包括以下步骤：
测量误差数据信息获取：获取当前环境下的测量误差数据信息，所述测量误差数据信息包括由多组测量误差信息组成，测量误差信息至少包括第一因素测量误差信息、第二因素测量误差信息；
测量误差数据值获取：根据第一因素测量误差信息，获取多个第一因素测量误差数据值；根据第二因素测量误差信息，获取多个第二因素测量误差数据值；
第二校正数据获取：根据第一因素测量误差数据值、第二因素测量误差数据值，重新组合成多组第二校正数据；
第一校正数据获取：根据当前环境，获取第一校正数据，所述第一校正数据用于当前环境下测量数据的校正，由当前环境下的测量误差数据信息计算得到；
校正：当测量设备的仰角处于预警仰角范围内时，采用多组第二校正数据的任意一组校正数据对测量数据进行校正，当测量设备的仰角不处于预警仰角范围内时，采用第一校正数据对测量数据进行校正。
所述环境为三维扫描过程中的温度、湿度、距离以及待测物材质。
所述预警仰角范围为测量设备的仰角最大值的30-70%，所述测量设备的仰角为测量设备发出的测量光线相对固定平面的角度，所述测量设备固定于固定平面。
所述数据处理方法还包括预警仰角获取步骤：
测量误差数据值获取步骤具体包括以下步骤：
将第一因素测量误差信息中的所有数据分组，分成具有相同数量数据的M个数据组，在每个数据组中选择1个数据，得到m个第一因素测量误差数据值A1-Am；
将第二因素测量误差信息中的所有数据分组，分成具有相同数量数据的M个数据组，在每个数据组中选择1个数据，得到m个第二因素测量误差数据值B1-Bm；
将第一因素测量误差数据值A1-Am、第二因素测量误差数据值B1-Bm组成多组第二校正数据。
一种三维扫描数据处理方法，所述数据处理方法还包括：
获取测量线数据：测量线数据包括多个测量数据，所述测量数据包括坐标数据和仰角数据，所述多个测量数据由上至下在真实场景中组成一垂直于地面的线，所述多个测量数据中的最大仰角与最小仰角之差不大于1度；
计算：计算多个测量数据形成的直线与地面的夹角，当所述夹角大于预设夹角时，则多个测量数据中的最大仰角与最小仰角为预警仰角范围。
本发明还涉及一种三维扫描数据处理系统，所述处理系统包括：
测量误差数据信息获取模块，所述测量误差数据信息获取模块用于获取当前环境下的测量误差数据信息，所述测量误差数据信息包括由多组测量误差信息组成，测量误差信息至少包括第一因素测量误差信息、第二因素测量误差信息；
第一校正数据获取模块，所述第一校正数据获取模块用于根据当前环境，获取第一校正数据，所述第一校正数据用于当前环境下测量数据的校正，由当前环境下的测量误差数据信息计算得到；
测量误差数据值获取模块，所述测量误差数据值获取模块用于根据第一因素测量误差信息，获取多个第一因素测量误差数据值；根据第二因素测量误差信息，获取多个第二因素测量误差数据值；
第二校正数据获取模块，所述第二校正数据获取模块用于根据第一因素测量误差数据值、第二因素测量误差数据值，重新组合成多组第二校正数据；
校正模块，当测量设备的仰角处于预警仰角范围内时，采用多组第二校正数据的任意一组校正数据对测量数据进行校正，当测量设备的仰角不处于预警仰角范围内时，采用第一校正数据对测量数据进行校正。
所述环境为三维扫描过程中的温度、湿度、距离以及待测物材质。
所述预警仰角范围为测量设备的仰角最大值的30-70%，所述测量设备的仰角为测量设备发出的测量光线相对固定平面的角度，所述测量设备固定于固定平面。
所述数据处理系统还包括包括测量误差数据值获取模块，所述测量误差数据值获取模块包括第一因素测量误差数据值处理模块、第二因素测量误差数据值处理模块以及第二校正数据获取模块。
所述第一因素测量误差数据值处理模块用于将第一因素测量误差信息中的所有数据分组，分成具有相同数量数据的M个数据组，在每个数据组中选择1个数据，得到m个第一因素测量误差数据值A1-Am；
所述第二因素测量误差数据值处理模块用于将将第二因素测量误差信息中的所有数据分组，分成具有相同数量数据的M个数据组，在每个数据组中选择1个数据，得到m个第二因素测量误差数据值B1-Bm；
所述第二校正数据获取模块用于将第一因素测量误差数据值A1-Am、第二因素测量误差数据值B1-Bm组成多组第二校正数据。
一种三维扫描数据处理系统，所述数据处理系统还包括：
获取测量线数据模块，测量线数据包括多个测量数据，所述测量数据包括坐标数据和仰角数据，所述多个测量数据由上至下在真实场景中组成一垂直于地面的线，所述多个测量数据中的最大仰角与最小仰角之差不大于1度；
计算模块，计算多个测量数据形成的直线与地面的夹角，当所述夹角大于预设夹角时，则多个测量数据中的最大仰角与最小仰角为预警仰角范围。
由于数据收集过程中，存在着大量的不确定因素，而要将这些所有不确定因素进行前期处理，并获取误差会越来越困难，而采用本发明的数据处理方法，可以大大减小系统误差和随机误差。提高了数据的准确性。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
附图说明
图1为一种三维扫描数据处理方法流程示意图。
图2为测量装置的结构模型示意图。
图3为一种三维扫描数据处理系统的示意图。
图4为测量误差数据值获取模块的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
如图1所示，三维扫描数据处理方法包括以下步骤：
第一校正数据获取：根据当前环境，获取第一校正数据，第一校正数据用于当前环境下测量数据的校正，由当前环境下的测量误差数据信息计算得到；
本发明的测量误差数据信息通过将测量误差进行分类，进而将不同类型的误差通过大量数据进行计算，从而得到误差数据。如图2，被安装在云台上，云台的坐标系和激光雷达的坐标系的位置关系如图2所示：原点和原点之间的距离为P，平面S(固定平台的旋转轴，水平面)和平面R(激光雷达发射点所在的平面，可旋转)，激光雷达的仰角的大小为β，被测点A与点S的距离为l，激光雷达左右旋转的夹角为α。
在实际测量过程中，可以知道，存在以下三种误差：激光雷达坐标系相对与云台坐标系的仰角误差δsβ；激光雷达坐标系原点s与云台坐标系原点r之间的点距离误差δsp；平面S和平面R不在同一个平面的平面距离误差δsy。通过相关的关系，可以得知，带系统误差的数学模型入下：
对上述公式分别求偏导得到三个方向的系统误差：
通过上述式子可以知道，δsβ、δsp、δsy均是未知，需要通过一定方法获得上述的未知数，才能准确得到坐标点的三个方向上的误差。本发明采用最小二乘法对线性参数进行求解的，当方程个数大于未知量个数的情况下，就可以采用此方法来进行求解，一般表达式为：
扫描特定的待测物材质，监测扫描设备周边的温度和湿度，将相同温度和湿度的数据整理在一起，得到同一温度、同一湿度、同一材质下的数据，分别在3个不同的位置进行测量，其中p和β是在测量点的估计值。每个位置测量次数为5000次，取距离的均值li来进行计算。
其中，
通过上述可以得知，扫描特定的待测物材质，监测扫描设备周边的温度和湿度，将相同温度和湿度的数据整理在一起，得到同一温度、同一湿度、同一材质下的数据，通过这些数据可以计算得到第一校正参数，第一校正参数包括仰角误差，点距离误差以及面距离误差，由此可以校正A的坐标。
校正公式如下：
。
测量误差数据信息获取：获取当前环境下的测量误差数据信息，测量误差数据信息包括由多组测量误差信息组成，测量误差信息至少包括第一因素测量误差信息、第二因素测量误差信息；
通过上述方式可以有效解决系统误差，但是由于存在随机误差，由于在测定过程中一系列有关因素微小的随机波动而形成的具有相互抵偿性的误差。其产生的原因是分析过程中种种不稳定随机因素的影响，如室温、相对湿度和气压等环境条件的不稳定,分析人员操作的微小差异以及仪器的不稳定等。温度、湿度、距离以及特定的待测物材质环境对随机误差的影响也难以通过的前期校正得到。所以当环境确定时，温度、湿度、距离以及特定的待测物材质环境对随机误差的影响难以得到，此外其他因素，如大气压、经度、纬度、海拔高度等因素的影响也无法校正。
本发明的第一因素测量误差信息、第二因素测量误差信息为转角误差、距离误差。通过收集特定环境下的多个测量误差数据信息（δ1，δ2）。测量误差数据值获取：根据第一因素测量误差信息，获取多个第一因素测量误差数据值；根据第二因素测量误差信息，获取多个第二因素测量误差数据值；第二校正数据获取：根据第一因素测量误差数据值、第二因素测量误差数据值，重新组合成多组第二校正数据；
具体地，例如根据实际测量时的环境，测量误差数据信息包括1000组转角误差、距离误差， 可以从1000个转角误差中选择5个误差，从1000个距离误差选择5个误差，由于是随机选择，可以选中的误差可能会与实际有较大的差别，但是由于每次对数据校正时，所有数据都是随机选择，所以从整体来看，数据将会更加接近真实，解决了温度、湿度、距离以及特定的待测物材质环境对随机误差的影响的问题以及大量不确定因素对误差的影响的问题。
校正：当测量设备的仰角处于预警仰角范围内时，采用多组第二校正数据的任意一组校正数据对测量数据进行校正，当测量设备的仰角不处于预警仰角范围内时，采用第一校正数据对测量数据进行校正。
通过大量的测试数据发现，当测量设备的仰角较大时，在随机误差方面对整体误差影响很大，当仰角较小时，则随机误差较小，所以采用上述的判断机制，可以很好的针对仰角较大时，采用随机选择数据的方式，从而大大降低了随机误差。
环境为三维扫描过程中的温度、湿度、距离以及待测物材质。
预警仰角为测量设备的仰角最大值的30-70%，测量设备的仰角为测量设备发出的测量光线相对固定平面的角度，测量设备固定于固定平面。
一种三维扫描数据处理方法，所述数据处理方法还包括：
获取测量线数据：测量线数据包括多个测量数据，所述测量数据包括坐标数据和仰角数据，所述多个测量数据由上至下在真实场景中组成一垂直于地面的线，所述多个测量数据中的最大仰角与最小仰角之差不大于1度；计算：计算多个测量数据形成的直线与地面的夹角，当所述夹角大于预设夹角时，则多个测量数据中的最大仰角与最小仰角为预警仰角范围。可以通过预设一垂直于地面的待测物，或者从后期形成三维图形上选取多个数据点，该数据点为垂直于地面，例如一栋房子的墙角边缘的多个数据，通过这些数据重新获取测量该数据时的仰角数据。采用线性回归或者其他的方式，获取这些数据形成的直线的参数，计算该直线与地面的夹角，从而判断误差是否处于异常状态。可以看出，本发明的方法不需要重新进行物理校正，只需要从获得的数据重新计算即可实现误差的校正。
测量误差数据值获取步骤具体包括以下步骤：
将第一因素测量误差信息中的所有数据分组，分成具有相同数量数据的M个数据组，在每个数据组中选择1个数据，得到m个第一因素测量误差数据值A1-Am；将第二因素测量误差信息中的所有数据分组，分成具有相同数量数据的M个数据组，在每个数据组中选择1个数据，得到m个第二因素测量误差数据值B1-Bm；将第一因素测量误差数据值A1-Am、第二因素测量误差数据值B1-Bm组成多组第二校正数据。分组方法为随机分组。通过上述步骤，可以提高数据分组的随机性。
如图3所示，一种三维扫描数据处理系统，数据处理系统包括：
测量误差数据信息获取模块，测量误差数据信息获取模块用于获取当前环境下的测量误差数据信息，测量误差数据信息包括由多组测量误差信息组成，测量误差信息至少包括第一因素测量误差信息、第二因素测量误差信息；
第一校正数据获取模块，第一校正数据获取模块用于根据当前环境，获取第一校正数据，第一校正数据用于当前环境下测量数据的校正，由当前环境下的测量误差数据信息计算得到；
测量误差数据值获取模块，测量误差数据值获取模块用于根据第一因素测量误差信息，获取多个第一因素测量误差数据值；根据第二因素测量误差信息，获取多个第二因素测量误差数据值；
第二校正数据获取模块，第二校正数据获取模块用于根据第一因素测量误差数据值、第二因素测量误差数据值，重新组合成多组第二校正数据；
校正模块，校正模块用于当测量设备的仰角处于预警仰角范围内时，采用多组第二校正数据的任意一组校正数据对测量数据进行校正，当测量设备的仰角不处于预警仰角范围内时，采用第一校正数据对测量数据进行校正。
环境为三维扫描过程中的温度、湿度、距离以及待测物材质。
预警仰角为测量设备的仰角最大值的30-70%，测量设备的仰角为测量设备发出的测量光线相对固定平面的角度，测量设备固定于固定平面。
如图4所示，数据处理系统还包括包括测量误差数据值获取模块，测量误差数据值获取模块包括第一因素测量误差数据值处理模块、第二因素测量误差数据值处理模块以及第二校正数据获取模块。
第一因素测量误差数据值处理模块用于将第一因素测量误差信息中的所有数据分组，分成具有相同数量数据的M个数据组，在每个数据组中选择1个数据，得到m个第一因素测量误差数据值A1-Am；
第二因素测量误差数据值处理模块用于将将第二因素测量误差信息中的所有数据分组，分成具有相同数量数据的M个数据组，在每个数据组中选择1个数据，得到m个第二因素测量误差数据值B1-Bm；
第二校正数据获取模块用于将第一因素测量误差数据值A1-Am、第二因素测量误差数据值B1-Bm组成多组第二校正数据。分组方法为随机分组。
一种三维扫描数据处理系统，所述数据处理系统还包括：
获取测量线数据模块，测量线数据包括多个测量数据，所述测量数据包括坐标数据和仰角数据，所述多个测量数据由上至下在真实场景中组成一垂直于地面的线，所述多个测量数据中的最大仰角与最小仰角之差不大于1度；
计算模块，计算多个测量数据形成的直线与地面的夹角，当所述夹角大于预设夹角时，则多个测量数据中的最大仰角与最小仰角为预警仰角范围。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。