距离数据压缩的制作方法
【专利说明】距离数据压缩 技术领域 本公开一般地涉及距离（range)数据压缩。用于使用诸如在美国专利7, 701，558和美 国专利5, 988, 862中描述的那些激光成像、检测及测距（LIDAR)技术捕捉三维现实的扫描 设备变得越来越普及并且常用。 【背景技术】 所要求保护的主题不限于解决任何缺点或者仅在诸如上以上描述的那些环境下操作 的实施方式。本【背景技术】仅被提供用于说明可以利用本公开的示例。
【发明内容】
本公开一般地涉及距离数据压缩。 在一些实施方式中，一种激光成像、检测及测距（LIDAR)系统可以包括扫描仪和压缩 模块，压缩模块可以位于扫描仪上或者随后用于压缩扫描数据。扫描仪可以被配置为生成 扫描，该扫描包括与该扫描的多个扫描点相关联的多个距离值。压缩模块可以被配置为将 多个距离值映射至多个整数。多个整数可以表示多个间距（rangeinterval)。多个间距可 以包括多个大小不同的间距。间距的大小可以是根据间隔大小函数的距离的函数。 本
【发明内容】
以简化形式介绍以下在【具体实施方式】中进一步描述的概念的选择。本发明 内容不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特性，也不旨在用于帮助确定所要求 保护的主题的范围。 将在以下说明书中阐述附加特征和优点，并且部分将从说明书变得明显或者可以通过 实践学习。可以通过工具和随附权利要求特别指出的组合实现和获得所述特征和优点。这 些和其它特征将从以下说明书和随附权利要求变得更加明显。 【附图说明】 图1是示例性陆地激光扫描仪的透视图。 图2是可以由图1的扫描仪展现的示例性不确定性行为的曲线图。 图3是示例性距离映射的图。 图4是距离等值间隔大小与距离值的示例性关系的曲线图。 图5是示例性距离压缩残差的图表。 图6是示例性恒定间隔大小rE选择曲线图。 【具体实施方式】 一般来说，用于捕捉三维现实的扫描设备可以包括某种形式的激光扫描、检测及测距 (LIDAR)，LIDAR生成一个或更多个目标表面的一个或更多个距离采样。所述LIDAR还可以 生成与采样相关联的辅助数据，诸如，被描述为"主动颜色（activecolor)"的激光的返回 强度和/或被描述为"被动颜色（passivecolor)"的采样表面的颜色的测量值。强度可以 指来自激光的从表面返回的光，其可以包括多个不同波长。颜色可以指从表面被动返回的 光，其可以如同高光谱和/或热成像一样，由一个或更多个不同的感兴趣波段组成。 LIDAR可以由激光扫描仪机械定位，以随着时间采样感兴趣的区域。LIDAR的机械定位 被描述为扫描。定位处理可以确定LIDAR采样的来源和方向。与所述距离一起，来源和方 向可以被用来生成基础坐标系统中的采样点。每个采样点与其辅助数据（诸如，返回强度 和/和颜色）一起可以被描述为扫描点。扫描点的集合可以被描述为一扫描。所述扫描可 以包括扫描线，每个扫描线都可以包括在单次机械运动或扫射期间收集的扫描点的集合。 存在机械定位的多个示例。在典型陆地测量LIDAR(诸如，莱卡扫描站CIO)上，可以 通过用垂直偏转器垂直地偏转LIDAR的视场并且水平地旋转垂直偏转器与LIDAR，来实现 LIDAR的机械定位。这样，可以实现通常类似于球面的扫描视场。在诸如莱卡ALS70的一 些空载LIDAR系统中，可以通过偏转器跨飞行路径使LIDAR偏转。偏转器和LIDAR可以安 装到航空器上。类似地，在一些基于地面车辆的LIDAR系统中，当车辆沿着道路移动时，可 以关于环境使LIDAR偏转。瞄准楔形棱镜扫描仪可以通过使激光束穿过两个圆楔形棱镜形 成LIDAR视场，一个圆楔形棱镜以比第二个圆楔形棱镜慢得多的速度旋转，从而产生螺旋 型LIDAR采样路径。 现在将对附图作出参考，其中，类似结构被提供有相同参考标号。附图是示例性实施方 式的图形表示和示意性表示，并且从而不限制所要求的主题的范围，附图也不必按比例绘 制。 图1是示例性陆地激光扫描仪100的透视图，该透视图包括扫描仪100的运动学行为 的图形表示。扫描仪100可以被配置为通过使激光束绕实质上水平轴101快速地旋转，并 且相对于激光束绕实质上水平轴101的旋转，使扫描仪100和/或激光器绕实质上垂直轴 103递增地和/或缓慢地旋转，跨三维现实机械地扫射激光束。激光束绕实质上水平轴101 的角位置通常可以与激光束的仰角（elevation) 102相关联。激光束绕实质上垂直轴103 的角位置通常可以与激光束的方位角104相关联。 由LIDAR系统生成的距离采样可以被表示为实（例如，浮点）数。当在计算机或其它 系统中被存储或另外表示时，该数具有与其格式相关联的数值精度。例如，对于表示1米的 距离的单精度的符合IEEE的浮点数，下个较大的浮点数可以表示小于1微米的距离差。数 的大多数计算机表示（诸如，单精度的符合IEEE的浮点）为仅一组有限数的集合，并且这 些数的分布通常群集在0左右，具有0的多个表示。 然而，距离值的不确定性可能使得这样的分辨率等级毫无必要。扫描点距离值的不确 定性可能是由噪声源的混合造成的，诸如，电子噪声、系统偏移、散粒噪声、时钟频率不确定 性等。一些处理可能促成可以被认为不依赖距离值的不确定性（"不依赖距离的不确定 性"）。不确定性的其它原因可能取决于距离值（"依赖距离的不确定性"）。例如，散粒噪 声和时钟频率不确定性可能具有显著距离值依赖性。 图2是可以由LIDAR系统展现的示例性不确定性行为的曲线图150。图2中所示的不 确定性可能与一个西格玛或一个标准偏差不确定性相关联。在这个和其它实施方式中，不 确定性可能与多于一个标准偏差的不确定性相关联。曲线图150包括表示扫描点的距离值 的轴156和表示不确定性的轴158。第一虚线可以表示不依赖距离的不确定性160。第二 虚线可以表示依赖距离的不确定性162。第三虚线可以表示所观测的不确定性164。为了 清楚起见，所观测的不确定性164与不依赖距离的不确定性160和依赖距离的不确定性162 之间的相对差异可以被放大。 所观测的不确定性164行为可以展示恒定区域152。在一些实施方式中，跨不依赖距离 的不确定性160相对高于依赖距离的不确定性162的距离值，可能近似出现恒定区域152。 所观测的不确定性164可以另外展示线性区域154。在一些实施方式中，在高于恒定区 域中的那些距离值的距离值处，可能出现线性区域154。例如，跨依赖距离的不确定性160 相对高于不依赖距离的不确定性的距离值，可能近似出现线性区域154。 在那些和其它实施方式中，所观测的不确定性164可以另外展示二次区域。在高于线 性区域154中的那些距离值的距离值处，可能出现二次区域。另选地或另外地，在激光束大 小大于目标和/或具有基于结构光和照相测量的数据（例如，三维捕捉的基于三角测量的 系统）处，可能出现二次区域。 在这个和其它实施方式中，不确定性行为可以另外展示三次区域。在高于二次区域中 的那些距离值的距离值处，可能出现三次区域。 再次参考图1，扫描仪100可以包括压缩模块106和/或数据存储器108。在一些实施 方式中， 图3是示例性距离映射200的图。在一些实施方式中，距离映射200可以由图1的压 缩模块106执行。距离映射200可以包括距离等值间隔202a-d(共同称为"距离等值间隔 202")。距离等值间隔202还可以被描述为桶（bucket)。在一些示例中，距离等值间隔202