CN104677273A - 三维激光扫描仪数据等距采集方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三维激光扫描仪数据等距采集方法及***，所述方法包括：对待测区域进行N_p次轮廓预扫描；根据预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；将基准轮廓线按预设的扫描间距Tol均匀等分，从而计算出扫描头径向每次摆动的角度θ_i；在径向摆动角度θ_i下，各轮廓线与下一条轮廓线之间通过迭代过渡插值得到扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j；依次按照各径向摆动角度θ_i及该径向摆动角度下轴向旋转角度α_i,j进行激光扫描，得到待测区域的三维空间数据点。本发明所述的方法及***，可以得到尽量满足预期扫描间距的均匀精细数据采集点。

Description

三维激光扫描仪数据等距采集方法及***

技术领域

本发明涉及激光扫描领域，具体涉及一种三维激光扫描仪数据等距采集方法及***。

背景技术

三维激光扫描仪是一种集成了多种高新技术的新型三维坐标测量仪器，采用非接触式高速激光测量方式，以点云形式获取被测对象表面的阵列式几何图形的三维数据，其激光测距的基本原理已发展成熟，数据获取的准确性和有效性也得以保障，然而其数据采集的方法仍值得探讨，传统的数据采集方法—等角采集法，如图1所示，分别通过两个步进电机控制扫描头的径向摆动和轴向旋转，扫描头先在预设的径向摆动角度下均匀轴向旋转，每旋转一次(通常为0.5°～3°之间的一个固定值)采集一个点数据，完成一周扫描后扫描头自动摆动(通常指抬高)一个预设的角度(通常为1°～5°之间的一个固定值)，继续下一周的扫描，直至扫描过程全部结束。这种径向每次摆动的角度和轴向每次旋转的角度均为固定值的数据采集方法导致的结果是：近处数据采集过于密集，远处数据采集过于稀疏。

北京矿冶研究总院在传统数据采集方法的基础上，提出一种自适应数据采集方法，在扫描过程中，对下一个扫描点进行预扫描，根据扫描结果对径向摆动的角度θ和轴向旋转的角度α进行调整，并根据调整后的结果θ’和α’扫描下一个点，其原理如图2所示，该方法在数据采集的精细化和均匀性上起到了一定的作用，但是，该方法要求控制径向摆动的步进电机和控制轴向旋转的步进电机都需要不断来回的运作，同时图中所示的轮廓实际中不存在，具有很大的盲目性。该方法不但大大降低了数据采集的效率，而且对仪器的损伤较为严重，无法满足实际的需求。

国外尚无人研究三维激光扫描仪的数据采集方法，故迫切需求一种高效实用的三维激光扫描仪数据等距采集方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种三维激光扫描仪数据等距采集方法和***，可以得到尽量满足预期扫描间距的均匀精细数据采集点。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明提供一种三维激光扫描仪数据等距采集方法，包括：

对待测区域进行N_p次轮廓预扫描；

根据预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；

将基准轮廓线按预设的扫描间距Tol均匀等分，从而计算出扫描头径向每次摆动的角度θ_i；

在径向摆动角度θ_i下，各轮廓线与下一条轮廓线之间通过迭代过渡插值得到扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j；

依次按照各径向摆动角度θ_i及该径向摆动角度下轴向旋转角度α_i,j进行激光扫描，得到待测区域的三维空间数据点。

其中，所述通过N_p次预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线包括：N_p次预扫描的结果与初始方位线相交于同一点，通过交点将各扫描结果划分为两部分，从而得到2*N_p条待测区域的轮廓线；计算2*N_p条轮廓线的长度，并从中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；将基准轮廓线编号为1，按逆时针方向给其余轮廓线编号为2,3,…，2*N_p，规定第2*N_p条轮廓线的下一条轮廓线为基准轮廓线。

其中，所述将基准轮廓线按预设的扫描间距Tol均匀等分，从而计算出扫描头径向每次摆动的角度θ_i包括：

所述扫描头径向每次摆动的角度θ_i按以下方式计算：

θ_i＝Θ_i-Θ_i-1＝arcsin(R_n,i/S_n,i)-arcsin(R_n,i-1/S_n,i-1)

式中，Θ_i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与初始方位线之间的夹角，i≥1，Θ₀＝0；R_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到初始方位线的垂直距离；S_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到激光扫描头的距离，其中n＝1，表示扫描头发出的射线与基准轮廓线相交。

其中，所述在径向摆动角度θ_i下，各轮廓线与下一条轮廓线与之间通过迭代过渡插值得到扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j包括：

所述扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j按以下方式计算：

α_i,j＝Tol×360/(2π×r_n,i,m)

式中，Tol为预期的扫描间距；R_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到初始方位线的垂直距离；r_n,i,m为R_n,i与R_n+1,i之间第m次迭代过渡插值得到的距离值。

第二方面，本发明提供一种三维激光扫描仪数据等距采集***，包括：

信息设置单元，用于设置扫描头的空间方位信息，包括扫描头的空间坐标和初始位置时的方位角和倾角，以及扫描头的径向范围；

预扫描单元，用于对待测区域进行N_p次轮廓预扫描；

选择单元，用于根据预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；

计算单元，用于将基准轮廓线按预设的扫描间距Tol均匀等分，计算各径向摆动角度θ_i及该径向摆动角度下轴向旋转角度α_i,j；

其中，在径向摆动角度θ_i下，各轮廓线与下一条轮廓线之间通过迭代过渡插值得到扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j；

等距扫描单元，用于依次按照各径向摆动角度θ_i及该径向摆动角度下轴向旋转角度α_i,j进行激光扫描，得到待测区域的三维空间数据点。

其中，所述选择单元具体用于通过N_p次预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；其中，N_p次预扫描的结果与初始方位线相交于同一点，通过交点将各扫描结果划分为两部分，从而得到2*N_p条待测区域的轮廓线；计算2*N_p条轮廓线的长度，并从中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；将基准轮廓线编号为1，按逆时针方向给其余轮廓线编号为2,3,…，2*N_p，规定第2*N_p条轮廓线的下一条轮廓线为基准轮廓线。

其中，所述计算单元具体用于计算扫描头径向每次摆动的角度θ_i，

其中，扫描头径向每次摆动的角度θ_i按以下方式计算：

θ_i＝Θ_i-Θ_i-1＝arcsin(R_n,i/S_n,i)-arcsin(R_n,i-1/S_n,i-1)

式中，Θ_i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与初始方位线之间的夹角，i≥1，Θ₀＝0；R_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到初始方位线的垂直距离；S_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到激光扫描头的距离，其中n＝1，表示扫描头发出的射线与基准轮廓线相交。

其中，所述计算单元具体用于计算扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j，

其中，所述扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j按以下方式计算：

α_i,j＝Tol×360/(2π×r_n,i,m)

式中，Tol为预期的扫描间距；R_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到初始方位线的垂直距离；r_n,i,m为R_n,i与R_n+1,i之间第m次迭代过渡插值得到的距离值。

通过以上描述可知，本发明所述的三维激光扫描仪数据等距采集方法及***，可以得到尽量满足预期扫描间距的均匀精细数据采集点，即实现等距采集。既解决了传统数据采集方法得到的数据点不均匀的问题，也实现了数据采集人员期望扫描的结果满足一定精度的要求，避免盲目的采集数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了三维激光扫描仪传统数据采集方法—等角采集法原理的示意图；

图2示出了北京矿冶研究总院提出的三维激光扫描仪自适应数据采集方法的示意图；

图3示出了本发明实施例提供的三维激光扫描仪数据等距采集方法的流程图；

图4示出了本发明实施例提供的三维激光扫描仪数据等距采集方法的原理示意图；

图5示出了本发明实施例提供的三维激光扫描仪数据等距采集方法涉及的迭代过渡插值方法示意图；

图6示出了本发明实施例提供的三维激光扫描仪数据等距采集***的交互界面示意图；

图7a示出了传统数据采集方法得到的点数据的示意图；

图7b示出了本发明实施例数据采集方法得到的点数据的示意图；

图8a示出了传统采集数据的建模结果的示意图；

图8b示出了本发明实施例采集数据的建模结果的示意图；

图9示出了本发明实施例提供的三维激光扫描仪数据等距采集***的结构示意图。

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中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图3示出了本发明实施例一提供的三维激光扫描仪数据等距采集方法的流程图。该发明实施例一所述的三维激光扫描仪数据等距采集方法包括：

步骤101：对待测区域进行N_p次轮廓预扫描(N_p≥1，由用户根据待测区域的复杂情况设定)。

步骤102：根据预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线。

在本步骤中，所述通过N_p次预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线包括：N_p次预扫描的结果与初始方位线相交于同一点，通过交点将各扫描结果划分为两部分，从而得到2*N_p条待测区域的轮廓线；计算2*N_p条轮廓线的长度，并从中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；将基准轮廓线编号为1，按逆时针方向给其余轮廓线编号为2,3,…，2*N_p，规定第2*N_p条轮廓线的下一条轮廓线为基准轮廓线。

步骤103：将基准轮廓线按预设的扫描间距Tol均匀等分(Tol>0，由用户根据需求设定)，从而计算出扫描头径向每次摆动的角度θ_i。

在本步骤中，扫描头摆动的径向摆动角度θ_i按以下方式计算：

θ_i＝Θ_i-Θ_i-1＝arcsin(R_n,i/S_n,i)-arcsin(R_n,i-1/S_n,i-1)

式中，Θ_i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与初始方位线之间的夹角(i≥1，Θ₀＝0)；R_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到初始方位线的垂直距离(n＝1，表示扫描头发出的射线与基准轮廓线相交)；S_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到激光扫描头的距离(n＝1，表示扫描头发出的射线与基准轮廓线相交)。

步骤104：在径向摆动角度θ_i下，各轮廓线与下一条轮廓线之间通过迭代过渡插值得到扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j。

在本步骤中，扫描头轴向旋转角度α_i,j按以下方式计算：

α_i,j＝Tol×360/(2π×r_n,i,m)

式中，Tol为预期的扫描间距；R_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到初始方位线的垂直距离(n≥1，表示扫描头发出的射线与第n条轮廓线相交)；r_n,i,m为R_n,i与R_n+1,i之间第m次迭代过渡插值得到的距离值(n≥1，表示扫描头发出的射线与第n条轮廓线相交)。

步骤105：依次按照各径向摆动角度θ_i及该径向摆动角度下轴向旋转角度α_i,j进行激光扫描，得到待测区域的三维空间数据点。

下面举例来说明上述步骤102～104，如图4所示，通过2次预扫描得到待测区域的2个剖面大致信息；在交点处将各扫描结果划分为两部分，从而得到4条待测区域的轮廓线；计算4条轮廓线的长度，并从中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；将基准轮廓线编号为1，按逆时针方向给其余轮廓线编号为2、3和4，规定第4条轮廓线的下一条轮廓线为基准轮廓线。

将基准轮廓线按预设的扫描间距Tol均匀等分，图示中基准轮廓线的加粗部分为均匀等分后的第i部分，相应的可计算出扫描头第i次摆动的角度θ_i；在径向摆动角度θ_i下，各轮廓线与下一条轮廓线之间通过迭代过渡插值得到扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j。

如图5所示，用于计算各轮廓线与下一条轮廓线之间通过迭代过渡插值得到扫描头轴向每次旋转的角度。初始r_n,i,0＝R_n,i，通过控制r_n,i,0旋转的距离等于Tol计算出α_i,0，此时r_n,i,0迭代为r_n,i,1，依次迭代过渡插值求出各α_i,j，直到r_n,i,m与R_n+1,i之间旋转的距离小于Tol，迭代终止。

本发明实施例提供的三维激光扫描仪数据等距采集方法，首先根据预设的扫描方案完成待测区域的大致轮廓扫描(该过程称为径向优先预扫描)；其次分析预扫描数据，计算出控制扫描仪均匀精细扫描的工作指令(即得到每次径向摆动的角度和轴向旋转的角度)，保证采集的数据均匀精细(该过程称为轴向优先精细均匀扫描)。

如图6所示，具体使用时，首先指定扫描头的空间方位信息，包括扫描头的空间坐标和初始位置的方位角和倾角；其次根据仪器的性能设置径向范围；设置径向优先预扫描方案(角度为0°表示沿横向预扫描得到水平剖面大致信息，角度为90°表示沿纵向预扫描得到竖直剖面大致信息，可设置任意角度的预扫描方案)，启动“开始径向优先预扫描”按钮获取若干剖面信息；通过交点划分各剖面得到待测区域轮廓线，并从中选取最长的轮廓线作为基准轮廓线。然后设置轴向优先均匀扫描的容差，即预期的扫描间距，启动“开始轴向优先均匀扫描”按钮，即获取扫描头每次摆动的不同角度θ_i，以及在各径向摆动角度θ_i下，扫描头的轴向旋转角度α_i,j，最终按照各径向摆动角度θ_i以及对应的轴向旋转角度α_i,j进行扫描，获取均匀精细的数据采集结果。

该方法应用于地下矿山采空区的三维激光扫描，图7a为使用传统数据采集方法得到的点数据，图7b为使用本发明提供的数据采集方法得到的数据点信息。图8a和图8b分别为使用不同方法采集的点数据得到的地下采空区重建结果。表1为两方案的技术参数对比和结果信息对比。

表1两方案的技术参数对比和结果信息对比

通过本发明描述的三维激光扫描仪数据等距采集方法，可实现输入各采集数据点之间的预期间距，依次按照径向优先预扫描和轴向优先均匀扫描方案，得到尽量满足预期间距的均匀精细数据采集点。既解决了传统数据采集方法得到的数据点不均匀的问题，也实现了数据采集人员期望扫描的结果满足一定精度的要求，避免盲目的采集数据。

本发明在保证了扫描的效率的基础上，改善了扫描的效果，同时也避免扫描的盲目性。

实施例二

图9示出了本发明实施例二提供的三维激光扫描仪数据等距采集***的结构示意图。该发明实施例二所述的三维激光扫描仪数据等距采集***包括：

信息设置单元91，用于设置扫描头的空间方位信息，包括扫描头的空间坐标和初始位置时的方位角和倾角，以及扫描头的径向范围；

预扫描单元92，用于对待测区域进行N_p次轮廓预扫描；

选择单元93，用于根据预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；

计算单元94，用于将基准轮廓线按预设的扫描间距Tol均匀等分，计算各径向摆动角度θ_i及该径向摆动角度下轴向旋转角度α_i,j；

其中，在径向摆动角度θ_i下，各轮廓线与下一条轮廓线之间通过迭代过渡插值得到扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j；

等距扫描单元95，用于依次按照各径向摆动角度θ_i及该径向摆动角度下轴向旋转角度α_i,j进行激光扫描，得到待测区域的三维空间数据点。

其中，所述选择单元93具体用于通过N_p次预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；其中，N_p次预扫描的结果与初始方位线相交于同一点，通过交点将各扫描结果划分为两部分，从而得到2*N_p条待测区域的轮廓线；计算2*N_p条轮廓线的长度，并从中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；将基准轮廓线编号为1，按逆时针方向给其余轮廓线编号为2,3,…，2*N_p，规定第2*N_p条轮廓线的下一条轮廓线为基准轮廓线。

其中，所述计算单元94具体用于计算扫描头径向每次摆动的角度θ_i，

其中，扫描头径向每次摆动的角度θ_i按以下方式计算：

θ_i＝Θ_i-Θ_i-1＝arcsin(R_n,i/S_n,i)-arcsin(R_n,i-1/S_n,i-1)

式中，Θ_i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与初始方位线之间的夹角，i≥1，Θ₀＝0；R_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到初始方位线的垂直距离；S_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到激光扫描头的距离，其中n＝1，表示扫描头发出的射线与基准轮廓线相交。

其中，所述计算单元94具体用于计算扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j，

其中，所述扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j按以下方式计算：

α_i,j＝Tol×360/(2π×r_n,i,m)

式中，Tol为预期的扫描间距；R_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到初始方位线的垂直距离；r_n,i,m为R_n,i与R_n+1,i之间第m次迭代过渡插值得到的距离值。

本发明实施例所述的***可以执行上述实施例所述的方法，其技术原理和有益效果相似，此处不再赘述。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种三维激光扫描仪数据等距采集方法，其特征在于，包括：

对待测区域进行N_p次轮廓预扫描；

根据预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；

将基准轮廓线按预设的扫描间距Tol均匀等分，从而计算出扫描头径向每次摆动的角度θ_i；且在径向摆动角度θ_i下，各轮廓线与下一条轮廓线之间通过迭代过渡插值得到扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j；

依次按照各径向摆动角度θ_i及该径向摆动角度下轴向旋转角度α_i,j进行激光扫描，得到待测区域的三维空间数据点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过N_p次预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线包括：N_p次预扫描的结果与初始方位线相交于同一点，通过交点将各扫描结果划分为两部分，从而得到2*N_p条待测区域的轮廓线；计算2*N_p条轮廓线的长度，并从中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；将基准轮廓线编号为1，按逆时针方向给其余轮廓线编号为2,3,…，2*N_p，规定第2*N_p条轮廓线的下一条轮廓线为基准轮廓线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将基准轮廓线按预设的扫描间距Tol均匀等分，从而计算出扫描头径向每次摆动的角度θ_i包括：

所述扫描头径向每次摆动的角度θ_i按以下方式计算：

θ_i＝Θ_i-Θ_i-1＝arcsin(R_n,i/S_n,i)-arcsin(R_n,i-1/S_n,i-1)

式中，Θ_i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与初始方位线之间的夹角，i≥1，Θ₀＝0；R_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到初始方位线的垂直距离；S_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到激光扫描头的距离，其中n＝1，表示扫描头发出的射线与基准轮廓线相交。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在径向摆动角度θ_i下，各轮廓线与下一条轮廓线与之间通过迭代过渡插值得到扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j包括：

所述扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j按以下方式计算：

α_i,j＝Tol×360/(2π×r_n,i,m)

式中，Tol为预期的扫描间距；R_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到初始方位线的垂直距离；r_n,i,m为R_n,i与R_n+1,i之间第m次迭代过渡插值得到的距离值。

5.一种三维激光扫描仪数据等距采集***，其特征在于，包括：

信息设置单元，用于设置扫描头的空间方位信息，包括扫描头的空间坐标和初始位置时的方位角和倾角，以及扫描头的径向范围；

预扫描单元，用于对待测区域进行N_p次轮廓预扫描；

选择单元，用于根据预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；

计算单元，用于将基准轮廓线按预设的扫描间距Tol均匀等分，计算各径向摆动角度θ_i及该径向摆动角度下轴向旋转角度α_i,j；其中，在径向摆动角度θ_i下，各轮廓线与下一条轮廓线之间通过迭代过渡插值得到扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j；

等距扫描单元，用于依次按照各径向摆动角度θ_i及该径向摆动角度下轴向旋转角度α_i,j进行激光扫描，得到待测区域的三维空间数据点。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述选择单元具体用于通过N_p次预扫描结果得到2*N_p条待测区域的轮廓线，并从2*N_p条轮廓线中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；其中，N_p次预扫描的结果与初始方位线相交于同一点，通过交点将各扫描结果划分为两部分，从而得到2*N_p条待测区域的轮廓线；计算2*N_p条轮廓线的长度，并从中选取出最长的轮廓线作为基准轮廓线；将基准轮廓线编号为1，按逆时针方向给其余轮廓线编号为2,3,…，2*N_p，规定第2*N_p条轮廓线的下一条轮廓线为基准轮廓线。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述计算单元具体用于计算扫描头径向每次摆动的角度θ_i，

其中，扫描头径向每次摆动的角度θ_i按以下方式计算：

θ_i＝Θ_i-Θ_i-1＝arcsin(R_n,i/S_n,i)-arcsin(R_n,i-1/S_n,i-1)

式中，Θ_i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与初始方位线之间的夹角，i≥1，Θ₀＝0；R_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到初始方位线的垂直距离；S_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到激光扫描头的距离，其中n＝1，表示扫描头发出的射线与基准轮廓线相交。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述计算单元具体用于计算扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j，

其中，所述扫描头轴向每次旋转的角度α_i,j按以下方式计算：

α_i,j＝Tol×360/(2π×r_n,i,m)

式中，Tol为预期的扫描间距；R_n,i为扫描头第i次径向摆动后发出的射线与基准轮廓线的交点到初始方位线的垂直距离；r_n,i,m为R_n,i与R_n+1,i之间第m次迭代过渡插值得到的距离值。