CN115435754A - 摄影测量方法、装置、三维扫描方法和三维扫描*** - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种摄影测量方法、装置、三维扫描方法和三维扫描***，其中，该摄影测量方法包括：在三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求；在当前定位模式不符合扫描要求的情况下，切换三维扫描***的定位模式；在切换后的符合扫描要求的定位模式下，获取图像采集设备采集的扫描对象的多组二维图像，并基于多组二维图像，对扫描对象的标记点进行三维重建，以完成对扫描对象的全局定位。其在全局定位过程中通过切换使用不同定位模式，从而实现在不同扫描要求下的摄影测量，进而能够适用于多种不同扫描要求。

Description

摄影测量方法、装置、三维扫描方法和三维扫描***

技术领域

本申请涉及摄影测量领域，特别是涉及摄影测量方法、装置、三维扫描方法和三维扫描***。

背景技术

摄影测量技术广泛应用在三维计量行业，尤其是用在进行三维扫描之前获取被扫描物体表面的标记点数据，以进行全局定位。现有的摄影测量技术中，摄影测量设备要么只能远距离进行全局定位，要么只能近距离进行全局定位，无法灵活针对不同距离下的情况进行全局定位，无法适应在不同扫描要求的摄影测量。

因此，针对相关技术中摄影测量方案不够灵活，不能适用于多种不同扫描要求的问题，目前还没有提出有效的解决方案。

发明内容

在本实施例中提供了一种摄影测量方法、装置、三维扫描方法和三维扫描***，以解决相关技术中存在摄影测量不能适用于多种不同扫描要求的问题。

第一个方面，在本实施例中提供了一种摄影测量方法，用于三维扫描***进行全局定位，包括以下步骤：

在所述三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断所述三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求；

在所述当前定位模式不符合所述扫描要求的情况下，切换所述三维扫描***的定位模式；

在切换后的符合所述扫描要求的定位模式下，获取所述图像采集设备采集的所述扫描对象的多组二维图像，并基于所述多组二维图像，对所述扫描对象的标记点进行三维重建，以完成对所述扫描对象的全局定位。

在其中的一些实施例中，所述定位模式包括至少两种定位模式。

在其中的一些实施例中，所述方法还包括：

将所述至少两种定位模式下获取的初始信息进行融合计算；其中，所述初始信息包括原始图像或从所述原始图像提取的标记点信息。

在其中的一些实施例中，所述将所述至少两种定位模式下获取的初始信息进行融合计算，包括：

分别获取至少两种定位模式下的初始信息；

将所述至少两种定位模式下获取的初始信息进行光束平差融合计算，获取融合后的标记点三维数据。

在其中的一些实施例中，当所述定位模式按照补光波段区分时，所述在所述三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断所述三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求，包括：

在所述三维扫描***中的图像采集设备对所述扫描对象进行全局定位过程中，基于所述图像采集设备所采集的二维图像，确定所述图像采集设备与所述扫描对象之间的扫描距离；

判断所述扫描距离是否匹配当前补光波段对应的当前定位模式的距离限度，若匹配，则按照当前定位模式进行扫描；若不匹配，则手动或自动切换至对应的定位模式。

在其中的一些实施例中，当所述定位模式按照补光波段区分时，所述在所述三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断所述三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求，还包括：

判断预先确定的扫描距离是否匹配当前补光波段对应的当前定位模式的距离限度，若匹配，则按照当前定位模式进行扫描；若不匹配，则手动切换至对应的定位模式。

在其中的一些实施例中，所述定位模式还包括按照以下参数进行区分：相机分辨率或所述图像采集设备的类型。

在其中的一些实施例中，所述补光波段包括至少两种波段。

在其中的一些实施例中，所述补光波段包括以下至少一种波段：蓝光波段、红外波段和红光波段。

在其中的一些实施例中，在基于所述多组二维图像，对所述扫描对象的标记点进行三维重建之后，所述方法还包括：

对所述扫描对象的标记点进行三维重建后的重建标记点，进行重投影得到重投影标记点，并计算重投影标记点与所述二维图像中的标记点之间的标记点差值；

在所述标记点差值不符合预设的误差要求的情况下，基于所述标记点差值对所述重建标记点进行优化，直至根据优化后的重建标记点，重新计算得到的所述标记点差值符合预设的误差要求。

在其中的一些实施例中，所述方法还包括：

将参考件的基准尺寸作为约束条件对所述重建标记点进行优化。

在其中的一些实施例中，所述方法还包括：

获取同一参考件在不同位置下的参考件信息，并对每一位置下的参考件进行编码，得到所述参考件在不同位置下的编码值；

基于所述参考件的编码值和所述参考件信息，对标记点进行精度优化。

第二个方面，在本实施例中提供了一种三维扫描方法，用于三维扫描***，所述方法包括：

基于第一个方面所述的摄影测量方法，对扫描对象进行全局定位，得到全局定位结果；

基于所述全局定位结果进行三维扫描。

第三个方面，在本实施例中提供了一种摄影测量装置，用于三维扫描***进行全局定位，包括：

判断模块：用于在所述三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断所述三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求；

切换模块：用于在所述当前定位模式不符合所述扫描要求的情况下，切换所述三维扫描***的定位模式；

定位模块：用于在切换后的符合所述扫描要求的定位模式下，获取所述图像采集设备采集的所述扫描对象的多组二维图像，并基于所述多组二维图像，对所述扫描对象的标记点进行三维重建，以完成对所述扫描对象的全局定位。

在其中的一些实施例中，所述摄影测量装置还包括：

融合模块：用于将至少两种定位模式下获取的初始信息进行融合计算；其中，所述初始信息包括原始图像或从所述原始图像提取的标记点信息。

第四个方面，在本实施例中提供了一种三维扫描***，包括：图像采集设备和处理设备，所述图像采集设备包括至少1个摄像装置，所述图像采集设备用于在全局定位过程中采集扫描对象的标记点；

所述处理设备用于执行上述第一个方面所述的摄影测量方法，以及上述第二个方面所述的三维扫描方法。

第五个方面，在本实施例中提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一个方面所述的摄影测量方法。

与相关技术相比，在本实施例中提供的摄影测量方法、装置、三维扫描方法和三维扫描***，在三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求；在当前定位模式不符合扫描要求的情况下，切换三维扫描***的定位模式；在切换后的符合扫描要求的定位模式下，获取图像采集设备采集的扫描对象的多组二维图像，并基于多组二维图像，对扫描对象的标记点进行三维重建，以完成对扫描对象的全局定位。其在全局定位过程中通过切换使用不同定位模式，从而实现在不同扫描要求下的摄影测量，进而能够适用于多种不同扫描要求。本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本实施例的摄影测量方法的终端的硬件结构框图；

图2是本实施例的摄影测量方法的流程图；

图3是本实施例的三维扫描方法的流程图；

图4是本优选实施例的摄影测量方法的流程图；

图5是本实施例的摄影测量装置的结构框图；

图6是本实施例的三维扫描***的结构示意图。

具体实施方式

为更清楚地理解本申请的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例，对本申请进行了描述和说明。

除另作定义外，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应具有本申请所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本申请中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制，它们可以是单数或者复数。在本申请中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体，其目的是涵盖不排他的包含；例如，包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和***、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元)，而可包括未列出的步骤或模块(单元)，或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本申请中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接，而可以包括电气连接，无论是直接连接还是间接连接。在本申请中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。通常情况下，字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本申请中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等，只是对相似对象进行区分，并不代表针对对象的特定排序。

在本实施例中提供的方法实施例可以在终端、计算机或者类似的运算装置中执行。比如在终端上运行，图1是本实施例的摄影测量方法的终端的硬件结构框图。如图1所示，终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102和用于存储数据的存储器104，其中，处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置。上述终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述终端的结构造成限制。例如，终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示出的不同配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如在本实施例中的摄影测量方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络包括终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(NetworkInterface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种摄影测量方法，图2是本实施例的摄影测量方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S210，在三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求。

其中，三维扫描***的定位模式具体可以由该三维扫描***的所能达到的可拍摄距离、图像采集设备的分辨率、以及图像采集设备的设备类型中的一种或多种因素确定。示例性地，该三维扫描***的定位模式可以由其可拍摄距离来确定，不同的可拍摄距离对应不同的定位模式。另外，上述预设的扫描要求，具体为预先根据应用场景确定的扫描需求。例如，可以综合扫描对象的尺寸、与图像采集设备之间的扫描距离、以及该扫描对象的结构等信息，预先确定该应用场景的扫描要求。进一步地，在扫描对象为飞机、轮船等较为大型的物体时，该扫描要求可以为远距离获取扫描对象的图像信息；在扫描对象为汽车引擎盖、汽车车身等局部结构时，扫描要求可以为近距离精细获取扫描对象的图像信息。

步骤S220，在当前定位模式不符合扫描要求的情况下，切换三维扫描***的定位模式。

其中，为了摄影测量在不同应用场景下的适用性，需要选取符合扫描要求的定位模式。在当前定位模式不符合扫描要求的情况下，可以基于该定位模式的确定因素，来对该三维扫描***的定位模式进行切换。例如，在定位模式是按照三维扫描***的可拍摄距离来区分时，可以通过改变该三维扫描***的可拍摄距离来切换该定位模式。优选地，可以通过切换三维扫描***的补光波段，来实现可拍摄距离的切换，进而切换该三维扫描***的定位模式。又例如，在定位模式是基于图像采集设备的分辨率来区分的情况下，可以通过调整该图像采集设备的分辨率，来切换得到符合扫描要求的定位模式。类似地，在定位模式是基于图像采集设备的类型或规格来区分的情况下，则可以通过切换使用相应类型或规格的图像采集设备，来切换得到符合扫描要求的定位模式。

接下来，将通过以下示例对定位模式的切换进行具体说明。设置不同可拍摄距离的定位模式，不同拍摄距离的定位模式对应不同波长的补光波段。其中，波长最短的补光波段对应用于近距离工作的第一定位模式，波长居中的补光波段对应用于常规距离工作的第二定位模式，波长最长的补光波段对应用于远距离工作的第三定位模式。在全局定位过程中，可以通过对上述三种不同定位模式进行任意组合，来实现对应场景下的摄影测量。另外，在选取具体的定位模式时，既可以基于扫描要求预先确定对应的定位模式，也可以在全局定位过程中，通过对扫描对象与图像采集设备之间的扫描距离进行实时测量，适应性地调整对应的定位模式。另外，对定位模式进行切换的过程中，既可以通过控制部件实现自动切换，也可以根据需要进行手动切换。本领域技术人员可以理解的是，上述示例仅用于对定位模式的切换进行说明，并不构成对定位模式切换方式的具体限定。

步骤S230，在切换后的符合扫描要求的定位模式下，获取图像采集设备采集的扫描对象的多组二维图像，并基于多组二维图像，对扫描对象的标记点进行三维重建，以完成对扫描对象的全局定位。

具体地，该多组二维图像可以由图像采集设备中的多个摄像装置，于不同位置对扫描对象进行同步拍摄得到。之后，可以从该多组二维图像中提取扫描对象表面的标记点数据，并对其进行三维重建，以实现对扫描对象的全局定位。进一步地，可以基于预设的重建算法，例如双目视觉、多目视觉等，对二维图像中的二维标记点数据进行三维重建，从而得到三维标记点数据。另外地，在得到重建后的标记点数据后，还可以对其进行精度优化。

优选地，可以基于重投影误差原理，对重建后的标记点数据进行精度优化。又例如，在图像采集器拍摄局部范围内的二维图像时，还可以在该局部范围内放置标准尺，以使图像采集器能够同时拍摄到该标准尺上用于计算标准尺长度的相关信息。之后，在对标记点进行三维重建后，可以基于该标准尺相关信息，对标记点数据进行精度优化。另外地，在图像采集器拍摄扫描对象的不同位置的多组二维图像的过程中，还可以通过将同一根标准尺移动至不同位置进行拍摄，从而实现标记点的精度优化。

示例性地，在定位模式按照补光波段进行区分的情况下，本实施例的摄影测量过程具体可以为：在三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，基于图像采集设备与扫描对象之间的扫描距离，判断三维扫描***的当前补光波段对应的当前定位模式是否符合预设的扫描要求；在当前定位模式不符合该扫描要求的情况下，通过切换三维扫描***的补光波段，进行三维扫描***测量范围的调整，从而切换三维扫描***的定位模式。在切换后的符合上述扫描要求的定位模式下，获取图像采集设备采集的扫描对象的多组二维图像，并基于多组二维图像，对扫描对象的标记点进行三维重建，以完成对扫描对象的全局定位。

上述步骤S210至步骤S230，在三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求；在当前定位模式不符合扫描要求的情况下，切换三维扫描***的定位模式；在切换后的符合扫描要求的定位模式下，获取图像采集设备采集的扫描对象的多组二维图像，并基于多组二维图像，对扫描对象的标记点进行三维重建，以完成对扫描对象的全局定位。其在全局定位过程中通过切换使用不同定位模式，从而实现在不同扫描要求下的摄影测量，进而能够适用于多种不同扫描要求。

其中，在一个实施例中，上述定位模式包括至少两种定位模式。例如，按照可拍摄距离对定位模式进行划分可以得到，远距离定位模式、标准距离定位模式、以及近距离定位模式。

进一步地，在一个实施例中，上述摄影测量方法还可以包括以下步骤：

步骤S240，将至少两种定位模式下获取的初始信息进行融合计算；其中，初始信息包括原始图像或从原始图像提取的标记点信息。例如，可以对不同定位模式下提取得到的标记点信息进行融合。通过将至少两种定位模式下获取的初始信息进行融合，能够提高全局定位的精度。

进一步地，在一个实施例中，基于上述步骤S240，将至少两种定位模式下获取的初始信息进行融合计算，具体可以包括以下步骤：

步骤S241，分别获取至少两种定位模式下的初始信息；

步骤S242，将至少两种定位模式下获取的初始信息进行光束平差融合计算，获取融合后的标记点三维数据。例如，可以基于补光波段的不同，分别获取标准距离定位模式下由图像采集设备采集的初始信息，以及远距离定位模式下由图像采集设备采集的初始信息。通过将两种定位模式下的初始信息进行光束平差融合计算，从而得到融合后的标记点三维数据，进而提升标记点数据的精度。举例而言：在扫描一架大飞机时，首先使用红外波段定位模式进行全局优化，获取红外波段定位模式下第一标记点数据，包括标记点半径r1，标记点中心坐标O1(x1,y1,z1)等；在扫描近处其他尺寸较小部件时，需要使用蓝光波段定位模式进行全局优化，获取蓝光波段定位模式下的第二标记点数据，包括半径r2，标记点中心坐标O2(x2,y2,z2)等，可以将第一标记点数据与第二标记点数据整体进行光束平差融合，得到优化后的高精度的标记点数据，形成标记点库。当然，本申请不限于两种定位模式下初始信息的融合，可以根据实际全局优化需求将不同定位模式下的初始信息进行融合，以获取高精度的标记点数据，本申请对此不进行赘述。

另外地，在一个实施例中，基于上述步骤S210，当定位模式按照补光波段区分时，在三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求，具体可以包括以下步骤：

步骤S211，在三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位过程中，基于图像采集设备所采集的二维图像，确定图像采集设备与扫描对象之间的扫描距离。

其中，在定位模式按照补光波段进行区分时，可以通过切换使用不同波长的波段，来控制三维扫描***的可拍摄距离，也即该三维扫描***的测量范围的调整，进而实现不同定位模式的切换。在全局定位过程中，可以首先任选一种定位模式进行拍摄，例如，可以按照预先设置的默认定位模式进行拍摄，之后，在该种定位模式对应的当前补光波段下，根据图像采集设备获取的二维图像，测算得到图像采集设备与扫描对象之间实际的扫描距离。

步骤S212，判断扫描距离是否匹配当前补光波段对应的当前定位模式的距离限度，若匹配，则按照当前定位模式进行扫描；若不匹配，则手动或自动切换至对应的定位模式。

可以理解地，当前定位模式的距离限度既可以包括最小距离限度，也可以包括最大距离限度。判断扫描距离是否匹配当前补光波段对应的当前定位模式的距离限度，具体可以为判断扫描距离是否大于该最小距离限度且小于该最大距离限度，若是，则可以确定该扫描距离匹配当前定位模式的距离限度，否则，确定该扫描距离不匹配当前定位模式的距离限度。例如，当前波段为450nm(纳米，为长度的度量单位)，该波段对应的定位模式适用于近距离扫描物体。若此时检测到的扫描距离超出了该波段的最大距离限度，继续使用当前波段进行补光，将会影响图像采集设备获取的标记点数据的清晰度，因此需要切换三维扫描***的补光波段至与该扫描距离适应的波段。例如，可以将补光波段切换为638nm进行补光。此时，在完成补光波段的切换后，定位模式也相应发生了变化。

可以理解地，本实施例可以根据扫描距离确定定位模式后，基于同一种定位模式完成全局定位，也可以在全局定位过程中，实时检测扫描距离是否匹配定位模式，一旦检测到扫描距离发生变化后不再匹配当前的定位模式，则对定位模式进行手动或自动的切换。其中，在定位模式按照补光波段进行区分时，可以通过控制三维扫描***中设置的补光设备，完成补光波段的切换。该补光设备具有至少两种不同波段。

上述步骤S211至步骤S212，基于补光波段区分定位模式，通过切换不同的补光波段实现三维扫描***不同测量范围的全局定位，从而能够实现符合不同测量范围要求的全局定位，进而提升摄影测量在不同测量范围的场景下的适用性。

另外地，在一个实施例中，基于上述步骤S210，当定位模式按照补光波段区分时，在三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求，还可以包括以下步骤：

步骤S213，判断预先确定的扫描距离是否匹配当前补光波段对应的当前定位模式的距离限度，若匹配，则按照当前定位模式进行扫描；若不匹配，则手动切换至对应的定位模式。

具体地，可以根据本领域技术人员的实际经验或先验知识，预先确定目前扫描场景中图像采集设备与扫描对象的扫描距离，判断该扫描距离是否与当前补光波段对应的当前定位模式的距离限度匹配。

另外地，在一个实施例中，上述定位模式还可以按照以下参数进行区分：相机分辨率或图像采集设备的类型。其中，在按照相机分辨率区分定位模式时，可以通过切换相机分辨率，从而符合不同分辨率要求的摄影测量，进而能够提升摄影测量对不同分辨率要求的场景的适用性。在按照图像采集设备的类型区分定位模式时，能够通过切换图像采集设备的类型来切换定位模式，例如，可以在三维扫描***中预先设置至少两种不同类型的图像采集设备，通过切换使用不同类型的图像采集设备，来完成对应的设备类型要求的摄影测量，从而提升摄影测量对不同场景的适用性。

另外地，在一个实施例中，上述补光波段包括至少两种补光波段。通过在至少两种补光波段中进行切换，能够实现至少两种不同测量范围的摄影测量，从而提升摄影测量对不同场景的适用性。

进一步地，在一个实施例中，上述补光波段包括以下至少一种波段：蓝光波段、红外波段、以及红光波段。其中，可以使用450nm的蓝光波段来完成近距离的精细扫描，因此蓝光波段可以对应于三维扫描***的近距离定位模式；638nm红光波段适用于常规距离扫描，因此红光波段可以对应于三维扫描***的标准距离定位模式；850nm红外波段适用于远距离扫描，因此红外波段可以对应于三维扫描***的远距离定位模式。此外，本领域技术人员还可以基于其他波段进行全局定位，包括但不限于绿光波段、紫光波段等。

在实际应用中，可以基于应用场景的需求，在三维扫描***中对上述三种不同的定位模式进行组合，例如，三维扫描***中的定位模式可以包括上述三种定位模式，通过切换使用不同的定位模式，分别完成精细扫描、常规距离扫描、以及远距离扫描。又例如，三维扫描***中的定位模式也可以仅包括其中的近距离定位模式和标准距离定位模式，或者是仅包括其中的标准距离定位模式和远距离定位模式，从而实现两种不同测量范围的全局定位。具体地的定位模式的选取方式可以根据实际应用需求来设定，本实施例在此不作具体限定。

另外地，在一个实施例中，在基于多组二维图像，对扫描对象的标记点进行三维重建之后，上述摄影测量方法还可以包括以下步骤：

步骤S251，对扫描对象的标记点进行三维重建后的重建标记点，进行重投影得到重投影标记点，并计算重投影标记点与二维图像中的标记点之间的标记点差值。

在完成标记点的三维重建后所得到的重建标记点，为计算得到的三维标记点。为了对该重建标记点进行精度优化，可以通过重复对该重建标记点进行重投影来完成精度优化。其中，在每次重投影过程中，可以对重建标记点进行重投影得到二维的重投影标记点。将该重投影标记点与由图像采集设备采集的二维图像中的二维标记点进行比对，计算差值，得到重投影误差，即标记点差值。

步骤S252，在标记点差值不符合预设的误差要求的情况下，基于标记点差值对重建标记点进行优化，直至根据优化后的重建标记点，重新计算得到的标记点差值符合预设的误差要求。

其中，可以通过判断标记点差值是否位于预设的误差允许范围内，来判断标记点差值是否符合预设的误差要求。在标记点差值位于预设的误差允许范围外时，确定标记点差值不符合上述误差要求，则对重建标记点进行优化，并重新对重建标记点进行重投影、以及计算标记点差值，直至得到的标记点差值符合预设的误差要求，则确定完成了对该重建标记点的精度优化。

进一步地，在一个实施例中，上述摄影测量方法还可以包括以下步骤：

步骤S254，将参考件的基准尺寸作为约束条件对重建标记点进行优化。

具体地，在对上述重建标记点进行精度优化的过程中，可以将参考件的基准尺寸作为优化过程的约束条件。其中，该参考件具体可以为标准尺，该参考件的基准尺寸具体可以为标准尺预先确定的标准长度。因此可以将标准尺的标准长度作为优化过程的约束条件，对标记点进行精度优化。

另外地，在一个实施例中，上述摄影测量方法还可以包括以下步骤：

步骤S261，获取同一参考件在不同位置下的参考件信息，并对每一位置下的参考件进行编码，得到参考件在不同位置下的编码值。

在进行摄影测量过程中，往往会使用参考件提升精度，每个参考件两端均设有标记点/编码点，也会设有编号，也即上述编码值。如果一个参考件的一端标记点/编码点的编号与另一个参考件的一端标记点/编码点的编号相同，***会有误识别，将相同编号的标记点认为是同一个标记点。本方案只用一个参考件，通过改变参考件的位置，并为不同位置下的参考件进行编号，避免了相同编号的标记点被误识别的问题。例如将参考件放置在位置1时，两端编号分别为1001和1002；将参考件放置在位置2时，两端的编号分别为2001和2002，这样在进行计算时，***很容易识别到虽然是同一个参考件，但是其所处的位置是不一样的。

步骤S262，基于参考件的编码值和参考件信息，对标记点进行精度优化。

基于参考件的编码值确定该参考件的所处位置，并基于该所处位置下的参考件信息，对重建后的标记点进行精度优化，从而能够提升重建后的标记点的精度，其中，参考件信息可以是参考件的基准长度。

在本实施例中还提供了一种三维扫描方法。图3是本实施例的三维扫描方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

步骤S310，基于上述任一实施例所提供的摄影测量方法，对扫描对象进行全局定位，得到全局定位结果。

步骤S320，基于上述全局定位结果进行三维扫描。具体地，基于上述全局定位结果，对扫描对象进行三维扫描，从而完成该扫描对象的三维重建。可以理解地，在对扫描对象进行三维扫描的过程中，也可以通过切换不同的定位模式，来适应该扫描场景的扫描要求。例如，在需要对扫描对象进行近距离的三维扫描时，可以控制三维扫描***的激光器发射蓝色激光，并控制450nm的补光灯进行补光；在需要对扫描对象进行标准距离的三维扫描时，可以控制激光器发射红色激光，并控制638nm补光灯进行补光。

上述步骤S310至步骤S320，能够在全局定位过程中通过切换使用不同定位模式，从而实现在不同扫描要求下的摄影测量，进而能够适用于多种不同扫描要求的应用场景。

下面通过优选实施例对本实施例进行描述和说明。

图4是本优选实施例的摄影测量方法的流程图，如图4所示，该摄影测量方法包括如下步骤：

步骤S401，综合被扫描物体大小和扫描距离，选定一种全局定位模式；

步骤S402，在全局定位过程中，基于实时采集的图像测算图像采集设备与被扫描物体之间的实际扫描距离，判断所选定的全局定位模式是否合适，若不合适，则执行步骤S403，若合适，执行步骤S404；

步骤S403，切换至对应的全局定位模式继续执行全局定位；

步骤S404，在拍摄局部范围内放置标准尺，通过至少两个摄像装置获取被扫描物体的多组二维图像；该多组二维图像包含标准尺图像；

步骤S405，分别提取多组二维图像中的标记点数据和标准尺图像；

步骤S406，重建标记点数据；

步骤S407，对重建后的标记点数据进行重投影，得到重投影标记点；

步骤S408，计算重投影标记点与二维图像中标记点之间的距离差值，得到标记点差值；

步骤S409，若标记点差值不在误差允许范围内，则对重建的标记点进行优化，并重复上述步骤S407至步骤S408，直至标记点差值处于误差允许范围内，确认对标记点精度优化结束；

步骤S410，在对重建标记点进行优化的过程中，基于标准尺的标准长度，和提取的标准尺图像，确定该优化过程的约束条件。

需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。例如，步骤S402和步骤S405。

在本实施例中还提供了一种摄影测量装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。以下所使用的术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管在以下实施例中所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图5是本实施例的摄影测量装置50的结构框图，如图5所示，该摄影测量装置50包括：

判断模块52：用于在三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求；

切换模块54：用于在当前定位模式不符合扫描要求的情况下，切换三维扫描***的定位模式；以及，

定位模块56：用于在切换后的符合扫描要求的定位模式下，获取图像采集设备采集的扫描对象的多组二维图像，并基于多组二维图像，对扫描对象的标记点进行三维重建，以完成对扫描对象的全局定位。

上述摄影测量装置50，在三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求；在当前定位模式不符合扫描要求的情况下，切换三维扫描***的定位模式；在切换后的符合扫描要求的定位模式下，获取图像采集设备采集的扫描对象的多组二维图像，并基于多组二维图像，对扫描对象的标记点进行三维重建，以完成对扫描对象的全局定位。其在全局定位过程中通过切换使用不同定位模式，从而实现在不同扫描要求下的摄影测量，进而能够适用于多种不同扫描要求。

进一步地，在一个实施例中，上述摄影测量装置50还包括融合模块，该融合模块用于将至少两种定位模式下获取的初始信息进行融合计算；其中，初始信息包括原始图像或从原始图像提取的标记点信息。

需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

在本实施例中还提供了一种三维扫描***60，图6为本实施例的三维扫描***60的结构示意图。如图6所示，该三维扫描***60包括：图像采集设备62和处理设备64，图像采集设备62包括至少1个摄像装置，图像采集设备62用于在全局定位过程中采集扫描对象的标记点；其中，本申请中摄像装置并没有限定个数，上述实施例主要基于多个摄像装置(包括两个摄像装置)的情况进行说明，实际上，单个摄像装置实现在灵活进行全局定位的原理与多个摄像装置实现的原理是一样的，本申请在此并不进行赘述。

处理设备64用于执行上述任一实施例所提供的摄影测量方法，以及上述实施例所提供的三维扫描方法。

上述三维扫描***60，在全局定位过程中通过切换使用不同定位模式，从而实现在不同扫描要求下的摄影测量，进而能够适用于多种不同扫描要求。

此外，结合上述实施例中提供的摄影测量方法，在本实施例中还可以提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种摄影测量方法。

应该明白的是，这里描述的具体实施例只是用来解释这个应用，而不是用来对它进行限定。根据本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的情况下得到的所有其它实施例，均属本申请保护范围。

需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。

显然，附图只是本申请的一些例子或实施例，对本领域的普通技术人员来说，也可以根据这些附图将本申请适用于其他类似情况，但无需付出创造性劳动。另外，可以理解的是，尽管在此开发过程中所做的工作可能是复杂和漫长的，但是，对于本领域的普通技术人员来说，根据本申请披露的技术内容进行的某些设计、制造或生产等更改仅是常规的技术手段，不应被视为本申请公开的内容不足。

“实施例”一词在本申请中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本申请的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本领域的普通技术人员能够清楚或隐含地理解的是，本申请中描述的实施例在没有冲突的情况下，可以与其它实施例结合。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种摄影测量方法，用于三维扫描***进行全局定位，其特征在于，包括以下步骤：

在所述三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断所述三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求；

在所述当前定位模式不符合所述扫描要求的情况下，切换所述三维扫描***的定位模式；

在切换后的符合所述扫描要求的定位模式下，获取所述图像采集设备采集的所述扫描对象的多组二维图像，并基于所述多组二维图像，对所述扫描对象的标记点进行三维重建，以完成对所述扫描对象的全局定位。

2.根据权利要求1所述的摄影测量方法，其特征在于，所述定位模式包括至少两种定位模式。

3.根据权利要求2所述的摄影测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述至少两种定位模式下获取的初始信息进行融合计算；其中，所述初始信息包括原始图像或从所述原始图像提取的标记点信息。

4.根据权利要求3所述的摄影测量方法，其特征在于，所述将所述至少两种定位模式下获取的初始信息进行融合计算，包括：

分别获取至少两种定位模式下的初始信息；

将所述至少两种定位模式下获取的初始信息进行光束平差融合计算，获取融合后的标记点三维数据。

5.根据权利要求1所述的摄影测量方法，其特征在于，当所述定位模式按照补光波段区分时，所述在所述三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断所述三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求，包括：

在所述三维扫描***中的图像采集设备对所述扫描对象进行全局定位过程中，基于所述图像采集设备所采集的二维图像，确定所述图像采集设备与所述扫描对象之间的扫描距离；

判断所述扫描距离是否匹配当前补光波段对应的当前定位模式的距离限度，若匹配，则按照当前定位模式进行扫描；若不匹配，则手动或自动切换至对应的定位模式。

6.根据权利要求1所述的摄影测量方法，其特征在于，当所述定位模式按照补光波段区分时，所述在所述三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断所述三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求，还包括：

判断预先确定的扫描距离是否匹配当前补光波段对应的当前定位模式的距离限度，若匹配，则按照当前定位模式进行扫描；若不匹配，则手动切换至对应的定位模式。

7.根据权利要求2所述的摄影测量方法，其特征在于，所述定位模式还包括按照以下参数进行区分：相机分辨率或所述图像采集设备的类型。

8.根据权利要求5所述的摄影测量方法，其特征在于，所述补光波段包括至少两种波段。

9.根据权利要求5所述的摄影测量方法，其特征在于，所述补光波段包括以下至少一种波段：蓝光波段、红外波段和红光波段。

10.据权利要求1所述的摄影测量方法，其特征在于，在基于所述多组二维图像，对所述扫描对象的标记点进行三维重建之后，所述方法还包括：

对所述扫描对象的标记点进行三维重建后的重建标记点，进行重投影得到重投影标记点，并计算重投影标记点与所述二维图像中的标记点之间的标记点差值；

在所述标记点差值不符合预设的误差要求的情况下，基于所述标记点差值对所述重建标记点进行优化，直至根据优化后的重建标记点，重新计算得到的所述标记点差值符合预设的误差要求。

11.根据权利要求10所述的摄影测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

将参考件的基准尺寸作为约束条件对所述重建标记点进行优化。

12.根据权利要求1所述的摄影测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取同一参考件在不同位置下的参考件信息，并对每一位置下的参考件进行编码，得到所述参考件在不同位置下的编码值；

基于所述参考件的编码值和所述参考件信息，对标记点进行精度优化。

13.一种三维扫描方法，用于三维扫描***，其特征在于，所述方法包括：

基于权利要求1至12中任一项所述的摄影测量方法，对扫描对象进行全局定位，得到全局定位结果；

基于所述全局定位结果进行三维扫描。

14.一种摄影测量装置，用于三维扫描***进行全局定位，其特征在于，包括：

判断模块：用于在所述三维扫描***中的图像采集设备对扫描对象进行全局定位的过程中，判断所述三维扫描***的当前定位模式是否符合预设的扫描要求；

切换模块：用于在所述当前定位模式不符合所述扫描要求的情况下，切换所述三维扫描***的定位模式；

定位模块：用于在切换后的符合所述扫描要求的定位模式下，获取所述图像采集设备采集的所述扫描对象的多组二维图像，并基于所述多组二维图像，对所述扫描对象的标记点进行三维重建，以完成对所述扫描对象的全局定位。

15.根据权利要求14所述的摄影测量装置，其特征在于，所述摄影测量装置还包括：

融合模块：用于将至少两种定位模式下获取的初始信息进行融合计算；其中，所述初始信息包括原始图像或从所述原始图像提取的标记点信息。

16.一种三维扫描***，其特征在于，包括：图像采集设备和处理设备，所述图像采集设备包括至少1个摄像装置，所述图像采集设备用于在全局定位过程中采集扫描对象的标记点；

所述处理设备用于执行权利要求1至12中任一项所述的摄影测量方法，以及权利要求13所述的三维扫描方法。

17.一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计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至12中任一项所述的摄影测量方法。

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