CN115984371A - 一种扫描头位姿检测方法、装置、设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本公开实施例涉及一种扫描头位姿检测方法、装置、设备及介质，其中该方法包括：基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标；其中，N为大于2的正整数；基于至少三个有效标志点三维坐标和每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标进行计算，得到扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。采用上述技术方案，基于大于两个跟踪相机获取标志点数据进行计算扫描头坐标系与跟踪仪坐标系的位置关系，从而提高跟踪仪对扫描头位姿的定位精度和稳定性，以及跟踪仪扫描测量***的整体测量精度。

Description

一种扫描头位姿检测方法、装置、设备及介质
技术领域
本公开涉及扫描处理技术领域，尤其涉及一种扫描头位姿检测方法、装置、设备及介质。
背景技术
通常，跟踪扫描测量方法主要包含跟踪仪对扫描头的实时跟踪定位、扫描头的扫描测量及扫描测量数据坐标***一等环节，扫描头扫描测量精度可以保持在较高的水平，扫描数据的坐标系的统一主要依赖于跟踪仪对扫描头的实时定位精度，因此，跟踪仪对扫描头的跟踪定位精度直接决定了最终的扫描测量精度。
由于跟踪仪扫描测量***通常应用在大尺寸工件的三维形貌测量工作中，因此构成跟踪仪的双目相机基线距离通常情况下相对较长，在对扫描头进行位姿检测时，跟踪仪双目相机对扫描头的拍摄角度差异比较明显，粘贴在扫描头外侧框架上的标志点不能同时在两相机上具有良好的成像质量，因此扫描头位姿的定位精度及稳定性较难得到保障，最终影响跟踪扫描测量***的测量精度。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种扫描头位姿检测方法、装置、设备及介质。
本公开实施例提供了一种扫描头位姿检测方法，所述方法包括：
基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标；其中，N为大于2的正整数；
基于所述至少三个有效标志点三维坐标和每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标进行计算，得到扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。
本公开实施例还提供了一种扫描头位姿检测装置，所述装置包括：
扫描处理模块，用于基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标；其中，N为大于2的正整数；
计算模块，用于基于所述至少三个有效标志点三维坐标和每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标进行计算，得到扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。
本公开实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现如本公开实施例提供的扫描头位姿检测方法。
本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行如本公开实施例提供的扫描头位姿检测方法。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本公开实施例提供的扫描头位姿检测方案，基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标；其中，N为大于2的正整数；基于至少三个有效标志点三维坐标和每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标进行计算，得到扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。采用上述技术方案，基于大于两个跟踪相机获取标志点数据进行计算扫描头坐标系与跟踪仪坐标系的位置关系，从而提高跟踪仪对扫描头位姿的定位精度和稳定性，以及跟踪仪扫描测量***的整体测量精度。
附图说明
结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。
图1为本公开实施例提供的一种扫描头位姿检测方法的流程示意图；
图2为本公开实施例提供的另一种扫描头位姿检测方法的流程示意图；
图3为本公开实施例提供的一种多目跟踪相机的示意图；
图4为本公开实施例提供的一种扫描头位姿检测装置的结构示意图；
图5为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
具体地，基于多目相机的跟踪扫描测量***，即由多目相机构成的跟踪仪与基于结构光测量的扫描头组成。跟踪扫描测量的实现过程是通过跟踪仪实时检测扫描头外侧框架上的标志点达到对扫描头位姿的实时检测，从而将同时刻下扫描头的结构光测量数据统一到跟踪仪坐标系下，完成对被测物体的扫描测量。
针对当前基于双目相机的跟踪扫描测量方法和装置在扫描测量过程中精度及稳定性不高的问题，本公开实施例的扫描头位姿检测方法，通过设计基于多目相机(大于两个相机)的跟踪定位装置和基于多目相机的跟踪定位方法，基于大于两个跟踪相机获取标志点数据进行计算扫描头坐标系与跟踪仪坐标系的位置关系，提高跟踪仪对扫描头位姿的定位精度和稳定性，以及跟踪仪扫描测量***的整体测量精度。
图1为本公开实施例提供的一种扫描头位姿检测方法的流程示意图，该方法可以由扫描头位姿检测装置执行，其中该装置可以采用软件和/或硬件实现，一般可集成在电子设备中。如图1所示，该方法包括：
步骤101、基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标；其中，N为大于2的正整数。
其中，N可以根据应用场景需要选择大于2的正整数，比如三个跟踪相机等。其中，获取有效标志点三维坐标的数量至少为三个，才能计算出扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。
在本公开实施例中，多目跟踪相机在对扫描头位姿检测时，即通过采集扫描头外部框架上粘贴的标志点(比如圆形反光标志点等)以及对标志点进行识别、定位、重建等操作，获取有效标志点三维坐标。
在本公开实施例中，多目跟踪相机对扫描头位姿检测，多目跟踪相机中至少2个跟踪相机检测到的标志点为有效标志点，有效标志点的数量至少为3，通过标志点可计算出扫描头坐标系与跟踪仪坐标系的位置关系。
在本公开实施例中，基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标的方式有很多种，在一些实施方式中，基于每个跟踪相机采集的图像，获取标志点的像素坐标和长短半轴，基于长短半轴从N个像素坐标中确定M个像素坐标对；其中，M为大于3的正整数，基于预设的三角测距原理分别对M个像素坐标对进行重建，得到至少三个有效标志点三维坐标。
在另一些实施方式中，基于每个跟踪相机采集的图像，获取标志点的像素坐标、以及标志点平面与相机成像平面的夹角，基于夹角从N个像素坐标中确定M个像素坐标对；其中，M为大于3的正整数，基于预设的三角测距原理分别对M个像素坐标对进行重建，得到至少三个有效标志点三维坐标。
步骤102、基于至少三个有效标志点三维坐标和每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标进行计算，得到扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。
其中，每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标指的是有效标志点在框架坐标系下坐标信息。
在本公开实施例中，基于至少三个有效标志点三维坐标和每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标进行计算，得到扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量的方式有很多种，比如通过OpenCVSharp三维点计算扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量，具体根据应用场景选择设置。
本公开实施例提供的扫描头位姿检测方案，基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标；其中，N为大于2的正整数；基于至少三个有效标志点三维坐标和每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标进行计算，得到扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。采用上述技术方案，基于大于两个跟踪相机获取标志点数据进行计算扫描头坐标系与跟踪仪坐标系的位置关系，从而提高跟踪仪对扫描头位姿的定位精度和稳定性，以及跟踪仪扫描测量***的整体测量精度。
图2为本公开实施例提供的另一种扫描头位姿检测方法的流程示意图，本实施例在上述实施例的基础上，进一步优化了上述扫描头位姿检测方法。如图2所示，该方法包括：
步骤201、通过多目跟踪相机对含有标志点或编码点的标定器进行多个位置和多个姿态拍摄来获取多组第一图像，并选取相应的多目相机标定方法和多组第一图像进行计算出多目跟踪相机的内参数和外参数。
具体地，本公开实施例采用多目相机的跟踪仪实现对扫描头的高精度、稳定性地位姿检测，以达到高精度、高稳定性地跟踪扫描测量。
示例性的，基于多目跟踪相机的跟踪扫描测量如图3所示的多目跟踪相机由3个跟踪相机10构成。
具体地，多目跟踪仪标定主要是对多目跟踪相机内外参数进行标定，标定参数主要包含对多目跟踪相机的内参数Ki,(i＝0,1,…,N-1)，多目跟踪相机的外参数Riti,(i＝0,1,…,N-1)。该过程可通过对标定器(含有标志点或编码点的标准器具)多个位置和姿态进行拍摄来获取多组图像，并选取相应的多目跟踪相机的标定方法(比如，使用4点直杆或者11点直杆对多目跟踪相机进行标定，或者使用大范围的大理石平面对多目跟踪相机进行标定)计算出多目跟踪相机的内参数和外参数。
步骤202、通过扫描头相机对含有标志点或编码点的标定器进行多个位置拍摄来获取多组第二图像，并选取相应的相机标定方法和多组第二图像进行计算出扫描头相机的内参数和外参数。
步骤203、计算多个激光线发射面在扫描头坐标系下的数学表达式和计算扫描头外部框架坐标系与扫描头坐标系之间的刚体转换关系。
具体地，扫描头***标定主要包含扫描头相机内外参数标定和扫描头激光线标定，扫描头相机内外参数标定可通过对标定器拍摄多个位置计算获取多组第二图像，并选取相应的相机标定方法和所述多组第二图像进行计算出扫描头相机的内参数和外参数。
具体地，扫描头激光线标定是计算多个激光线发射面在扫描头坐标系下的数学表达式，即激光面的数学表达式根据激光面的特性可选择使用平面方程和二次曲面方程表述，平面方程如公式(1)所示，二次曲面方程如公式(2)所示：
ax+by+cz+d＝0  (1)
Ax2+By2+Cz2+Dxy+Exz+Fyz+Gx+Hy+Iz+J＝0  (2)
其中，a、b、c和d为平面方程参数，(x、y、z)为三维点坐标；A、B、C、D、E、F、G、H、I和J为二次曲面方程参数。
具体地，计算扫描头外部框架坐标系与扫描头坐标系之间的刚体转换关系，即手眼标定，即扫描头坐标系Pscan与外部连接框架坐标系PFrame之间转换关系，如公式(3)所示：
PScan＝R*PFrame+t  (3)
其中，Pscan为点云在扫描头坐标系下的坐标，PFrame为点云在框架坐标系下的坐标，R和t为框架坐标系转换到扫描头坐标系下的旋转矩阵和平移向量。
可以理解的是，步骤201-步骤203的执行顺序可以根据应用场景需要选择设置。
步骤204、基于每个跟踪相机采集的图像，获取标志点的像素坐标和长短半轴，基于长短半轴从N个像素坐标中确定M个像素坐标对；其中，M为大于3的正整数，基于预设的三角测距原理分别对M个像素坐标对进行重建，得到至少三个有效标志点三维坐标。
步骤205、基于每个跟踪相机采集的图像，获取标志点的像素坐标、以及标志点平面与相机成像平面的夹角，基于夹角从N个像素坐标中确定M个像素坐标对；其中，M为大于3的正整数，基于预设的三角测距原理分别对M个像素坐标对进行重建，得到至少三个有效标志点三维坐标。
需要说明的是，在步骤203之后，可以执行步骤201或步骤202，步骤201-步骤202的执行顺序可以根据实际情况确定，图2中仅为示例。
步骤206、基于至少三个有效标志点三维坐标和每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标进行计算，得到扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。
步骤207、基于扫描头获取扫描数据，基于扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量和扫描数据进行计算，得到跟踪扫描测量数据。
具体地，多目跟踪相机对扫描头位姿检测，多目跟踪相机中至少2个相机检测到的标志点为有效标志点，有效标志点的数量至少为3，通过标志点可计算出扫描头坐标系与跟踪仪坐标系的位置关系，如式(4)所示：
PTracker＝RFS*PScan+tFS  (4)
其中，PTracker为点云在跟踪仪坐标系下的坐标，RFS、tFS为扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。
具体地，多目跟踪相机在对扫描头位姿检测时，即通过采集扫描头外部框架上粘贴的标志点以及对其进行识别、定位、重建等操作，获取标志点的三维坐标。标志点的信息主要包含其中心(圆形时比如圆心)在各相机采集图像上的像素坐标(ui，vi)，i＝0，1，2...N-1和长短半轴(ai，bi)，i＝0，1，2...N-1(N为相机的个数)、三维坐标P(x，y，z)及所在平面的单位法向量N(nx，ny，nz)。
通常情况下，在已知两图像中标志点像素坐标(ui，vi)，i＝0，1，根据三角测距原理即可获取当前标志点三维坐标。多目相机可以根据标志点平面与相机成像平面的夹角αi，i＝0，1，2...N-1选取最佳的相机重建组合(比如选择夹角越小的相机组合重建)，或者可根据反光标志点图像中的长短轴比值βi＝ai/bi，i＝0，1，2...N-1接近1或者较小者的相机组合进行重建，从而提高了反光标志点重建的可靠性和精度，保障了跟踪仪对扫描头姿态的定位精度。
进一步地，扫描头在完成标定的情况下，计算当前位置下的结构光重建的点云数据，扫描测量数据坐标系对齐，即将获取的测量数据通过公式(4)中获取的扫描头位姿转换到跟踪仪坐标系下。
进一步地，点云后处理，比如对跟踪仪坐标系下的扫描测量数据进行点云优化和网格化等处理并输出数据结果。
由此，可以实现多目跟踪扫描测量***的标定和实现单帧扫描数据坐标对齐(实时扫描测量过程)，以及实现点云数据的处理并导出数据。
本公开实施例的扫描头位姿检测方法，通过采用基于多目跟踪相机(多于2个相机)的跟踪定位方式能够保障对扫描头的定位精度和稳定性，从而得到更高质量的扫描测量数据结果，有效解决了传统的基于双目相机的跟踪扫描***测量精度不高的问题，同时增加了对扫描头跟踪定位的有效视场区域，提高了工作效率。
图4为本公开实施例提供的一种扫描头位姿检测装置的结构示意图，该装置可由软件和/或硬件实现，一般可集成在电子设备中。如图4所示，该装置包括：
扫描处理模块301，用于基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标；其中，N为大于2的正整数；
计算模块302，用于基于所述至少三个有效标志点三维坐标和每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标进行计算，得到扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。
可选的，所述扫描处理模块301具体用于：
基于每个所述跟踪相机采集的图像，获取标志点的像素坐标和长短半轴；
基于所述长短半轴从N个像素坐标中确定M个像素坐标对；其中，M为大于3的正整数；
基于预设的三角测距原理分别对所述M个像素坐标对进行重建，得到所述至少三个有效标志点三维坐标。
可选的，所述扫描处理模块301具体用于：
基于每个所述跟踪相机采集的图像，获取标志点的像素坐标、以及标志点平面与相机成像平面的夹角；
基于所述夹角从N个像素坐标中确定M个像素坐标对；其中，M为大于3的正整数；
基于预设的三角测距原理分别对所述M个像素坐标对进行重建，得到所述至少三个有效标志点三维坐标。
可选的，所述装置，还包括：
获取模块，用于基于扫描头获取扫描数据；
处理模块，用于基于所述扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量和所述扫描数据进行计算，得到跟踪扫描测量数据。
可选的，所述装置还包括标定模块，用于：
通过所述N个跟踪相机对含有标志点或编码点的标定器进行多个位置和多个姿态拍摄来获取多组第一图像，并选取相应的N个相机标定方法和所述多组第一图像进行计算出所述N个跟踪相机的内参数和外参数；
通过扫描头相机对含有标志点或编码点的标定器进行多个位置拍摄来获取多组第二图像，并选取相应的相机标定方法和所述多组第二图像进行计算出所述扫描头相机的内参数和外参数；
计算多个激光线发射面在扫描头坐标系下的数学表达式；
计算扫描头外部框架坐标系与扫描头坐标系之间的刚体转换关系。
本公开实施例所提供的扫描头位姿检测装置可执行本公开任意实施例所提供的扫描头位姿检测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现本公开任意实施例所提供的扫描头位姿检测方法。
图5为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。下面具体参考图5，其示出了适于用来实现本公开实施例中的电子设备400的结构示意图。本公开实施例中的电子设备400可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图5示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，电子设备400可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)402中的程序或者从存储装置408加载到随机访问存储器(RAM)403中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中，还存储有电子设备400操作所需的各种程序和数据。处理装置401、ROM 402以及RAM403通过总线404彼此相连。输入/输出(I/O)接口405也连接至总线404。
通常，以下装置可以连接至I/O接口405：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置406；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置407；包括例如磁带、硬盘等的存储装置408；以及通信装置409。通信装置409可以允许电子设备400与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图5示出了具有各种装置的电子设备400，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置409从网络上被下载和安装，或者从存储装置408被安装，或者从ROM 402被安装。在该计算机程序被处理装置401执行时，执行本公开实施例的扫描头位姿检测方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
在一些实施方式中，客户端、服务器可以利用诸如HTTP(Hyper Text TransferProtocol，超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)，广域网(“WAN”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络(例如，ad hoc端对端网络)，以及任何当前已知或未来研发的网络。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标；其中，N为大于2的正整数；基于至少三个有效标志点三维坐标和每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标进行计算，得到扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上***(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行***、装置或设备使用或与指令执行***、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体***、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供了一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现如本公开提供的任一所述的扫描头位姿检测方法。
根据本公开的一个或多个实施例，本公开提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行如本公开提供的任一所述的扫描头位姿检测方法。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (10)

1.一种扫描头位姿检测方法，其特征在于，包括：
基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标；其中，N为大于2的正整数；
基于所述至少三个有效标志点三维坐标和每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标进行计算，得到扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。
2.根据权利要求1所述的扫描头位姿检测方法，其特征在于，所述基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标，包括：
基于每个所述跟踪相机采集的图像，获取标志点的像素坐标和长短半轴；
基于所述长短半轴从N个像素坐标中确定M个像素坐标对；其中，M为大于3的正整数；
基于预设的三角测距原理分别对所述M个像素坐标对进行重建，得到所述至少三个有效标志点三维坐标。
3.根据权利要求1所述的扫描头位姿检测方法，其特征在于，所述基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标，包括：
基于每个所述跟踪相机采集的图像，获取标志点的像素坐标、以及标志点平面与相机成像平面的夹角；
基于所述夹角从N个像素坐标中确定M个像素坐标对；其中，M为大于3的正整数；
基于预设的三角测距原理分别对所述M个像素坐标对进行重建，得到所述至少三个有效标志点三维坐标。
4.根据权利要求1所述的扫描头位姿检测方法，其特征在于，还包括：
基于扫描头获取扫描数据；
基于所述扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量和所述扫描数据进行计算，得到跟踪扫描测量数据。
5.根据权利要求1所述的扫描头位姿检测方法，其特征在于，还包括：
通过所述N个跟踪相机对含有标志点或编码点的标定器进行多个位置和多个姿态拍摄来获取多组第一图像，并选取相应的N个相机标定方法和所述多组第一图像进行计算出所述N个跟踪相机的内参数和外参数；
通过扫描头相机对含有标志点或编码点的标定器进行多个位置拍摄来获取多组第二图像，并选取相应的相机标定方法和所述多组第二图像进行计算出所述扫描头相机的内参数和外参数；
计算多个激光线发射面在扫描头坐标系下的数学表达式；
计算扫描头外部框架坐标系与扫描头坐标系之间的刚体转换关系。
6.一种扫描头位姿检测装置，其特征在于，包括：
扫描处理模块，用于基于N个跟踪相机对扫描头外部框架上的标志点进行跟踪扫描处理，得到至少三个有效标志点三维坐标；其中，N为大于2的正整数；
计算模块，用于基于所述至少三个有效标志点三维坐标和每个有效标志点在框架坐标系下的基准坐标进行计算，得到扫描仪坐标系转换到跟踪仪坐标系的旋转矩阵和平移向量。
7.根据权利要求6所述的扫描头位姿检测装置，其特征在于，所述扫描处理模块，具体用于：
基于每个所述跟踪相机采集的图像，获取标志点的像素坐标和长短半轴；
基于所述长短半轴从N个像素坐标中确定M个像素坐标对；其中，M为大于3的正整数；
基于预设的三角测距原理分别对所述M个像素坐标对进行重建，得到所述至少三个有效标志点三维坐标。
8.根据权利要求6所述的扫描头位姿检测装置，其特征在于，所述扫描处理模块，具体用于：
基于每个所述跟踪相机采集的图像，获取标志点的像素坐标、以及标志点平面与相机成像平面的夹角；
基于所述夹角从N个像素坐标中确定M个像素坐标对；其中，M为大于3的正整数；
基于预设的三角测距原理分别对所述M个像素坐标对进行重建，得到所述至少三个有效标志点三维坐标。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述权利要求1-5中任一所述的扫描头位姿检测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-5中任一所述的扫描头位姿检测方法。
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