移动手持设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种移动手持设备，包括：显示单元，用于显示实时图像数据；摄像单元，用于拍摄二维图像数据；测距单元，用于测量移动手持设备与拍摄对象之间的三维轮廓距离数据；MEMS加速度计，用于记录移动手持设备在多个方向上的运动轨迹数据；处理单元，用于从摄像单元、三维测距单元和MEMS加速度计接收相应的数据，对接收的数据进行处理，并在显示单元上实时显示处理后的数据；以及存储单元，用于存储与处理单元的操作有关的数据。本发明专利技术还公开了一种利用移动手持设备拍摄三维环境的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种便携式设备，具体涉及一种具有三维激光扫描功能的。
技术介绍
Leica测距仪仅能够利用TOF(激光飞行时间)技术测量单个点的距离。Riegl三维扫描仪的体积很大，因而不能够集成到移动手持设备中。现有技术中存在一种车载移动三维扫描仪，但是不能进行全方位带抖动补偿的三维扫描，并且缺乏在线更新辅助扫描功能。随着MEMS技术的发展，Fraunhofer IPMS于2009年开发出以超便携蜂窝电话为目标市场的MEMS扫描模块。利用该模块，能够使用移动设备来实现三维扫描。但如果没有三脚架，由于扫描时间长达若干秒，便携式手持扫描仪无法在远距离进行精确的三维扫描。 因此，需要一种对扫描期间手持抖动进行补偿的技术。MEMS加速度计能够检测终端微小的倾斜角和加速度，因而可以解决上述问题。苹果(Apple)公司已经在其产品iPhone中使用了 MEMS加速度计，并用其实现手机屏幕的自动旋转，例如横向宽屏浏览视频和网页，纵向竖屏打电话发短信。该功能现已成为各种触摸屏智能手机的必选特性。现代社会更需要一种具有精确的三维扫描能力的移动手持设备，能够用于快速简单的地面三维建模。其可能的应用例如具有本地三维环境扫描能力的在线更新的Google Earth SketchUp、民用建筑的快速核查、数字图像的三维增强、交通事故现场快速的三维建模、使用三维环境检测并与在线三维地图进行比较的车辆导航系统，等等。然而，现有的解决方案或体积过大，或过于昂贵，以至于无法集成到移动手持设备中。简单的单点测距仪也无法解决该问题，因为单束激光需要旋转MEMS棱镜才能获得每秒数千个点距离数据，这既增加了体积也限制了速度；而Fraunhofer扫描模块则采取阵列方式读取距离数据，解决了以上问题。但是，激光三维扫描阵列模块也存在缺点，由于扫描时间相对较长(若干秒)，手持设备的随机微小抖动会严重影响远距离物体的三维建模精度。
技术实现思路
因此，为了解决上述问题，本专利技术提出了一种移动手持设备和相应的方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种移动手持设备，包括显示单元，用于显示实时图像数据；摄像单元，用于拍摄二维图像数据；测距单元，用于测量移动手持设备与拍摄对象之间三维轮廓距离数据；MEMS加速度计，用于记录移动手持设备在多个方向上的运动轨迹数据；处理单元，用于从摄像单元、测距单元和MEMS加速度计接收相应的数据，对接收的数据进行处理，并在显示单元上实时显示处理后的数据；以及存储单元，用于存储与处理单元的操作有关的数据。优选地，处理单元根据来自MEMS加速度计的运动轨迹数据对测距单元的距离测量进行补偿。优选地，所述多个方向包括俯仰、倾斜、前、后、左、右、上、下方向。优选地，摄像单元的焦点可以由移动手持设备自动选取或由移动手持设备的用户手动选取。例如，通过具有触摸功能的显示单元来选取焦点。优选地，测距单元由MEMS激光器和MEMS接收阵列组成。优选地，移动手持设备还包括定位单元，用于提供移动手持设备的地点信息和方向信息。优选地，移动手持设备还包括通信单元，用于将拍摄结果传输到特定的地理信息系统或者从该地理信息系统下载与拍摄背景有关的三维环境数据。优选地，移动手持设备包括移动电话、个人数字助理或车载GPS设备。根据本专利技术的另一方面，提供了一种利用移动手持设备拍摄三维环境的方法，包括选取拍摄的焦点；测量移动手持设备与拍摄对象之间三维轮廓距离数据；进行拍摄并记录移动手持设备在多个方向上的运动轨迹数据；对拍摄的数据和测量的距离数据进行处理，并实时显示处理后的数据。优选地，该方法还包括根据运动轨迹数据对测量的距离数据进行补偿。优选地，所述多个方向包括俯仰、倾斜、前、后、左、右、上、下方向。优选地，拍摄的焦点可以由移动手持设备自动选取或由移动手持设备的用户手动选取。优选地，该方法还包括提供移动手持设备的地点信息和方向信息。优选地，该方法还包括将拍摄结果传输到特定的地理信息系统，或者从该地理信息系统下载与拍摄背景有关的三维环境数据。在本专利技术的一个优选实施例中，使用内置MEMS距离扫描模块进行三维距离测量， 并使用MEMS加速度计进行手的抖动的检测和调整以及自动关联。如果需要，还可以将移动 GPS与电子罗盘功能相结合，以提供快速的三维模型生成。用户可以缓慢地移动其移动手持设备，以相对高的三维精度来扫描大的范围。这对于建筑物和周围环境的三维扫描来说非常有效。然后，用户可以存储或处理所得数据以提供网络上的地理服务，如Google Earth SketchUp。对于汽车业来说，本专利技术的设备可以安装在车辆前部，并能够在可视范围较小的夜间快速扫描道路情况。而对于保险公司，本专利技术的设备使得交通小事故的快速三维建模与理赔成为可能。附图说明通过下文结合附图的详细描述，本专利技术的上述和其他特征将会变得更加明显，其中图IA示出了根据本专利技术一个实施例的移动手持设备的示意性侧视图；图IB示出了根据本专利技术一个实施例的移动手持设备的示意性后视图；图2示出了根据本专利技术一个实施例的移动手持设备的功能框图；图3示出了根据本专利技术一个实施例的三维激光扫描方法的流程图；图4示出了根据本专利技术的抖动补偿的示意图5A至5D示出了根据本专利技术的移动手持设备的一个示例应用的场景图；以及图6示出了移动手持设备可能在多个方向上发生移动的示意图。具体实施例方式下面，通过结合附图对本专利技术的具体实施例的描述，本专利技术的原理和实现将会变得明显。应当注意的是，本专利技术不应局限于下文所述的具体实施例。另外需要说明，为了简便起见，附图中没有示出与本专利技术直接相关的公知组件。图IA示出了根据本专利技术一个实施例的移动手持设备100的示意性侧视图。图IB 示出了该移动手持设备的示意性后视图。具体地，移动手持设备100包括MEMS加速度计 10UMEMS激光器102、MEMS接收阵列103、CM0S摄像机104(由于角度关系，图IA中未示出该元件而在图IB中示出)和屏幕107。在实际操作中，当CMOS摄像机104开启时，首先可以由CMOS摄像机104自动选取焦点或者由用户手动地选取焦点(例如采用具有触摸功能的屏幕107)。当焦点确定后， MEMS激光器102发出激光束106来探测焦点处的目标105，MEMS接收阵列103接收反射的激光束以确定移动手持设备100相对于焦点的距离(相当于测距仪)。在CMOS摄像机104 进行三维拍摄的同时，MEMS加速度计101可以记录移动手持设备在多个方向上的运动轨迹数据。具体地，例如参考图6所示，移动手持设备可能发生转动(在俯仰、倾斜方向)和平移(在前、后、左、右、上、下方向)。由于三维拍摄的时间较长，因此MEMS加速度计101会记录若干秒的运动轨迹数据。这些运动轨迹数据和上文所述的与焦点的距离将用作对手的抖动的补偿的基本参数。下文结合附图2来详细描述示例移动手持设备中的各个组件以及相应的功能。图2示出了根据本专利技术一个实施例的移动手持设备200的功能框图。从图2可以看出，移动手持设备200包括摄像单元202、测距单元204、MEMS加速度计206、处理单元 208、存储单元210和显示单元212。可选地，当移动手持设备200是无线电话时，移动手持设备200还可以包括AGPS定位单元214和通信单元216。摄像单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种移动手持设备，包括：显示单元，用于显示实时图像数据；摄像单元，用于拍摄二维图像数据；测距单元，用于测量移动手持设备与拍摄对象之间三维轮廓距离数据；ＭＥＭＳ加速度计，用于记录移动手持设备在多个方向上的运动轨迹数据；处理单元，用于从摄像单元、测距单元和ＭＥＭＳ加速度计接收相应的数据，对接收的数据进行处理，并在显示单元上实时显示处理后的数据；以及存储单元，用于存储与处理单元的操作有关的数据。

【技术特征摘要】
1.一种移动手持设备，包括 显示单元，用于显示实时图像数据； 摄像单元，用于拍摄二维图像数据；测距单元，用于测量移动手持设备与拍摄对象之间三维轮廓距离数据； MEMS加速度计，用于记录移动手持设备在多个方向上的运动轨迹数据； 处理单元，用于从摄像单元、测距单元和MEMS加速度计接收相应的数据，对接收的数据进行处理，并在显示单元上实时显示处理后的数据；以及存储单元，用于存储与处理单元的操作有关的数据。2.如权利要求1所述的移动手持设备，其中，所述处理单元根据来自MEMS加速度计的运动轨迹数据对测距单元的距离测量进行补偿。3.如权利要求1或2所述的移动手持设备，其中，所述多个方向包括俯仰、倾斜、前、后、 左、右、上、下方向。4.如权利要求1或2所述的移动手持设备，其中，摄像单元的焦点可以由移动手持设备自动选取或由移动手持设备的用户手动选取。5.如权利要求1或2所述的移动手持设备，其中，所述显示单元具有触摸功能。6.如权利要求1或2所述的移动手持设备，其中，所述测距单元由MEMS激光器和MEMS 接收阵列组成。7.如权利要求1或2所述的移动手持设备，还包括 定位单元，用于提供移动手持设备的地点信息和方向信息。8.如权利要求7所述的移动手持设备，还包括通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：白洋政，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯，
类型：发明
国别省市：FR