在操作推土機(jī)的同時(shí)測(cè)量和繪制地形的方法和控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在操作推土機(jī)的同時(shí)測(cè)量和繪制地形的方法和控制系統(tǒng)。推土機(jī)(1)包括：驅(qū)動(dòng)單元，包括一組驅(qū)動(dòng)輪；電機(jī)，與驅(qū)動(dòng)輪中的至少一個(gè)連接以提供推土機(jī)的可移動(dòng)性；鏟刀，改變地形的表面；至少一個(gè)相機(jī)，拍攝環(huán)境的圖像，以已知方式相對(duì)于推土機(jī)設(shè)置并且對(duì)準(zhǔn)；控制和處理單元，所述方法包括：將推土機(jī)在地形中移動(dòng)，同時(shí)通過(guò)用至少一個(gè)相機(jī)拍攝地形片段的圖像序列使得圖像序列中的至少兩個(gè)圖像覆蓋地形中的大量相同點(diǎn)來(lái)生成圖像數(shù)據(jù)的集合，地形片段是在移動(dòng)的同時(shí)由至少一個(gè)相機(jī)的各個(gè)位置處的所述相機(jī)的視場(chǎng)限定的，向圖像數(shù)據(jù)的集合應(yīng)用同時(shí)定位和繪制算法或立體攝影測(cè)量算法，從而推導(dǎo)地形數(shù)據(jù)，通過(guò)向地形數(shù)據(jù)應(yīng)用絕對(duì)標(biāo)度信息來(lái)縮放點(diǎn)云。
【專利說(shuō)明】
在操作推土機(jī)的同時(shí)測(cè)量和繪制地形的方法和控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及包括至少一個(gè)相機(jī)的方法和控制系統(tǒng)，相機(jī)用于在正在移動(dòng)的推土機(jī)的幫助下生成地形信息。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如推土機(jī)的一般地理位置改變機(jī)器通常包括提供眾多功能的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和傳感器，用它們檢測(cè)并且避免障礙物并且將機(jī)器定位在地形中?，F(xiàn)有的系統(tǒng)主要被設(shè)計(jì)成向車輛的操作者提供地形信息，其中，該信息是通過(guò)監(jiān)測(cè)材料運(yùn)輸和工作周期而推導(dǎo)出的。
[0003]在US 5，964，298和US 5，925，085中得知使用用于確定鏟刀相對(duì)于工作地點(diǎn)的位置信息的定位系統(tǒng)的掘土機(jī)。在得知工作地點(diǎn)的指定的實(shí)際表面輪廓的情況下，重型推土機(jī)的駕駛員可見的顯示裝置顯示出工作地點(diǎn)地圖上的兩個(gè)表面輪廓之間的差別。位置系統(tǒng)允許將輪廓差別數(shù)據(jù)與當(dāng)前位置相關(guān)聯(lián)。
[0004]另外，在US5，646，844中得知以下方法:該方法從多個(gè)機(jī)器提供位置信息，這些位置信息被共用以生成公共的、經(jīng)動(dòng)態(tài)更新的地點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)表明機(jī)器的相對(duì)位置和實(shí)時(shí)的地點(diǎn)進(jìn)展。
[0005]此外，從US 2011/0169949和US 8，478，492中得知用于施工車輛的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括相機(jī)作為基本組件，相機(jī)觀察車輛上的器械并且確定其位置和取向。
[0006]這些系統(tǒng)共享地使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)中，用于將收集到的數(shù)據(jù)分派給位置記錄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種用于推土機(jī)的改進(jìn)型工作地點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用包括至少一個(gè)相機(jī)的控制系統(tǒng)，其中，推土機(jī)(特別地，推土機(jī)的鏟刀)以更有效且更精確地將地形成形的方式來(lái)移動(dòng)。
[0008]此外，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)型推土機(jī)，該推土機(jī)能夠在應(yīng)用推土過(guò)程的同時(shí)推導(dǎo)地形信息，以提供地形中的精確取向和定位。
[0009]本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供與各個(gè)地形片段的相對(duì)位置信息相關(guān)的地形狀況的有關(guān)信息。特別地，地形信息與絕對(duì)位置信息關(guān)聯(lián)和/或被提供到推土機(jī)的操作者。
[0010]本發(fā)明的其它目的是提供用于此推土機(jī)的相應(yīng)導(dǎo)航功能，以使推土機(jī)能夠自動(dòng)受控制地移動(dòng)。
[0011]此外，本發(fā)明的目的是在不需要操作者干預(yù)的情況下使用推土機(jī)，特別地，提供對(duì)推土機(jī)的自發(fā)控制。該目的還是指特別地通過(guò)使用地上地形信息來(lái)控制和導(dǎo)航推土機(jī)。
[0012]這些目的是通過(guò)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立權(quán)利要求書的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在從屬的專利權(quán)利要求中描述了進(jìn)一步以替代或有利方式開發(fā)本發(fā)明的特征。
[0013]本發(fā)明涉及一種在操作推土機(jī)的同時(shí)生成縮放(scaled)地形信息的方法，所述推土機(jī)包括:
[0014]?驅(qū)動(dòng)單元，其包括
[0015]□—組驅(qū)動(dòng)輪，其特別地是連續(xù)履帶的部分，以及
[0016]□電機(jī)，其與所述驅(qū)動(dòng)輪中的至少一個(gè)連接，以提供所述推土機(jī)的可移動(dòng)性，
[0017].鏟刀，其用于改變所述地形的表面，
[0018].至少一個(gè)相機(jī)，其用于拍攝環(huán)境的圖像，特別地所述地形的圖像，所述相機(jī)以已知方式相對(duì)于所述推土機(jī)設(shè)置并且對(duì)準(zhǔn)，以及
[0019]?控制和處理單元，
[0020]其中，所述方法包括:
[0021 ].將所述推土機(jī)在所述地形中移動(dòng)，同時(shí)通過(guò)用所述至少一個(gè)相機(jī)拍攝地形片段的圖像序列使得所述圖像序列中的至少兩個(gè)圖像特別地連續(xù)圖像覆蓋所述地形中的大量相同點(diǎn)來(lái)生成圖像數(shù)據(jù)的集合，其中，所述地形片段是在移動(dòng)的同時(shí)由所述至少一個(gè)相機(jī)的各個(gè)位置處的所述相機(jī)的視場(chǎng)限定的，
[0022].并且向所述圖像數(shù)據(jù)的集合應(yīng)用
[0023]□同時(shí)定位和繪制(SLAM)算法或者
[0024]□立體攝影測(cè)量算法
[0025]從而推導(dǎo)出地形數(shù)據(jù)，所述地形數(shù)據(jù)包括
[0026]□點(diǎn)云，其代表拍攝的所述地形，以及
[0027]□位置數(shù)據(jù)，其與所述地形中的所述推土機(jī)的相對(duì)位置相關(guān)，以及
[0028].通過(guò)向所述地形數(shù)據(jù)應(yīng)用絕對(duì)標(biāo)度信息來(lái)縮放所述點(diǎn)云，特別地，縮放所述位置數(shù)據(jù)。
[0029]所述位置數(shù)據(jù)與地形中的推土機(jī)的實(shí)際(相對(duì))位置相關(guān)。拍攝的地形片段中的每個(gè)與推土機(jī)的各個(gè)位置相關(guān)，因?yàn)橛糜谂臄z這各個(gè)圖像的相機(jī)的姿勢(shì)是已知的并且能從圖像序列推導(dǎo)出推土機(jī)的相對(duì)位置。換句話講，所述地形數(shù)據(jù)可包括關(guān)于推土機(jī)的位置和拍攝的地形片段的位置的位置信息。
[0030]所述位置數(shù)據(jù)的縮放特別地將被理解為限定坐標(biāo)系中的相應(yīng)位置，S卩，根據(jù)位置來(lái)推導(dǎo)真實(shí)坐標(biāo)(x，y和z)。
[0031]此外，所述位置數(shù)據(jù)特別地與地形中的推土機(jī)的取向相關(guān)，因此可提供以推土機(jī)為參考的6DoF(六個(gè)自由度)信息。
[0032]同時(shí)定位和繪制(SLAM)是同時(shí)特別地基于環(huán)境內(nèi)的靜態(tài)特征或地標(biāo)構(gòu)建環(huán)境(地形)的地圖并且使用這個(gè)地圖來(lái)得到車輛(推土機(jī))的位置估計(jì)的過(guò)程。車輛依賴于自身的能力從通過(guò)安裝在推土機(jī)上的相機(jī)返回的數(shù)據(jù)中提取有用的導(dǎo)航信息。
[0033]收集地形信息的方法先開始推土機(jī)的未知位置并且沒有例如地形中的其位置或地標(biāo)位置的先驗(yàn)知識(shí)。
[0034]基于視覺的系統(tǒng)用于向SLAM算法提供數(shù)據(jù)來(lái)形成用于推土機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)。也被稱為可視SLAM(VSLAM)的這種技術(shù)使用相機(jī)進(jìn)行被動(dòng)感測(cè)，以得到低電力和動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)。使用圖像處理在相機(jī)獲取的圖像中定位特征，特別地，不同(連續(xù))圖像中的地形的相同點(diǎn)。
[0035]這些特征被輸入SLAM算法，SLAM算法然后能夠準(zhǔn)確地計(jì)算各特征的三維位置，因此特別地能夠隨著推土機(jī)圍繞地形移動(dòng)來(lái)開始創(chuàng)建三維地圖。該系統(tǒng)可創(chuàng)建其環(huán)境的地圖，同時(shí)使用該地圖來(lái)定位它本身。
[0036]推土機(jī)的相機(jī)可被實(shí)現(xiàn)為全景相機(jī)，S卩，提供圍繞至少一個(gè)軸的直至360°的視場(chǎng)的相機(jī)。此相機(jī)特別地通過(guò)特定光學(xué)器件(如同通過(guò)具有特定設(shè)計(jì)的鏡頭)來(lái)提供相當(dāng)大的視場(chǎng)和/或包括某種反射鏡用于將相機(jī)的初始視場(chǎng)分開和/或放大。特別地，全景相機(jī)包括用于提供直至360°的視場(chǎng)的拋物線或錐形的反射鏡。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施方式，通過(guò)從所述推土機(jī)的傳感器單元接收移動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)推導(dǎo)所述絕對(duì)標(biāo)度信息，所述傳感器單元提供關(guān)于通過(guò)移動(dòng)所述推土機(jī)所覆蓋的距離的信息，所述傳感器單元被設(shè)計(jì)為
[0038].傳感器，其用于檢測(cè)所述推土機(jī)的所述輪中的至少一個(gè)的轉(zhuǎn)數(shù)，和/或
[0039].距離測(cè)量單元，特別地，DISTO模塊，其用于通過(guò)發(fā)射激光并且接收被所述對(duì)象反射的激光來(lái)測(cè)量與對(duì)象的距離，和/或
[0040].測(cè)距相機(jī)，特別地，RIM相機(jī)，和/或[0041 ].慣性測(cè)量單元(BlU)，和/或
[0042]?接收單元，其用于
[0043]□全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號(hào)，和/或
[0044]□差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(DGNSS)信號(hào)。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施方式，通過(guò)拍攝所述地形中的已知外觀和/或位置的參考主體的參考圖像并且通過(guò)基于拍攝的參考圖像中的所述參考主體的外觀和特別地所述相機(jī)的已知放大比率進(jìn)行圖像處理推導(dǎo)絕對(duì)標(biāo)度信息來(lái)推導(dǎo)絕對(duì)標(biāo)度信息，特別地，其中，所述參考主體的尺寸、空間取向和/或形狀是預(yù)先已知的。
[0046]通過(guò)對(duì)地標(biāo)(參考對(duì)象)的相對(duì)觀察，根據(jù)本發(fā)明的方法，提供車輛位置的估計(jì)和地標(biāo)位置的估計(jì)的同時(shí)計(jì)算。在繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，車輛創(chuàng)建地標(biāo)的完整地圖并且使用這些來(lái)提供車輛位置的連續(xù)估計(jì)。通過(guò)跟蹤車輛和環(huán)境中的可識(shí)別特征(對(duì)象)之間的相對(duì)位置，可同時(shí)估計(jì)車輛的位置和特征的位置二者。在沒有關(guān)于推土車位置的外部信息的情況下，這個(gè)算法表現(xiàn)出具有在未知環(huán)境中進(jìn)行導(dǎo)航所必需工具的自發(fā)系統(tǒng)。
[0047]關(guān)于推土機(jī)生成的數(shù)據(jù)的處理，根據(jù)本發(fā)明，將所述圖像數(shù)據(jù)的集合和/或所述地形數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)，所述圖像數(shù)據(jù)的集合和/或所述地形數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中，其中，
[0048].所述推土機(jī)包括含數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)單元，和/或
[0049].用于控制所述推土機(jī)的遠(yuǎn)程控制單元包括含數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)單元，和/或
[0050].所述數(shù)據(jù)庫(kù)是通過(guò)數(shù)據(jù)云來(lái)實(shí)施的，特別地存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程服務(wù)器上，特別地，其中，
[0051]□基于所述同時(shí)定位和繪制(SLAM)算法或所述立體攝影測(cè)量算法，通過(guò)云計(jì)算用所述圖像數(shù)據(jù)推導(dǎo)所述地形數(shù)據(jù)，和/或
[0052]□通過(guò)云計(jì)算來(lái)執(zhí)行所述點(diǎn)云的縮放。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方式，
[0054]借助所述工作機(jī)器提供的網(wǎng)絡(luò)，特別地，分布式網(wǎng)絡(luò)，
[0055].將所述圖像數(shù)據(jù)和/或所述地形數(shù)據(jù)發(fā)送到位于所述地形中的其它工作機(jī)器，和/或
[0056].從位于所述地形中的其它工作機(jī)器接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)和/或地形數(shù)據(jù)
[0057]其中，各工作機(jī)器包括以下用途的裝置
[0058].用于處理所述圖像數(shù)據(jù)和/或地形數(shù)據(jù)，以更新當(dāng)前地形狀態(tài)和/或
[0059]?將所述圖像數(shù)據(jù)和所述地形數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)和/或
[0060]?發(fā)送和/或參考與所述地形中的其它工作機(jī)器的相對(duì)位置相關(guān)的位置數(shù)據(jù)。
[0061]作為工地上的各工作機(jī)器將它收集的地形數(shù)據(jù)發(fā)送到特定中央數(shù)據(jù)庫(kù)的替代方式，工作機(jī)器用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)互連，盡管至少一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以是沒有內(nèi)置于機(jī)器或車輛中的部分。這個(gè)聯(lián)網(wǎng)布置的主要優(yōu)點(diǎn)是，與網(wǎng)絡(luò)連接的所有工作機(jī)器-包括至少一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)-實(shí)時(shí)更新每個(gè)個(gè)體工作機(jī)器收集的地形信息。不同于集中式網(wǎng)絡(luò)，在此分布式網(wǎng)絡(luò)中，用于使所有點(diǎn)被更新的將連接的點(diǎn)的最少量是I個(gè)。這樣可一直保持至少一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，即使并非所有工作機(jī)器與它直接連接。然而，網(wǎng)絡(luò)不限于所描述的網(wǎng)絡(luò)類型。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的其它特定實(shí)施方式，從所述圖像數(shù)據(jù)的集合和/或從所述地形數(shù)據(jù)中提取代表至少一個(gè)指定地形片段的實(shí)際狀態(tài)的至少一個(gè)狀態(tài)參數(shù)。然后，將所述至少一個(gè)狀態(tài)參數(shù)與各個(gè)狀態(tài)下的預(yù)定閾值進(jìn)行比較，以及基于所述預(yù)定閾值和所述狀態(tài)參數(shù)的比較來(lái)推導(dǎo)構(gòu)造信息。
[0063]所述狀態(tài)參數(shù)特別地提供地形因子的群組中的至少一個(gè)地形因子，所述地形因子的群組包括至少以下的因子:
[0064]?所述地形的粒度，
[0065]?所述地形的質(zhì)地，
[0066]?所述地形的亮度或顏色，
[0067]?所述地形的濕度，
[0068]?所述地形的平坦度，
[0069].所述地形的體積，以及
[0070].所述地形的高度。
[0071]根據(jù)關(guān)于構(gòu)造信息的更特定實(shí)施方式，所述構(gòu)造信息特別地與相關(guān)推薦一起被提供到所述推土機(jī)的用戶，所述相關(guān)推薦關(guān)于相應(yīng)至少一個(gè)指定地形片段的建議的推土。
[0072]根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方式，基于所述地形數(shù)據(jù)，特別地，基于所述點(diǎn)云，移動(dòng)所述推土機(jī)和/或鏟刀，特別地，自動(dòng)移動(dòng)，其中，
[0073].所述地形數(shù)據(jù)代表拍攝的所述地形的至少一種實(shí)際形狀，
[0074].提供代表所述地形的目標(biāo)形狀的構(gòu)造數(shù)據(jù)，以及
[0075]?基于所述構(gòu)造數(shù)據(jù)來(lái)引導(dǎo)所述鏟刀，使得所述地形的實(shí)際形狀被轉(zhuǎn)移到目標(biāo)形狀。
[0076]特別地，所述推土機(jī)基于所述地形數(shù)據(jù)設(shè)置在所述地形中的指定位置和/或基于所述地形數(shù)據(jù)和所述構(gòu)造數(shù)據(jù)根據(jù)地形的指定形狀來(lái)引導(dǎo)所述鏟刀。
[0077]這個(gè)功能性提供了推土機(jī)的自主驅(qū)動(dòng)和/或推土機(jī)的鏟刀的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)。特別地，構(gòu)造數(shù)據(jù)被作為代表地面的至少一個(gè)指定形狀的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如，CAD數(shù)據(jù))來(lái)提供。優(yōu)選地，用一方面的指定數(shù)字地形模型和另一方面的連續(xù)創(chuàng)建和更新的數(shù)字地形3D模型(帶有海拔高度信息的數(shù)字地形地圖)推導(dǎo)構(gòu)造數(shù)據(jù)。
[0078]基于所述點(diǎn)云，特別地基于所述地形數(shù)據(jù)，特別地基于.通過(guò)其它工作機(jī)器收集的并且.借助網(wǎng)絡(luò)得到的所述地形數(shù)據(jù)，創(chuàng)建數(shù)字地形地圖，特別地，數(shù)字地形3D模型。
[0079]因此，本發(fā)明的以上方面還提供了基于推土機(jī)的至少一個(gè)相機(jī)收集的推導(dǎo)出的構(gòu)造信息來(lái)控制地形中的其它工作機(jī)器。
[0080]此外，根據(jù)本發(fā)明的推土機(jī)可包括確定其實(shí)際位置。為此，通過(guò)將拍攝的至少一個(gè)定位圖像的推導(dǎo)出的定位圖像數(shù)據(jù)與預(yù)先知道的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)確定推土機(jī)的位置。
[0081]特別地，確定推土機(jī)的位置，其中，用定位圖像數(shù)據(jù)，推導(dǎo)限定的特性集合(特別地，限定特性的各個(gè)幅度的各個(gè)值的集合)，并且將其與參考特性的集合(特別地，特性的相關(guān)參考值)進(jìn)行比較，所述參考特性的集合與預(yù)先知道的圖像數(shù)據(jù)相關(guān)，由于參考特性的各集合與地形中定義的位置相關(guān)聯(lián)，因此通過(guò)進(jìn)行該比較來(lái)推導(dǎo)地形中的推土機(jī)位置。
[0082]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，將識(shí)別到這些對(duì)象，將從數(shù)字地形圖中排除或減去這些對(duì)象，特別地，移動(dòng)對(duì)象，特別地，推土機(jī)的部分。
[0083]例如，在推土機(jī)自主移動(dòng)的同時(shí)，識(shí)別構(gòu)成所述推土機(jī)的路徑中，特別地所述推土機(jī)的推薦路徑中的障礙物的對(duì)象，由此自動(dòng)地避免所述推土機(jī)與識(shí)別到的對(duì)象發(fā)生碰撞。
[0084]識(shí)別還可應(yīng)用于將從所述數(shù)字地形地圖中排除或減去的對(duì)象，特別地，移動(dòng)對(duì)象，特別地，所述推土機(jī)本身的部分。
[0085]識(shí)別保持接收至少一個(gè)其它工作機(jī)器將提供的處理的地形片段，特別地，所述地形片段的當(dāng)前狀態(tài)，可致使借助網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)發(fā)送到所述至少一個(gè)其它工作機(jī)器，特別地，弓丨導(dǎo)所述至少一個(gè)其它工作機(jī)器在相應(yīng)地形片段中履行對(duì)應(yīng)的處理。
[0086]本發(fā)明還涉及一種用于推土機(jī)的控制系統(tǒng)，所述推土機(jī)包括至少驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元包括:一組驅(qū)動(dòng)輪，其特別地是連續(xù)履帶的部分；以及電機(jī)，其與所述驅(qū)動(dòng)輪中的至少一個(gè)連接，以提供所述推土機(jī)的可移動(dòng)性；以及鏟刀，其用于改變所述地形的表面，所述控制系統(tǒng)包括至少一個(gè)相機(jī)，其用于拍攝地形的圖像，所述相機(jī)以相對(duì)于所述推土機(jī)的已知方式設(shè)置并且對(duì)準(zhǔn)；以及控制和處理單元，其用于控制所述推土機(jī)。
[0087]此外，用于所述推土機(jī)的所述控制系統(tǒng)提供適于通過(guò)執(zhí)行分別地控制以下步驟來(lái)生成縮放地形信息的功能:
[0088]?在所述地形中移動(dòng)推土機(jī)的同時(shí)，同時(shí)通過(guò)用所述相機(jī)拍攝地形片段的圖像序列來(lái)生成圖像數(shù)據(jù)的集合，使得所述圖像序列中的至少兩個(gè)圖像特別地連續(xù)圖像覆蓋所述地形中的大量相同點(diǎn)，其中，所述地形片段是在移動(dòng)的同時(shí)在所述相機(jī)的各個(gè)位置處由所述相機(jī)的視場(chǎng)區(qū)域限定的，
[0089].向所述圖像數(shù)據(jù)的集合應(yīng)用
[0090]□同時(shí)定位和繪制(SLAM)算法或者
[0091]□立體攝影測(cè)量算法
[0092]從而推導(dǎo)出地形數(shù)據(jù)，所述地形數(shù)據(jù)包括
[0093]□點(diǎn)云，其代表拍攝的所述地形，以及
[0094]□位置數(shù)據(jù)，其與所述地形中的所述推土機(jī)的相對(duì)位置相關(guān)，以及
[0095]?通過(guò)向地形數(shù)據(jù)應(yīng)用絕對(duì)標(biāo)度信息來(lái)縮放所述點(diǎn)云，特別地，縮放位置數(shù)據(jù)。
[0096]特別地，用于推土機(jī)的所述控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成，使得能通過(guò)所述控制系統(tǒng)由所述推土機(jī)執(zhí)行如上所列出的方法，特別地，其中，通過(guò)所述控制和處理單元來(lái)提供所述方法的執(zhí)行。
[0097]特別地，所述控制系統(tǒng)包括
[0098]?計(jì)數(shù)傳感器，其用于對(duì)所述推土機(jī)的所述輪特別地至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述計(jì)數(shù)傳感器提供所述絕對(duì)標(biāo)度信息，和/或
[0099].距離測(cè)量單元，特別地，DISTO模塊，其用于通過(guò)發(fā)射激光并且接收被所述對(duì)象反射的激光來(lái)測(cè)量與對(duì)象的距離，和/或
[0100].測(cè)距相機(jī)，特別地，RIM相機(jī)，和/或
[0101]?旋轉(zhuǎn)裝置，其用于旋轉(zhuǎn)所述相機(jī)，使得所述相機(jī)能在指定方向上對(duì)準(zhǔn)，以便拍攝提供所述絕對(duì)標(biāo)度信息的地形片段或參考主體，和/或
[0102].至少一個(gè)傾斜傳感器，特別地，陀螺儀，和/或
[0103].羅盤，和/或
[0104].至少一個(gè)廓線儀，和/或
[0105].至少一個(gè)掃描儀，和/或
[0106].至少一個(gè)慣性傳感器，其將設(shè)置在所述鏟刀上，和/或
[0107]?接收單元，其用于
[0108]□全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號(hào)，和/或[0?09] □差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(DGNSS)信號(hào)。
[0110]此外，所述控制系統(tǒng)特別地包括:顯示器，其用于向所述推土機(jī)的操作者展示用于改變所述地形的推薦，和/或控制裝置，其用于控制所述推土機(jī)的路徑和/或所述鏟刀的位置。
[0111]此外，本發(fā)明涉及一種具有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令用于特別地當(dāng)在根據(jù)以上描述的控制系統(tǒng)上運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令時(shí)控制并且執(zhí)行以上方法。
【附圖說(shuō)明】
[0112]以下，參照附圖中示意性示出的工作示例，僅僅以舉例的方式，更詳細(xì)地描述或說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置。具體地，
[0113]圖1a示出包括相機(jī)和控制單元的根據(jù)本發(fā)明的推土機(jī)；
[0114]圖1b示出包括兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)的相機(jī)和控制單元的根據(jù)本發(fā)明的其它推土機(jī)；
[0115]圖1c示出包括兩個(gè)對(duì)向的相機(jī)和控制單元的根據(jù)本發(fā)明的其它推土機(jī)；
[0116]圖1d示出包括四個(gè)相機(jī)和控制單元的根據(jù)本發(fā)明的其它推土機(jī)；
[0117]圖2a示出從空間透視看的根據(jù)圖1a的推土機(jī)；
[0118]圖2b示出從空間透視看的根據(jù)圖1b的推土機(jī)；
[0119]圖2c示出從空間透視看的根據(jù)圖1c的推土機(jī)；
[0120]圖2d示出從空間透視看的根據(jù)圖1d的推土機(jī)；
[0121]圖3示出從空間透視看的工作地點(diǎn)，包括具有整體數(shù)據(jù)庫(kù)的中間站和工作機(jī)器(特別地，推土機(jī))，中間站和工作機(jī)器建立了用于交換圖像數(shù)據(jù)和/或地形數(shù)據(jù)的分布式網(wǎng)絡(luò)。
【具體實(shí)施方式】
[0122]圖1a示出具有控制系統(tǒng)的推土機(jī)I，該控制系統(tǒng)包括相機(jī)2和控制單元3。推土機(jī)還包括鏟刀4和帶有輪子6的連續(xù)履帶5。相機(jī)2具有視場(chǎng)7并且附接到推土機(jī)I的前方，用于在推土機(jī)正在地形中移動(dòng)的同時(shí)，拍攝地形(環(huán)境)的圖像(生成圖像數(shù)據(jù)的集合)。相機(jī)2基本上指向推土機(jī)I的前方。相機(jī)2被設(shè)置用于拍攝地形的圖像序列，其中，選擇用于拍攝圖像的速率(幀/秒)，使得兩個(gè)(連續(xù))圖像覆蓋地形中的大量相同點(diǎn)，g卩，幀速率特別地能根據(jù)推土機(jī)I的速率來(lái)調(diào)節(jié)。
[0123]在進(jìn)行推土或駕駛到下一個(gè)工作的同時(shí)連續(xù)改變推土機(jī)I的位置(和取向)并且相機(jī)2的位置(和取向)也正在改變時(shí)，拍攝的各圖像覆蓋不同的地形片段。拍攝的地形片段因此是由相機(jī)7的各個(gè)姿勢(shì)和視場(chǎng)區(qū)域來(lái)限定的。
[0124]通過(guò)對(duì)控制和處理單元3執(zhí)行相應(yīng)算法，基于一系列(連續(xù))圖像來(lái)執(zhí)行SLAM(同時(shí)定位和繪制)。處理單元3可與推土機(jī)I的控制單元3形成一體或者可被實(shí)施為從推土機(jī)接收數(shù)據(jù)(借助無(wú)線通信)并且將處理后的數(shù)據(jù)或控制信號(hào)提供到推土機(jī)I的遠(yuǎn)程單元(未示出)，例如，控制和處理單元3與推土機(jī)I的遠(yuǎn)程或現(xiàn)場(chǎng)控制器(未示出)形成一體。通過(guò)應(yīng)用SLAM算法來(lái)產(chǎn)生地形數(shù)據(jù)。中央數(shù)據(jù)庫(kù)8(未示出)例如可包括這種遠(yuǎn)程單元、遠(yuǎn)程控制器或現(xiàn)場(chǎng)控制器。
[0125]在執(zhí)行SLAM算法的背景下，用圖像數(shù)據(jù)的集合(拍攝的圖像)來(lái)計(jì)算點(diǎn)云形式的地形的表面的空間表示(地形數(shù)據(jù))，例如，3D模型。另選地，-因?yàn)槔L制和定位的原理對(duì)應(yīng)于SLAM原理-也位于本發(fā)明的范圍內(nèi)，可通過(guò)定義的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)(SfM)算法來(lái)進(jìn)行這個(gè)計(jì)算，其中，該算法可以是用代碼存儲(chǔ)的程序的部分。SLAM或SfM算法可以基于帶有觀察源的透射或仿射相機(jī)投影模型，這些觀察源包括圖像對(duì)、圖像元組和/或視頻序列、和諸如稀疏特征對(duì)應(yīng)性、稠密光流場(chǎng)、線或曲線、或沒有從圖像中提取任何標(biāo)記的直接SfM技術(shù)的標(biāo)記類型。
[0126]在本發(fā)明的背景下，SLAM和SfM將被認(rèn)為是用于生成地形信息的等同方法。
[0127]例如，描述了包括以下步驟的以下算法:發(fā)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)集合的至少一些圖像中的多個(gè)圖像對(duì)應(yīng)性(地形中的相同點(diǎn))。這是使用諸如SIFT、SURF、BRISK、BRIEF等的特征檢測(cè)和匹配算法來(lái)進(jìn)行。另選地，就視頻序列而言，可針對(duì)各視頻幀使用跟蹤算法來(lái)發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)性。可使用例如Kanade-Lucas-Tomasi (KLT)特征跟蹤器或其它跟蹤算法來(lái)進(jìn)行跟蹤。
[0128]使用一對(duì)連續(xù)圖像，在本地坐標(biāo)系中確定相對(duì)相機(jī)姿勢(shì)(S卩，位置和取向)。算法使用魯棒搜索來(lái)發(fā)現(xiàn)這對(duì)圖像的相機(jī)2的3D平移和旋轉(zhuǎn)，例如，第二圖像相對(duì)于第一圖像的相對(duì)位置和取向。根據(jù)這些位置，使用前方交會(huì)法計(jì)算這兩個(gè)圖像中看到的所有特征的3D位置。這樣提供了這兩個(gè)初始圖像(幀)的3D點(diǎn)的集合和位置和取向。
[0129]在下一個(gè)步驟中，在現(xiàn)有的重構(gòu)中添加額外圖像(幀)。通過(guò)使用已經(jīng)重構(gòu)的3D點(diǎn)，可使用后方交會(huì)來(lái)計(jì)算在拍攝圖像期間相機(jī)2呈現(xiàn)的位置和取向。在添加新圖像之后，使用重構(gòu)幀中的所有測(cè)量來(lái)精煉3D點(diǎn)的位置。
[0130]特別地，作為最終或中間步驟，使用光束平差法來(lái)精煉整體解決方案。算法的這個(gè)部分是重新投影誤差的非線性最小平方極小化。這樣將優(yōu)化所有相機(jī)位置和所有3D點(diǎn)的位置和取向。
[0131]如果記錄包含同一位置的多個(gè)圖像，例如，當(dāng)推土機(jī)停止移動(dòng)時(shí)，將來(lái)自同一位置的這些圖像匹配。這樣將增大整體準(zhǔn)確度。
[0132]另選地，可使用其它SLAM算法來(lái)恢復(fù)相機(jī)2的位置和取向。為了進(jìn)一步加速進(jìn)程，在記錄數(shù)據(jù)期間，圖像可被傳遞到控制和評(píng)價(jià)單元3。
[0133]在方法的其它發(fā)展形式中，可通過(guò)用諸如稠密匹配算法(例如，深度圖融合或平面掃描)的算法計(jì)算稠密點(diǎn)云(例如，各圖像像素的3D坐標(biāo))來(lái)實(shí)現(xiàn)地形表面的空間表示的其它改進(jìn)。
[0134]在下一個(gè)步驟中，在關(guān)于已知絕對(duì)參考物(例如，塔、建筑物、電線桿或橋)的信息的幫助下，特別地針對(duì)所拍攝的地形片段(地形的空間表示)中的每個(gè)，縮放點(diǎn)云，特別地，推土機(jī)的位置數(shù)據(jù)。有利地，使用已知的參考主體來(lái)確定地形數(shù)據(jù)的垂直和水平取向二者。
[0135]根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施方式，通過(guò)拍攝和處理已知形狀和/或結(jié)構(gòu)(特別地，細(xì)長(zhǎng)的參考主體)的圖像，能夠進(jìn)行這種地形數(shù)據(jù)的縮放，細(xì)長(zhǎng)參考主體例如由于其細(xì)長(zhǎng)形狀而限定例如長(zhǎng)軸并且包括至少兩個(gè)定義的可視覺上檢測(cè)到的標(biāo)記，由此，在參考主體上限定至少兩個(gè)點(diǎn)。參考主體可被設(shè)計(jì)為例如標(biāo)度條或彼此間具有限定距離的兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)標(biāo)記的條。
[0136]已知至少兩個(gè)點(diǎn)之間的絕對(duì)距離，特別地，還有這至少兩個(gè)點(diǎn)相對(duì)于主體長(zhǎng)軸的空間關(guān)系。這個(gè)參考主體被布置在將被進(jìn)行推土的地形的上面或者旁邊。在相機(jī)2的幫助下，對(duì)至少一些圖像連同所拍攝地形圖像或者除了所拍攝地形圖像之外進(jìn)行參考主體的成像。例如，另外，基于SLAM評(píng)價(jià)，針對(duì)這至少兩個(gè)點(diǎn)確定相對(duì)于地形的至少兩個(gè)空間位置。然后，基于確定的至少兩個(gè)空間位置之間的測(cè)得距離和參考主體的至少兩個(gè)點(diǎn)之間的已知絕對(duì)距離來(lái)測(cè)量點(diǎn)云。
[0137]還可通過(guò)圖像中能檢測(cè)到的具有已知距離的地形中定義的點(diǎn)或?qū)ο髞?lái)形成此參考主體。可通過(guò)用諸如測(cè)距計(jì)(電子測(cè)距計(jì)，EDM)的測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量，推導(dǎo)出此已知距離，測(cè)量裝置可以例如DISTO模塊的形式集成在推土機(jī)中。可通過(guò)具有與周圍環(huán)境不同的性質(zhì)的邊緣或點(diǎn)來(lái)限定此視覺上能檢測(cè)到的點(diǎn)。視覺上能檢測(cè)到的點(diǎn)還可包括諸如色斑或如同圓形的幾何形狀的光學(xué)標(biāo)記。例如，因此可通過(guò)已知尺寸(諸如，對(duì)象或其部分的高度或?qū)挾?的對(duì)象來(lái)形成參考主體。
[0138]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特定實(shí)施方式，通過(guò)在生成圖像數(shù)據(jù)集合的同時(shí)(也就是說(shuō)，在移動(dòng)的同時(shí))測(cè)量推土機(jī)I的行進(jìn)距離來(lái)推導(dǎo)絕對(duì)標(biāo)度信息。
[0139]出于此目的，推土機(jī)I包括測(cè)量單元，測(cè)量單元用于檢測(cè)推土機(jī)I(特別地，連續(xù)履帶5)的輪子6中的至少一個(gè)的旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。此單元可被實(shí)施為計(jì)數(shù)傳感器，對(duì)輪子6或連續(xù)履帶5中的一者的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，或者可被構(gòu)建為角度檢測(cè)單元，用于連續(xù)確定輪子6之一相對(duì)于推土機(jī)I的角位置。此單元可被具體制定為角度編碼器。另外，-在推土機(jī)包括連續(xù)履帶5的情況下-為了確定行駛距離要檢測(cè)并且留意右連續(xù)履帶和左連續(xù)履帶之間的相對(duì)移動(dòng)，通過(guò)這種手段，能夠?qū)⑼仆翙C(jī)轉(zhuǎn)向，以及-在推土機(jī)只包括單個(gè)輪子的情況下_為了確定行駛距離要檢測(cè)并且留意至少一個(gè)轉(zhuǎn)向軸的對(duì)準(zhǔn)。
[0140]此外，各個(gè)輪子6的尺寸(例如，直徑、半徑或周長(zhǎng))是已知的，因此能夠基于輪子旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)和輪子6的尺寸來(lái)推導(dǎo)推土機(jī)I的移動(dòng)距離。換句話講，提供地形中的推土機(jī)I的位置改變的絕對(duì)測(cè)量。
[0141]將相機(jī)拍攝的圖像或各個(gè)地形片段與對(duì)應(yīng)測(cè)得的移動(dòng)距離相關(guān)聯(lián)。據(jù)此，通過(guò)將測(cè)得距離與推導(dǎo)出的點(diǎn)云和/或與推土機(jī)I的位置相關(guān)的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，能縮放基于所拍攝圖像的地形數(shù)據(jù)(點(diǎn)云)。在其它步驟中，能處理地形的縮放地圖。
[0142]因此，根據(jù)用于提供絕對(duì)標(biāo)度的替代形式中的每個(gè)，給出用于收集縮放地形信息并同時(shí)生成地形地圖的有效方法。因此，推土機(jī)I可以是未知地形中的位置，其中，通過(guò)基于在推土機(jī)I在地形中移動(dòng)的同時(shí)拍攝的圖像執(zhí)行SLAM，能實(shí)現(xiàn)推土機(jī)I的導(dǎo)航。
[0143]圖1b中的推土機(jī)I的控制系統(tǒng)裝配有兩個(gè)相機(jī)2、2’和控制單元3。相機(jī)2具有視場(chǎng)7并且相機(jī)2’具有視場(chǎng)7’。視場(chǎng)7和7’重疊，使得相機(jī)共享它們都進(jìn)行拍攝的地形片段。這兩個(gè)相機(jī)附接到推土機(jī)I的前方，用于在推土機(jī)在地形中移動(dòng)(生成圖像數(shù)據(jù)的集合)的同時(shí)拍攝地形(環(huán)境)的圖像。相機(jī)2、2’被設(shè)置成拍攝地形的圖像序列，其中，用于拍攝圖像的速率(幀/秒)特別地能根據(jù)推土機(jī)I的速率來(lái)調(diào)節(jié)。
[0144]在相機(jī)2、2’相對(duì)于彼此對(duì)準(zhǔn)并且相機(jī)2、2’相對(duì)于推土機(jī)I的位置已知(攝影基線)的情況下，通過(guò)立體攝影測(cè)量的一般原理，可測(cè)量與目標(biāo)物的距離，由此，使用所拍攝圖片的特征元素作為進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)。
[0145]圖1c示出具有彼此對(duì)準(zhǔn)的兩個(gè)相機(jī)2’、2〃的推土機(jī)，S卩，一個(gè)朝向推土機(jī)的前方，一個(gè)朝向推土機(jī)的后方。對(duì)于視場(chǎng)7，相機(jī)2具有將被推土的地形片段的視圖10，而對(duì)于視場(chǎng)7’，相機(jī)2〃具有已經(jīng)被推土的地形片段的視圖10’。連同關(guān)于推土機(jī)行進(jìn)的距離一起，控制單元3可計(jì)算已移動(dòng)的土方量和/或查看是否在給定構(gòu)造容差的范圍內(nèi)履行了推土步驟。還可使用第二相機(jī)2〃給出對(duì)通過(guò)推土機(jī)的控制系統(tǒng)并且可選地在分配在地形中的其它工作機(jī)器的幫助下構(gòu)建的地圖或3D模型的立即更新。當(dāng)推土機(jī)I實(shí)際在向前方向上推土?xí)r，這個(gè)功能是尤其可應(yīng)用的。
[0146]圖1d示出本發(fā)明的第四實(shí)施方式，S卩，推土機(jī)帶有四個(gè)相機(jī)2、2’、2”、2”’。根據(jù)圖lb，一側(cè)的相機(jī)2和2’和另一側(cè)的相機(jī)2”和2”’共享它們視場(chǎng)的部分。因此，可視范圍7和7’重疊并且指向推土機(jī)的前方，可視范圍7”和7”’重疊并且指向推土機(jī)的后方。用這種組裝，控制單元根據(jù)圖1b和圖1c的描述提供功能性。
[0147]這個(gè)監(jiān)測(cè)構(gòu)思可擴(kuò)展到推土機(jī)周圍的任何其它方向，而在臨界情況下，該構(gòu)思在控制系統(tǒng)可使用的360°全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中將不再適用。
[0148]圖2a、圖2b、圖2c和圖2d示出相應(yīng)從從空間透視看的圖la、圖lb、圖1c和圖1d的實(shí)施方式。
[0149]相機(jī)的觀察范圍不可避免地拍攝到如同例如實(shí)際推土機(jī)的鏟刀4、快速移動(dòng)經(jīng)過(guò)推土機(jī)前方的同事或其它移動(dòng)的工作機(jī)器一樣的移動(dòng)或非移動(dòng)對(duì)象，而這些對(duì)象并非待創(chuàng)建的地圖或3D模型的部分?？稍趯?duì)象識(shí)別功能或者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的(移動(dòng)的工作機(jī)器之間的)直接通信過(guò)程的幫助下，從相機(jī)拍攝的圖像數(shù)據(jù)或點(diǎn)云中減去這些對(duì)象。
[0150]因此，根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)可用于避障目的。如有必要，檢測(cè)到的和/或識(shí)別到的有可能阻擋推土機(jī)道路并且造成碰撞的對(duì)象會(huì)促使推土機(jī)生成警報(bào)信號(hào)和/或停止移動(dòng)。
[0151]圖3示出從空間透視看的工地(地形)。包括整體數(shù)據(jù)庫(kù)(中央數(shù)據(jù)庫(kù))的中央局8可以是許多工作機(jī)器1、I’、I”、I1生成的分布式網(wǎng)絡(luò)的部分，這些工作機(jī)器特別地是根據(jù)本發(fā)明的推土機(jī)。通過(guò)雙虛線指示網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選地，各網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)保持與每個(gè)其它網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)的雙向連接。因有障礙物9，9n，所有一些工作機(jī)器無(wú)法與網(wǎng)絡(luò)的其它構(gòu)件建立連接。通過(guò)細(xì)單虛線和相應(yīng)干擾點(diǎn)處的禁止符號(hào)來(lái)指示這些受干擾或被中斷的連接。除了地球的土堆之外，其它可能的障礙物可以是建筑或森林。通過(guò)與范圍內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件共享信息(圖像數(shù)據(jù)或地形數(shù)據(jù))的事實(shí)，這種網(wǎng)絡(luò)類型對(duì)于障礙物是穩(wěn)健的并且即使不與中央站8直接連接，也保持每個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件更新關(guān)于共享的信息。例如，因有山丘9，推土機(jī)I沒有借助推土機(jī)I’、1”和I1與基站8直接連接，而是與其間接連接。
[0152]中央局站8可承擔(dān)用借助分布式網(wǎng)絡(luò)接收并且隨后被保存在其整體數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息來(lái)整體管理工地。然而，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件(即，根據(jù)本發(fā)明的包括控制系統(tǒng)的每個(gè)推土機(jī)或提供相應(yīng)信息的其它工作機(jī))可包括此整體數(shù)據(jù)庫(kù)以及處理接收到的數(shù)據(jù)所必需的處理單元。其它工作機(jī)器還可以是諸如挖掘機(jī)、運(yùn)料車、輥壓機(jī)或裝載機(jī)的土方機(jī)器，而非推土機(jī)。
[0153]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，控制系統(tǒng)通過(guò)將地形的實(shí)際狀態(tài)與地形的指定形狀進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別和分派土方工作。如果例如在地形片段被推土之后，下一個(gè)構(gòu)造步驟將是挖洞，可通過(guò)控制系統(tǒng)借助網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求更適于這個(gè)工作的合適的工作機(jī)器(挖掘機(jī))。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種在操作推土機(jī)(I)的同時(shí)生成縮放地形信息的方法，所述推土機(jī)(I)包括: ?驅(qū)動(dòng)單元，其包括 □一組驅(qū)動(dòng)輪(5)，其特別地是連續(xù)履帶(6)的部分，以及 □電機(jī)，其與所述驅(qū)動(dòng)輪(5)中的至少一個(gè)連接，以提供所述推土機(jī)(I)的可移動(dòng)性， ?鏟刀(4)，其用于改變地形(10、10’)的表面， ?至少一個(gè)相機(jī)(2、2’、2”、2”’)，其用于拍攝環(huán)境的圖像，特別地所述地形(10、10’)的圖像，所述相機(jī)(2、2 ’、2”、2” ’)以已知方式相對(duì)于所述推土機(jī)(I)設(shè)置并且對(duì)準(zhǔn)，以及?控制和處理單元(3)， 其中，所述方法包括: ?將所述推土機(jī)(I)在所述地形(10、10’)中移動(dòng)，同時(shí)通過(guò)用所述至少一個(gè)相機(jī)拍攝地形片段的圖像序列、使得所述圖像序列中的至少兩個(gè)圖像、特別地連續(xù)圖像、覆蓋所述地形(10、10’)中的大量相同點(diǎn)，來(lái)生成圖像數(shù)據(jù)的集合，其中，所述地形片段是在移動(dòng)的同時(shí)由所述至少一個(gè)相機(jī)(2、2’、2”、2”’)的各個(gè)位置處的所述相機(jī)(2、2’、2”、2”’)的視場(chǎng)(7、7’、7”、7”’)限定的， ?并且向所述圖像數(shù)據(jù)的集合應(yīng)用 □同時(shí)定位和繪制(SLAM)算法或者 □立體攝影測(cè)量算法 從而推導(dǎo)出地形數(shù)據(jù)，所述地形數(shù)據(jù)包括 □點(diǎn)云，其代表拍攝的所述地形(10、10 ’)，以及 □位置數(shù)據(jù)，其與所述地形(10、10 ’)中的所述推土機(jī)(I)的相對(duì)位置相關(guān)，以及 ?通過(guò)向所述地形數(shù)據(jù)應(yīng)用絕對(duì)標(biāo)度信息來(lái)縮放所述點(diǎn)云，特別地，縮放所述位置數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)從所述推土機(jī)(I)的傳感器單元接收移動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)推導(dǎo)所述絕對(duì)標(biāo)度信息，所述傳感器單元提供關(guān)于通過(guò)移動(dòng)所述推土機(jī)(I)所覆蓋的距離的信息，所述傳感器單元被設(shè)計(jì)為 ?傳感器，其用于檢測(cè)所述推土機(jī)(I)的所述輪(6)中的至少一個(gè)的轉(zhuǎn)數(shù)，和/或 ?距離測(cè)量單元，特別地，DISTO模塊，其用于通過(guò)發(fā)射激光并且接收在對(duì)象處反射的 激光來(lái)測(cè)量與所述對(duì)象的距離，和/或 ?測(cè)距相機(jī)，特別地，RM相機(jī)，和/或 ?慣性測(cè)量單元(MU)，和/或 ?接收單元，其用于 □全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號(hào)，和/或 □差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(DGNSS)信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)拍攝所述地形(10、10’)中的已知外觀和/或位置的參考主體的參考圖像并且基于拍攝的參考圖像中的所述參考主體的外觀和特別地所述相機(jī)(2、2’、2”、2”’)的已知放大比率通過(guò)圖像處理推導(dǎo)所述絕對(duì)標(biāo)度信息來(lái)推導(dǎo)所述絕對(duì)標(biāo)度信息，特別地，其中，所述參考主體的尺寸、空間取向和/或形狀是預(yù)先已知的。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述圖像數(shù)據(jù)的集合和/或所述地形數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)并且將所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中，其中， ?所述推土機(jī)(I)包括含所述數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)單元，和/或 ?用于控制所述推土機(jī)(I)的遠(yuǎn)程控制單元包括含所述數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)單元，和/或?所述數(shù)據(jù)庫(kù)是通過(guò)數(shù)據(jù)云來(lái)實(shí)施的，特別地存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程服務(wù)器上，特別地，其中，□基于所述同時(shí)定位和繪制(SLAM)算法或所述立體攝影測(cè)量算法，通過(guò)云計(jì)算用所述圖像數(shù)據(jù)推導(dǎo)所述地形數(shù)據(jù)，和/或 □通過(guò)云計(jì)算來(lái)執(zhí)行所述點(diǎn)云的縮放。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 借助工作機(jī)器(ura'11)提供的網(wǎng)絡(luò)，特別地，分布式網(wǎng)絡(luò) ?將所述圖像數(shù)據(jù)和/或所述地形數(shù)據(jù)發(fā)送到位于所述地形中的其它工作機(jī)器(Γ、1”、10和/或 ?從位于所述地形中的其它工作機(jī)器(I ’、Γ、I1)接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)和/或地形數(shù)據(jù) 其中，各工作機(jī)器(1、I，、I”、I1)包括 ?用于處理所述圖像數(shù)據(jù)和/或地形數(shù)據(jù)，以更新當(dāng)前地形狀態(tài)的裝置，和/或?用于將所述圖像數(shù)據(jù)和/或地形數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)的裝置，和/或?用于發(fā)送和/或參考與所述地形(10、10’)中的其它工作機(jī)器(I ’、I”、I1)的相對(duì)位置相關(guān)的位置數(shù)據(jù)的裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， ?從所述圖像數(shù)據(jù)的集合和/或從所述地形數(shù)據(jù)中提取代表至少一個(gè)指定地形片段的實(shí)際狀態(tài)的至少一個(gè)狀態(tài)參數(shù)， ?將所述狀態(tài)參數(shù)與各個(gè)狀態(tài)的預(yù)定閾值進(jìn)行比較，以及 ?基于所述預(yù)定閾值和所述狀態(tài)參數(shù)的比較來(lái)推導(dǎo)構(gòu)造信息， 特別地，其中，所述狀態(tài)參數(shù)提供地形因子的群組中的至少一個(gè)地形因子，所述地形因子的群組包括至少以下的因子: ?所述地形的粒度， ?所述地形的質(zhì)地， ?所述地形的亮度或顏色， ?所述地形的濕度， ?所述地形的平坦度， ?所述地形的體積，以及 ?所述地形的高度。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)造信息特別地與相關(guān)推薦一起被提供到所述推土機(jī)(I)的用戶，所述相關(guān)推薦與相應(yīng)至少一個(gè)指定地形片段的建議的推土有關(guān)。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，基于所述地形數(shù)據(jù)，特別地，基于所述點(diǎn)云，移動(dòng)所述推土機(jī)(I)和/或鏟刀(4)，特別地，自主地這樣做，其中， ?所述地形數(shù)據(jù)代表拍攝的所述地形(10、10’)的至少一種實(shí)際形狀， ?提供代表所述地形的目標(biāo)形狀的構(gòu)造數(shù)據(jù)，以及 ?基于所述構(gòu)造數(shù)據(jù)來(lái)引導(dǎo)所述鏟刀(4)，使得所述地形的實(shí)際形狀(10、10’)被轉(zhuǎn)移到目標(biāo)形狀， 特別地，其中，所述推土機(jī)(I)基于所述地形數(shù)據(jù)設(shè)置在所述地形中的指定位置并且基于所述地形數(shù)據(jù)和所述構(gòu)造數(shù)據(jù)根據(jù)地形的指定形狀來(lái)引導(dǎo)所述鏟刀(4)。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，基于所述點(diǎn)云，特別地基于所述地形數(shù)據(jù)，特別地基于通過(guò)其它工作機(jī)器U1)收集的并且借助網(wǎng)絡(luò)得到的所述地形數(shù)據(jù)，創(chuàng)建數(shù)字地形地圖，特別地，數(shù)字地形3D模型。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，識(shí)別 ?構(gòu)成所述推土機(jī)(I)的路徑中，特別地所述推土機(jī)(I)的推薦路徑中的障礙物的對(duì)象，由此自動(dòng)地避免所述推土機(jī)(I)與識(shí)別的對(duì)象發(fā)生碰撞，和/或 ?將從所述數(shù)字地形地圖中排除或減去的對(duì)象，特別地，移動(dòng)對(duì)象，特別地，所述推土機(jī)(I)的部分，和/或 ?地形片段，特別地，所述地形片段的當(dāng)前狀態(tài)，其保持接收至少一個(gè)其它工作機(jī)器將提供的處理，并且借助網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)發(fā)送到所述至少一個(gè)其它工作機(jī)器，特別地，引導(dǎo)所述至少一個(gè)其它工作機(jī)器在相應(yīng)地形片段中履行對(duì)應(yīng)的處理。11.一種用于推土機(jī)(I)的控制系統(tǒng)，所述推土機(jī)(I)包括至少 ?驅(qū)動(dòng)單元，其包括 □一組驅(qū)動(dòng)輪(6)，其特別地是連續(xù)履帶(5)的部分，以及 □電機(jī)，其與所述驅(qū)動(dòng)輪(6)中的至少一個(gè)連接，以提供所述推土機(jī)(I)的可移動(dòng)性，以及 ?鏟刀(4)，其用于改變地形的表面， 所述控制系統(tǒng)包括至少 ? 一個(gè)相機(jī)(2、2’、2”、2”’)，其用于拍攝地形的圖像，所述相機(jī)(2、2’、2”、2”’)以已知方式相對(duì)于所述推土機(jī)(I)設(shè)置并且對(duì)準(zhǔn)，以及?控制和處理單元(3)， 其特征在于， 所述控制系統(tǒng)提供適于通過(guò)執(zhí)行分別地控制以下步驟來(lái)生成縮放地形信息的功能: ?在所述地形中移動(dòng)所述推土機(jī)(I)的同時(shí)，同時(shí)通過(guò)用所述相機(jī)拍攝地形片段的圖像序列來(lái)生成圖像數(shù)據(jù)的集合，使得所述圖像序列中的至少兩個(gè)圖像、特別地連續(xù)圖像、覆蓋所述地形中的大量相同點(diǎn)，其中，所述地形片段是在移動(dòng)的同時(shí)在所述相機(jī)(2、2’、2”、2” ’)的各個(gè)位置處由所述相機(jī)(2、2’、2”、2” ’)的觀察區(qū)域限定的， ?向所述圖像數(shù)據(jù)的集合應(yīng)用 □同時(shí)定位和繪制(SLAM)算法或者 □立體攝影測(cè)量算法 從而推導(dǎo)出地形數(shù)據(jù)，所述地形數(shù)據(jù)包括 □點(diǎn)云，其代表拍攝的所述地形，以及 □位置數(shù)據(jù)，其與所述地形中的所述推土機(jī)(I)的相對(duì)位置相關(guān)，以及 ?通過(guò)向所述地形數(shù)據(jù)應(yīng)用絕對(duì)標(biāo)度信息來(lái)縮放所述點(diǎn)云，特別地，縮放所述位置數(shù)據(jù)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成使得能由所述控制系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的方法，特別地，其中，通過(guò)所述控制和處理單元(3)來(lái)提供所述方法的執(zhí)行。13.根據(jù)權(quán)利要求11至12中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制系統(tǒng)包括 ?計(jì)數(shù)傳感器，其對(duì)所述推土機(jī)(I)的輪(5、6)特別地至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(5)的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述計(jì)數(shù)傳感器提供所述絕對(duì)標(biāo)度信息，和/或 ?距離測(cè)量單元，特別地，DISTO模塊，其用于通過(guò)發(fā)射激光并且接收在對(duì)象處反射的激光來(lái)測(cè)量與所述對(duì)象的距離，和/或?測(cè)距相機(jī)，特別地，RM相機(jī)，和/或 ?旋轉(zhuǎn)裝置，其用于旋轉(zhuǎn)所述相機(jī)(2、2 ’、2”、2” ’)，使得所述相機(jī)(2、2 ’、2”、2” ’)能在 指定方向上對(duì)準(zhǔn)，以便拍攝所述地形片段或提供所述絕對(duì)標(biāo)度信息的參考主體，和/或 ?至少一個(gè)傾斜傳感器，特別地，陀螺儀，和/或 ?羅盤，和/或 ?至少一個(gè)廓線儀，和/或 ?至少一個(gè)掃描儀，和/或 ?至少一個(gè)慣性傳感器，其設(shè)置在所述鏟刀(4)上，和/或 ?接收單元，其用于 □全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號(hào)，和/或 □差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(DGNSS)信號(hào)。14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制系統(tǒng)包括 ?顯示器，其用于向所述推土機(jī)(I)的操作者展示用于改變所述地形的推薦，和/或 ?控制裝置，其用于控制 □所述推土機(jī)(I)的路徑，和/或 □所述鏟刀(4)的位置。15.—種具有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令用于特別地當(dāng)被推土機(jī)(I)的控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)控制并且執(zhí)行權(quán)利要求1至11中的一項(xiàng)所述的方法，所述控制系統(tǒng)是根據(jù)權(quán)利要求11至14中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G01C11/00GK106066645SQ201610211608
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日 公開號(hào)201610211608.8, CN 106066645 A, CN 106066645A, CN 201610211608, CN-A-106066645, CN106066645 A, CN106066645A, CN201610211608, CN201610211608.8
【發(fā)明人】波·佩特爾松, 貝內(nèi)迪克特·澤布霍塞爾
【申請(qǐng)人】赫克斯岡技術(shù)中心