测量子系统和测量系统技术方案

本发明专利技术涉及测量子系统和测量系统。测量系统被适配为确定安装在测量杆(10)上的位置测量资源的具体地GNSS天线(15)的或回复反射器的位置。该系统包括相机模块(30)以及控制和评估单元(12)。其中，相机模块(30)被设计为附接至测量杆(10)并且包括用于拍摄图像的至少一个相机。控制和评估单元控制和执行如下的功能，其中，当沿着通过环境的路径移动时，环境的图像的系列利用所述至少一个相机拍摄，利用使用图像的系列的定义算法的SLAM评估被执行，其中，基准点场被建立并且所拍摄的图像的姿态被确定，以及，基于所确定的姿态，包括环境的点的3D位置的点云能够通过使用图像的系列的前方交会具体地通过使用密集匹配算法来计算。

【技术实现步骤摘要】
测量子系统和测量系统本申请是原案申请号为201480078610.1的专利技术专利申请(国际申请号：PCT/EP2014/059138，申请日：2014年5月5日，专利技术名称：测量系统)的分案申请。
本专利技术涉及包括提供图像以用于执行SLAM或SfM算法的相机模块的测量系统。本专利技术描述了一种能够在杆上附接至GNSS天线或反射器以用于在没有行进步骤的情况下测量点的相机模块。而且，所述相机模块使得能实现GNSS信号或全站仪与杆之间的视线中断的点的测量。而且，从利用相机模块获取的成像数据能够得到环境的点云。而且，能够生成例如地形或立面的校正的视图或正射相片。
技术介绍
在利用GNSS杆的传统测量中，测量员将杆尖端放置到测量点上，使杆水平并且触发测量。测平步骤花费一些时间，并且在未被适当地执行的情况下，导致劣化的测量结果。利用GNSS杆测量仅在能够接收到足够数量的GNSS卫星的信号的地点处是可能的。当测量员移动靠近建筑物时，卫星信号中的一些可能不再是可接收的。因此，在这种地方处测量根本是不可能的。GNSS测量系统能够在全局标度(例如，2-4cm)上以良好准确性记录绝对位置。然而，这种系统能够仅记录操作员必须将GNSS杆垂直地定位在要测量的点顶上的单个点。利用GNSS杆得到点云不是现有技术水平。US2011/0064312A1涉及基于图像的地理参照并且公开了GNSS测量与图像处理的组合以为定位提供新解决方案。存储的地理参照图像与由GNSS接收机做出的实际图像相比较(特征相关)。这然后被用来限制GNSS测量的准确性或者补充遗漏部分(例如，高度信息)。相反，即GNSS测量被用来更新所存储的图像的地理参照也是可能的。这还能够被用来确定本地坐标系统。US2011/0157359A1公开了使相机的虚拟透视中心与位置测量系统的测量(天线)中心对准。这方便组合图像/GNSS系统中的计算。WO2011/163454A1公开了一种用于基于图像的定位、从一个图像到下一个图像跟踪图像特征以便使用SLAM技术来确定GNSS接收机的位置改变的方法和设备。WO2010/080950A1公开了根据图像数据确定GNSS接收机的定向。由具有相机的系统记录的数据的处理需要高计算资源。现有技术水平解决方案被称为数据在强大的膝上型电脑、PC或者在外部云服务器上的处理。处理时间可能是相当耗时的并且通常在办公室中被执行。然而，对于一些任务(例如，基于3D图像的重建的预览)强大的场内计算容量是需要的。经由无线网络的数据传送在带宽有限时通常也是耗时的并且不允许得到计算的快速结果。
技术实现思路
以下解决方案具体地被提出来以具有快速场内数据处理的能力。一个或更多个外部便携式计算装置(例如，智能电话、平板PC、膝上型电脑)被作为计算装置注册在测量系统中。该系统与这些计算装置中的至少一个具有电缆或无线连接。数据被传送到这些装置并且所有计算自动地分布在所有可用的计算装置之间。所有计算装置能够在彼此之间通信。其中，这种解决方案的一个优点是将所有可用的计算资源用于快速场内数据处理或可视化的能力。能够在没有对测量装置的更新的情况下为计算容易地添加新装置。本专利技术的一个方面涉及一种被适配为在测量系统的坐标系统中确定被安装在测量杆上的位置测量资源具体地GNSS天线或回复反射器的位置的测量系统，该测量系统包括具有相机模块(30)的测量子系统，该相机模块(30)附接至所述测量杆(10)并且包括用于拍摄图像的至少一个相机(31)，以及控制和评估单元(12)，该控制和评估单元(12)已存储具有程序代码的程序以便控制和执行定向确定功能，其中·环境的图像的系列是利用所述至少一个相机在沿着通过环境的路径移动时拍摄的，该系列包括按所述相机的不同姿态拍摄的一定量的图像，所述姿态表示所述相机的相应的位置和定向；·利用使用图像的系列的定义算法的SLAM评估被执行，其中，多个分别对应的图像点在图像的系列中的图像的多个子组中的每一个中被标识，并且，基于使用所述多个分别对应的图像点的后方交会和前方交会，·包括所述环境的多个基准点的基准点场被建立，其中，所述基准点的坐标被得到，并且·所述图像的所述姿态被确定；·由所述位置测量资源在沿着所述路径移动时采用的确定的位置被从所述测量系统中检索；以及·所述至少一个相机在所述测量系统的坐标系统中的外部定向是至少基于所确定的图像的系列的至少一个指定图像的姿态并且基于所确定的位置而得到的。所述测量系统还包括处理单元，该处理单元已存储具有程序代码的程序以便控制和执行单点测量功能，其中，在触发时·已由所述位置测量资源在沿着所述路径移动时在触发相关时间点采用的触发相关位置由所述测量系统利用所述位置测量资源以及具体地所确定的姿态和/或IMU数据来确定；·已由所述至少一个相机在所述触发相关时间点采用的触发相关外部定向通过所述定向确定功能来确定；并且·所述测量系统的所述杆的底部的位置是基于至少所述触发相关位置和所述触发相关外部定向按照所述坐标系统的坐标而确定的。在这个系统的一个实施方式中，所述至少一个相机的定向是基于所确定的姿态中的一个或更多个并且·基于来自所述相机模块的惯性测量单元的数据，并且/或者·基于所述位置测量资源的多个确定的位置，具体地，移动路径的行进历史而得到的。在这个系统的另一实施方式中，所述定向在所有三个旋转自由度上得到，具体地其中，在六个自由度上的位置和定向被确定。在这个系统的另一实施方式中，所述测量杆的定向是基于所述姿态而得到的。在这个系统的另一实施方式中，所述单点测量功能涉及触发相关分段集束调整是为了确定所述触发相关外部定向而执行的，其中，使用仅图像的系列的最近图像的子集，该子集具体地由最多实际50个与最多实际5个之间的图像构成，在所述子集范围内的所述基准点场和所述姿态针对所述子集的图像被追溯地重新计算，并且其中，这些重新计算的姿态被用于得到所述外部定向。本专利技术还涉及一种以定标的点云的形式提供环境的位置信息的测量系统。本专利技术因此涉及一种测量子系统，该包括要用作被适配为确定被安装在手提测量杆上的位置测量资源的位置的测量系统的一部分的控制和评估单元以及相机模块的测量子系统，具体地其中，所述位置测量资源包括GNSS天线或回复反射器。所述相机模块被设计为附接至所述测量杆并且包括用于拍摄图像的至少一个相机。所述控制和评估单元已存储具有程序代码的程序以便控制和执行空间表示生成功能，其中，当沿着通过环境的路径移动时·所述环境的图像的系列利用所述至少一个相机拍摄，所述系列包括按所述相机的不同姿态拍摄的一定量的图像，所述姿态表示所述相机的相应的位置和定向，·利用使用图像的系列的定义算法的SLAM评估被执行，其中，多个分别对应的图像点在图像的系列中的图像的多个子组中的每一个中被标识，并且，基于使用所述多个分别对应的图像点的后方交会和前方交会，包括所述环境的多个基准点的基准点场被建立，其中，所述基准点的坐标被得到，并且所述图像的所述姿态被确定，·基于所确定的姿态，包括所述环境的点的3D位置的点云通过使用图像的系列中的图像的前方交会来计算，·针对已在所述路径上采用的点的所述位置测量资源的确定的位置由所述控制和评估单元从所述测量系统接收，并且·所述点云借助所接收到的确定的位置被定标，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括相机模块以及控制和评估单元的测量子系统，其中，所述测量子系统被适配为用作被适配为确定位置测量资源的位置的测量系统的一部分，具体地其中，所述测量系统还包括手提测量杆和安装在所述手提测量杆上的所述位置测量资源，●所述相机模块包括用于拍摄图像的至少一个相机，具体地其中，所述相机模块被设计为附接至所述手提测量杆，●所述控制和评估单元已存储具有程序代码的程序以便控制和执行空间表示生成功能，其中，当沿着通过环境的路径移动时□所述环境的图像的系列利用所述至少一个相机拍摄，所述系列包括按所述相机的不同姿态拍摄的一定量的图像，所述姿态表示所述相机的相应的位置和定向，□利用使用所述图像的系列的定义算法的SLAM评估被执行，其中，多个分别对应的图像点在所述图像的系列中的图像的多个子组中的每一个中被标识，并且，基于使用所述多个分别对应的图像点的后方交会和前方交会，●包括所述环境的多个基准点的基准点场被建立，其中，所述基准点的坐标被得到，并且●所述图像的所述姿态被确定，□关于能够通过使用所述图像的系列中的图像的前方交会和所确定的姿态计算的所述环境的至少一个点的3D位置的测量不确定性的质量指示输出被生成。

【技术特征摘要】
1.一种包括相机模块以及控制和评估单元的测量子系统，其中，所述测量子系统被适配为用作被适配为确定位置测量资源的位置的测量系统的一部分，具体地其中，所述测量系统还包括手提测量杆和安装在所述手提测量杆上的所述位置测量资源，●所述相机模块包括用于拍摄图像的至少一个相机，具体地其中，所述相机模块被设计为附接至所述手提测量杆，●所述控制和评估单元已存储具有程序代码的程序以便控制和执行空间表示生成功能，其中，当沿着通过环境的路径移动时□所述环境的图像的系列利用所述至少一个相机拍摄，所述系列包括按所述相机的不同姿态拍摄的一定量的图像，所述姿态表示所述相机的相应的位置和定向，□利用使用所述图像的系列的定义算法的SLAM评估被执行，其中，多个分别对应的图像点在所述图像的系列中的图像的多个子组中的每一个中被标识，并且，基于使用所述多个分别对应的图像点的后方交会和前方交会，●包括所述环境的多个基准点的基准点场被建立，其中，所述基准点的坐标被得到，并且●所述图像的所述姿态被确定，□关于能够通过使用所述图像的系列中的图像的前方交会和所确定的姿态计算的所述环境的至少一个点的3D位置的测量不确定性的质量指示输出被生成。2.根据权利要求1所述的子系统，其特征在于所述前方交会暗示使用方差-协方差矩阵，具体地其中，所述前方交会通过使用最小二乘法来执行，并且所述质量指示输出是从所述方差-协方差矩阵得到的。3.根据权利要求1或2所述的子系统，其特征在于所述质量指示输出表示关于所述至少一个点的所述3D位置是能够计算的或者被计算的精度的不确定性，具体地其中，所述质量指示输出至少受以下各项影响●能够用来确定所述图像内的所述图像点的图像位置的精度，●在所述图像的系列当中能够用于计算所述环境的至少一个点的3D位置的一定量的图像，以及●可用图像的姿态的基线的长度。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的子系统，其特征在于●基于所确定的姿态，包括所述环境的点...

【专利技术属性】
技术研发人员：克努特·西尔克斯，伯恩哈德·麦茨勒，E·V·范德泽万，T·菲德勒，R·帕雷斯，A·韦利赫夫，J·舍加，
申请(专利权)人：赫克斯冈技术中心，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH