具有全景图像获取功能的测量系统技术方案

本公开涉及具有全景图像获取功能的测量系统。本发明专利技术涉及一种获取三维测量点的测量系统，该测量系统包括：基座单元；支承单元；发射单元；接收单元；引导单元；第一致动器；第二致动器；第一角度编码器；第二角度编码器；捕获至少部分场景的图像的摄像头；连接至第一致动器、第二致动器、第一角度编码器、第二角度编码器和摄像头的计算机，针对利用摄像头生成第一全景图像，该计算机被配置为：控制所述图像传感器以帧速率来对帧进行采样，控制所述第一致动器以转速来旋转所述支承单元，所述转速按照使n个连续帧重叠的方式与所述图像传感器的所述帧速率相适应，其中，n≥3，以及对所述采样的帧中的至少一些帧进行处理，以形成所述第一全景图像。景图像。景图像。

【技术实现步骤摘要】
具有全景图像获取功能的测量系统


[0001]本专利技术涉及一种用于获取三维测量点的测量系统，特别是涉及一种大地测量仪器。这种仪器的示例是全站仪、经纬仪或激光扫描仪。

技术介绍

[0002]通用测量系统通常包括出于文档记载原因、用于点云着色、用于目标搜索、用于目标距离定位和/或用于目标标识的摄像头。以这种方式，将所测量的点或点云数据利用对于它们的最终使用特别有帮助的另外信息来进行增强，或者场景中可用目标可以被自动检测和瞄准，特别是在考虑到属于特定目标类型的跟踪/测量参数的情况下。
[0003]为了测量三维点，该仪器通常包括用于绕竖直轴线旋转的装置。因此，不仅对于捕获单个图像，而且对于利用精确的旋转运动来捕获全景图像，这些状况都是极好的。
[0004]当利用测量系统捕获全景图像时，一种常见的操作模式是“停止并拍摄(stop
‑
and
‑
go)”方法，其中以具有某一重叠的规则间隔来拍摄全视场图像。顾名思义，运动会针对各个图像而停止，并由此对曝光时间没有严格的限制。因此，停止并拍摄适合于低光情形，并且通过拍摄具有不同曝光时间的多个图像的HDR突发(HDR
‑
burst)，可以覆盖大的动态范围。由于在获取期间没有运动，因此，同步也是微不足道的，并且在仪器上运行的软件可以控制图像触发。
[0005]停止并拍摄全景图的不利方面是重叠区域中的拼接(stitch)并非是微不足道的。除非摄像头绕其入射光瞳旋转，否则将存在“视差”移位，这导致类似双重曝光状的重影。拼接视差还导致关于投影映射的不确定性，因而也难以将3D点准确地渲染(render)到全景图上或者将全景图用于测量。
[0006]针对机械学的另一问题是加速力。对于各个位置，必须对相对大的质量进行加速和减速，从而造成振动并且需要稳定时间。
[0007]而且，当对象处于运动中时可能存在“重影”(即，同一个人或半透明的部分对象在重叠区域中的多个副本)，并且图像亮度、颜色、清晰度的任何不均匀性都可能在全景图中产生可见的图块图案(tile
‑
pattern)。当捕获多曝光HDR突发时，进一步加重了运动伪像，并且由于HDR突发数据不一致，因此，该运动伪像可能不仅产生“重影”，而且还产生围绕移动对象边缘的奇怪颜色/强度条纹(fringe)。即使是小的运动(诸如风吹动树枝)也可能产生严重的伪像。
[0008]可用的测量系统还具有被分成两个独立单元的用于图像捕获的摄像头以及目标搜索系统，这导致较高的装配费用和复杂性。除此之外，这些单元彼此相对地在空间上偏移，使得它们无法共用同一几何参考系。
[0009]本专利技术的目的
[0010]因此，本专利技术提供了一种改进的测量系统。根据本专利技术的测量系统使得能够进行更鲁棒、更准确以及更快的全景图像获取以用于测量的目的，并且测量系统组件的磨损更低。

技术实现思路

[0011]本专利技术涉及一种获取三维测量点的测量系统，该测量系统包括：基座单元；支承单元，该支承单元被安装在基座单元上，并且该支承单元可相对于基座单元绕方位轴线旋转；发射单元，该发射单元被配置为提供发送光束；接收单元，该接收单元被配置为检测接收光束；引导单元，该引导单元被安装在支承单元中、可相对于支承单元绕仰角轴线旋转，并且该引导单元被配置为：将所述发送光束从所述发射单元引导向场景，将所述接收光束从所述场景引导到所述接收单元；第一致动器，所述第一致动器被配置为使所述支承单元相对于所述基座单元绕所述方位轴线旋转；第二致动器，所述第二致动器被配置为使所述引导单元相对于所述支承单元绕所述仰角轴线旋转；第一角度编码器，该第一角度编码器被配置为测量支承单元的旋转位置；第二角度编码器，该第二角度编码器被配置为测量引导单元的旋转位置；摄像头，该摄像头包括图像传感器，其中，该摄像头被配置为捕获场景中的至少部分场景的图像；计算机，该计算机被连接至第一致动器、第二致动器、第一角度编码器、第二角度编码器和摄像头，其中，该计算机被配置为：经由第一致动器控制支承单元的转速；以及经由第二致动器控制引导单元的转速，其中，为了利用摄像头生成第一全景图像，该计算机被配置为：控制图像传感器以帧速率来对帧进行采样；控制所述第一致动器以使所述支承单元以一转速旋转，该转速按照使n个连续帧重叠的方式与所述图像传感器的所述帧速率相适应，其中，n≥3，以及对所采样的帧中的至少一些帧进行处理，以形成第一全景图像。特别地，所述转速按照使3至20个连续帧之间重叠的方式与所述帧速率相适应。换句话说，一定量的连续帧重叠意味着这些一定量的连续帧共用重叠区域。
[0012]在一些实施方式中，控制图像传感器来对帧进行采样包括：控制图像传感器以介于1:5至1:40之间的图像纵横比来对帧进行采样。
[0013]在一些实施方式中，所述计算机被配置为：利用第一全景图像对点云进行着色，其中，点云包括利用测量系统从第一全景图像被捕获的相同设立(setup)位置获取的三维测量点。
[0014]在一些实施方式中，该测量系统包括显示单元，该显示单元被配置为：在图形用户界面(GUI)上显示第一全景图像；以及利用指示器来增强GUI上的第一全景图像，该指示器特别地表示摄像头的当前视场或者摄像头的当前指向。
[0015]在一些实施方式中，对所采样的帧进行处理包括：拼接和平均重叠的连续帧。
[0016]在一些实施方式中，对所采样的帧进行处理基于由第一角度编码器在帧被采样的各个时间点测得的、支承单元的相应旋转位置，特别是还基于由第二角度编码器在帧被采样的各个时间点测得的、引导单元的相应旋转位置。
[0017]在一些实施方式中，针对利用摄像头生成第一全景图像，还将计算机配置为：控制图像传感器以利用交替(alternating)曝光时间来对帧进行采样。
[0018]在一些实施方式中，将计算机配置为：将重叠的连续帧中的重叠部分彼此进行比较；以及当对所采样的帧进行处理时丢弃异常的重叠部分，以形第一全景图像。
[0019]在一些实施方式中，控制图像传感器来对帧进行采样包括：控制图像传感器以全分辨率对帧进行采样，从而获得原始图像文件，特别是其中，对所采样的帧进行处理包括：以数字方式对原始图像文件进行去马赛克。
[0020]在一些实施方式中，对所采样的帧进行处理包括：将各个所采样的帧的像素进行
合并(binning)，或者其中，控制传感器以对帧进行采样包括：控制传感器以利用像素合并来对帧进行采样。
[0021]在一些实施方式中，将计算机配置为：基于因摄像头在所述支承单元的所述对应旋转位置处检测到的相应光状况而造成的所述摄像头检测所需的曝光时间来调整该传感器的曝光时间以及该支承单元的转速。
[0022]在一些实施方式中，该测量系统包括闪烁传感器，该闪烁传感器被配置为：检测由灯照明场景而造成的电力线闪烁，其中，将计算机配置为：基于所检测到的电力线闪烁来调整帧速率和重叠的连续帧的量n中的至少一者。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取三维测量点的测量系统，所述测量系统包括：基座单元，支承单元，所述支承单元被安装在所述基座单元上，并且所述支承单元能够相对于所述基座单元绕方位轴线旋转，发射单元，所述发射单元被配置为提供发送光束，接收单元，所述接收单元被配置为检测接收光束，引导单元，所述引导单元被安装在所述支承单元中、能够相对于所述支承单元绕仰角轴线旋转，并且所述引导单元被配置为：将所述发送光束从所述发射单元引导向场景，将所述接收光束从所述场景引导到所述接收单元，第一致动器，所述第一致动器被配置为使所述支承单元相对于所述基座单元绕所述方位轴线旋转，第二致动器，所述第二致动器被配置为使所述引导单元相对于所述支承单元绕所述仰角轴线旋转，第一角度编码器，所述第一角度编码器被配置为测量所述支承单元的旋转位置，第二角度编码器，所述第二角度编码器被配置为测量所述引导单元的旋转位置，摄像头，所述摄像头包括图像传感器，其中，所述摄像头被配置为捕获所述场景中的至少部分场景的图像，计算机，所述计算机被连接至所述第一致动器、所述第二致动器、所述第一角度编码器、所述第二角度编码器和所述摄像头，其中，所述计算机被配置为：经由所述第一致动器控制所述支承单元的转速，以及经由所述第二致动器控制所述引导单元的转速，其特征在于，为了利用所述摄像头生成第一全景图像，所述计算机被配置为：控制所述图像传感器以帧速率来对帧进行采样，控制所述第一致动器以使所述支承单元以一转速旋转，该转速按照使n个连续帧重叠的方式与所述图像传感器的所述帧速率相适应，其中，n≥3，以及对所述采样的帧中的至少一些帧进行处理，以形成所述第一全景图像。2.根据权利要求1所述的测量系统，其中，控制所述图像传感器来对帧进行采样包括：控制所述图像传感器以介于1:5至1:40之间的图像纵横比来对帧进行采样。3.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统，所述测量系统包括显示单元，所述显示单元被配置为：在图形用户界面GUI上显示所述第一全景图像，以及利用指示器来增强所述GUI上的所述第一全景图像，所述指示器特别地表示所述摄像头的当前视场或者所述摄像头的当前指向。4.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统，其中，为了利用所述摄像头生成所述第一全景图像，所述计算机还被配置为：控制所述图像传感器以交替曝光时间来对所述帧进行采样。5.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统，其中，对所述采样的帧进行处理包括：拼接和平均所述重叠的连续帧。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统，其中，所述计算机被配置为：将所述重叠的连续帧中的重叠部分彼此进行比较，以及当对所述采样的帧进行处理时丢弃异常的重叠部分，以形成所述第一全景图像。7.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统，所述测量系统包括闪烁传感器，所述闪烁传感器被配置为：检测由灯照明所述场景而造成的电力线闪烁，其中，所述计算机被配置为：基于所检测到的电力线闪烁来调整以下项中的至少一项：所述帧速率；以及重叠的连续帧的量n。8.根据前述权利要求中任一项所述的测量系统，其中，所述计算机被配置为：生成第二全景图像，所述第二全景图像覆盖所述场景中的与所述第一全景图像相...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：赫克斯冈技术中心，
类型：发明
国别省市：