测地仪的对准制造技术

公开了一种用于将测量仪对准被选目标的方法。该方法包括以下步骤：利用测量仪中的相机捕获图像；通过在测量仪所捕获的图像中识别一个目标点来选择一个目标；根据在所述图像中识别出的目标点计算第一水平和垂直的旋转角；旋转测量仪经过所述第一水平和垂直的旋转角到达中间瞄准线；测量沿所述中间瞄准线到一个点的距离；以及根据所述图像中的目标点以及所述测得的距离，计算第二水平和垂直的旋转角。该方法可以利用计算机软件、硬件、固件或其组合实现。还公开了执行本方法的一种测量仪。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及测量仪的对准，如全站仪的对准。更具体而言，本专利技术 涉及这样一类测量仪的对准，该测量仪具有一部用于捕获视区的相机和 一部用于测量到该视区内的确定目标点的距离的测距仪。
技术介绍
在测量中，相机在测地仪中的运用可以提供改善的用户便利性以及 新的功能。更具体而言，视野一一诸如由相机提供并在仪器显示器上显 示的图像或视频内容——可以用于协助选定目标，以及用于向用户提供 潜在关注点的概览。在传统目镜和示于显示器上的视频图像之间的一个显著区别是，显 示图像能够具有主动的信息覆盖图。多种信息可以与捕获图像一起给 出，以便于仪器的使用。对于全站仪的一般背景(该全站仪包括一部相机，用以捕获该全站仪所对准的视野的图像或视频内容)，参见W0 2005/059473。该类测量仪，也即包括相机的测量仪，有时被称作视频经绰仪。
技术实现思路
在视频经绰仪领域，或更广泛而言，对于带有相机的测地仪，当相 机中心与仪器中心不相同时会出现问题。根据相机图像确定的旋转角通 常不能被直接用作仪器的适当旋转角。本专利技术提供了一种用于将电子距离测量束(EDM束)对准关注点， 或目标的方法，所述关注点或目标被识别在测量仪中的相机所捕获的图 像中。具体而言，本专利技术致力于EDM束的瞄准线与相机的瞄准线不同轴 (偏心)的情况。当在测量仪中相机的瞄准线和用于距离测量的光学轴(EDM束的瞄 准线)不同轴(偏心)时，通常不可能确定正确的水平和垂直旋转角，5用于将光学轴转向在相机捕获图像中识别出或指出的任意点。换言之， 如果旋转角是根据相机所捕获的图像确定且仪器围绕一个与相机中心 并不重合的旋转中心旋转，那么该旋转角一般是不合适的。只有当关注 点的距离已知时，从图像得到正确的旋转角才是可能的。本专利技术提供了 一种用于将测量仪对准目标的方法，其中通过在相机捕获图像中点击(click)、或者以其他方式指定关注点来选择该目标， 其中仪器的瞄准线自动对准被选关注点。本专利技术基于以下认识关注点的粗略距离测量可以用于对准测量仪 的瞄准线(即，计算适合的旋转角)，而一旦仪器已正确地对准了关注点， 则可以进行该关注点的精确距离测量。简而言之，4艮据本专利技术的方法可以包括下列步骤-操作者在测量仪的相机所捕获的图像或视频内容里选择一个目 标(关注点)。如可以理解的那样，也可以提供识别目标的其他选择。-依据捕获的图像以及目标距离的任一初始值来确定第一水平和 垂直的旋转角，例如，该距离可以等于上一次测得的值，或等于无穷远。-依据第一水平和垂直的角度旋转仪器的瞄准线。这将不会使仪器 精确地对准被选目标，而会由于相机关于用于EDM束的仪器瞄准线的偏 心而形成一个不精确的目标对准。-通过E面束测量被选目标的粗略距离。通过测量一个接近于但是 通常不完全重合于被选目标的点的距离——即到仪器在第一次旋转之 后对准的那个点的距离——获取该被选目标的粗略距离。-利用测得的粗略距离，此时基于该测得的粗略距离计算新的角 度。这些被计算出来的新角度将接近地符合使仪器瞄准线精确向被选目 标定位的所需的旋转。仪器的最后一次旋转将利用这些角度进行。——旦仪器的瞄准线正确地对准被选目标，则进行精确的距离测 量，并将被选目标的坐标储存在存储器中。本专利技术还提供了一种全站仪，其包括了多种用于实现上述方法的装置。另外，本专利技术可以在计算机程序中实现，当执行该程序时，即可在 测量仪中执行本专利技术方法。例如，该计算机程序可以作为一种升级被加 载到测量仪中。如可以理解的那样，如考虑到特殊环境的需要，该专利技术6方法可在使用软件、硬件或固件、或其结合的测量仪上实现。 附图说明在下面的具体实施方式中参引了附图，在附图中图1是一 张示意图，从侧面示出了具有与仪器的旋转中心相偏心的相机的测量仪的情形。图2从上方示意性示出了，同样在仪器瞄准线与相机视区同轴的情况下，相机中心与仪器中心之间的偏心是如何导致相对于目标点的角度偏差。图3示意性示出了可被相机捕获并显示于仪器屏幕上的一幅图像 或视频帧。图4是本专利技术方法的一个总体概要。图5至图7是本专利技术方法的各种实施方案的更详细的概要。 图8示意性示出了根据本专利技术的测地仪。具体实施例方式图1示意性示出了目标点0P在测量仪的相机所捕获的图像中被识 别的情形。在图中示出了相机传感器10，诸如CMOS相机或CCD,其用 来捕获以相机轴110为中心的图像。通过光学系统ll在相机传感器10 中形成一幅图像。通过绕仪器旋转中心12以水平和垂直角度旋转，测 量仪可以对准期望目标。如图所示，相机的光学系统11关于仪器的旋 转中心是偏心的(与仪器旋转中心的间隔分别为eq和ej 。因此，如图 所示，相机轴110 (相机视野的中心线)与仪器的光学轴112 (EDM瞄 准线)不在一条直线上。图3示意性示出了相机所捕获的一幅图像。此图像被呈现给使用测 量仪的操作者，使得操作者能通过点击图像来选中目标或者目标点0P 或通过其他方式指示期望的目标点。仪器的光学轴(即EDM瞄准线)粗 略地指向图像中心，该图像中心在图3中以标记EDM示出。为了将测量仪对准被选目标(目标点0P)，在仪器中执行许多函 数。仪器的旋转通过一个以水平和垂直角度为输入量的旋转函数来产 生，也就是说，该函数可以被描述为Rotate(ot cxy)，其中，0^和a7分别是所期望的水平和垂直的旋转角。当激活该旋转函数，仪器将相对 于其当前旋转位置而旋转。为了找出期望的旋转角，在仪器中(或者在联合控制单元中)还执 行一个函数，该函数基于由相机所捕获的图像或视频内容中的像素差计 算出旋转角。为了使用该函数找到旋转角，还需要知道到目标的距离。 因此，基于图像像素计算仪器旋转角的该函数可以被描述为(oc x， ay) -P i xToAng 1 e (Ax， Ay， d， C)其中，Ax和Ay分别是在水平和垂直方向上在当前目标与期望目 标之间的像素数(或者更一般而言，像素坐标)，d是到目标的距离， 而C是为各系统确定的可能的校准因素。校准因素C可能包括关于相 机的一些细节，诸如其偏心距eq和e!，以及其焦距feara (参照图1)， 但不局限于此。关于如何基于测量仪中相机捕获的图像计算旋转角的全 面说明，请参见上文所述的WO 2005/059473。为了理解为何要知道目标距离，研究示于图2的示意图是有帮助 的。图2是一张俯视的平面图，并为相机(cam)和仪器(instr)示出 在当前瞄准线(EDM)和期望目标点(0P)之间的角度。相机可以用于 测定到达目标点0P的相机角度((h，但为了瞄准该目标点0P所需要的仪 器旋转角将会是一个略有区别的角度( 2，如图2所示。因此，为了给仪 器找到合适的旋转角以将仪器对准期望的目标点0P,必须知道目标的 距离。这就是为什么函数PixToAng 1 e将目标距离也作为 一个输入量。 应理解的是，图2仅是一幅示意图，并且为了清晰，仪器中心和相机之 间的相对距离与目标距离相比已被放大。因此，如果用于对准仪器的旋转角要根据相机传感器10所捕获的 图像来确定，那么就需要知道到目标的距离。然而，在仪器EDM束的当 前瞄准线和被选目标点之间的粗略角度差cu可以由被捕获的图像确 定。通过确定在相机晶片中心(chip center)和图像中被识本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将测量仪对准被选目标的方法，该方法包括以下步骤：　利用测量仪中的相机捕获图像；　通过在测量仪所捕获的图像中识别一个目标点来选择一个目标；　根据在所述图像中识别出的目标点计算第一水平和垂直的旋转角；　旋转测量仪经过所述第一水平和垂直的旋转角到达中间瞄准线；　测量沿中间瞄准线到一个点的距离；以及　根据所述图像中的目标点和所述测得的距离，计算第二水平和垂直的旋转角。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：S斯瓦赫尔姆，C格拉瑟，M沃格尔，N梅恩，
申请(专利权)人：特林布尔公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]