验证测量仪器的外部取向的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在测量处理期间验证测量仪器的外部取向的方法。所述方法包括以下初始化步骤：将测量仪器的成像装置指向参考物体(2)上并检测成像装置的第一拍摄方向；按照第一拍摄方向拍摄参考物体(2)的第一图像；存储第一图像和第一拍摄方向作为测量仪器的外部取向的指示。根据本发明专利技术，在测量处理的进行状态下，执行以下验证步骤(尤其按照自动的和预编程的方式)：将成像装置重新指向参考物体(2)上并检测成像装置的第二拍摄方向；按照第二拍摄方向拍摄参考物体(2)的第二图像；通过图像处理比较第一图像和第二图像中的参考物体(2)的第一成像位置与第二成像位置以及第一拍摄方向与第二拍摄方向，并基于第一成像位置和第二成像位置之间的差异和/或第一拍摄方向和第二拍摄方向之间的差异验证测量仪器的外部取向。

【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方法，尤其是涉及根据权利要求I的前序部分所述的以及被设计为执行本专利技术的方法的根据权利要求14的前序部分所述的测量仪器。当设置诸如全站仪(total station)的测量仪器时，有必要确定测量仪器的取向。 通常，测量仪器的取向对应于测量仪器的对准(角度测量装置的方向零)相对于北方向 (头向)(即，根据通用大地测量惯例，相对于水平坐标系的X轴)的偏差。为了确定测量仪器的取向，测量从测量仪器到至少一个相对远距离的参考物体(具有已知坐标数据)的角度。通常，这样的参考物体的距离必须为至少1km。这样的参考物体的例子有教堂塔十字架、山顶上的十字架(山顶十字架)、高烟囱或者长距离外也可看见的其它明显物体。这些参考物体的坐标数据通常由政府当局提供， 如瑞士的“Bundesamt fiir Landestopographie swisstopo，，。基于图I和图2描述用于确定测量仪器的取向的现有技术的方法。为了确定测量仪器的取向，确定测量仪器的方向零与坐标系的X轴(通常对应于北方向)之间的角度O。 即，测量仪器的取向通常被定义为X轴(北方向)与测量仪器的方向零之间的角度。如果测量仪器A和参考物体B的设置点的坐标数据已知，则从该坐标数据可计算取向方向角取向方向角是X轴与连接测量仪器和参考物体B的位置的线S之间的角度。在设置测量仪器之后，测量至参考物体的方向角r，即，测量仪器的方向零与连接测量仪器和参考物体B的位置的线之间的角度，取向角O被确定为0=r0-r在实地使用测量仪器时，可能发生测量仪器的外部取向由于多个原因而略微改变，例如，由于三脚架的一足陷入地面中，由于无意中推或撞到测量仪器上等。因此，可在开始测量任务一段时间之后在测量处理期间(即，在测量处理进行的状态或随后的状态下) 验证测量仪器的外部取向。这种取向验证可确保测量仪器没有改变，仍精确地处于初始确定的取向上，或者在取向改变的情况下，可指示必须重新确定测量仪器的外部取向。为了验证测量仪器的取向，一段时间之后，再次确定从测量仪器到参考物体B的方向角r2，然后将新的参考角与原来确定的方向角Γι进行比较。Δ O=O2 - O1= (r0-r2) - (r0 - T1)=T1-T2如果取向改变Λ0超过预定值，则需要重新确定测量仪器的取向。这里，需要注意的是，可在不知道绝对外部取向值O2和O1的情况下确定取向改变Λ0。然而，根据现有技术的方法，这种验证方法必须完全手动进行，因此非常麻烦。另外，其可靠性取决于操作人员的技术。举例来说，WO 2009/106144 Al粗略描述了一种在实地测量活动期间检查测量仪器的原来确定的取向是否改变的验证程序，参见WO 2009/106144 Al的第25页第25-33“当在绝对坐标系中测量位置数据时，可能需要仪器相对于已知方向的取向。在该过程中，参考目标用来在测量活动开始时获得全站仪的角度取向(例如在校准过程之后所获得的角度取向)并且在结束测量活动之前检查该参考目标。检查参考目标相对于全站仪的角度取向的位置确保了全站仪在测量活动期间没有移动。”然而，WO 2009/106144 Al的上述段落中描述的验证方法也必须完全手动进行，因此也非常麻烦。同样，此类验证的可靠性也取决于操作人员的技术。WO 2009/106144 Al中根本没有给出有关在实地用户测量活动期间验证测量仪器的取向的更多信息，实际上WO 2009/106144的主要技术教导涉及完全不同的主题，类似校准测量仪器的方法(参见，除了许多其它段落之外，WO 2009/106144 Al的第12页第7_12 行)或(作为次要主题)搜索参考目标的方法(参见例如WO 2009/106144 Al的第23页第20-27行)，其与在实地测量活动期间相比均形成完全不同的主题。因此，需要一种改进的方法来在测量活动期间确定并验证测量仪器的外部取向， 尤其其中所述方法可较容易进行，并且具有高可靠性(与操作员的技术无关)。本专利技术的在测量处理期间适用于至少具有成像装置以及用于检测所述成像装置相对于测量仪器的基座的内部拍摄方向的角度测量装置的测量仪器。这里，所述方法包括以下初始化步骤-将成像装置指向参考物体上并检测成像装置的第一拍摄方向，-按照第一拍摄方向拍摄参考物体的第一图像，_存储第一图像和第一拍摄方向作为测量仪器的外部取向的指示(举例来说，所检测的第一拍摄方向可用作链接测量仪器的外部取向的测标(peg)以用于后续测量)。根据本专利技术，在测量处理的进行状态下(例如，在特定时间段之后并在测量任务的一部分已经执行之后，或者例如，在操作员无意中撞到测量仪器之后)，还执行以下验证步骤以验证测量仪器的外部取向(即，验证测量仪器是否仍按照关于其设置的相同方式取向)-将成像装置重新指向参考物体上并检测成像装置的第二拍摄方向，-按照第二拍摄方向拍摄参考物体的第二图像，-通过图像处理比较第一图像和第二图像中的参考物体的第一成像位置与第二成像位置以及第一拍摄方向与第二拍摄方向，并基于第一成像位置和第二成像位置之间的差异和/或第一拍摄方向和第二拍摄方向之间的差异验证测量仪器的外部取向。这里，具体地，所述验证可按照以下方式/实施方式执行根据方法的第一实施方式，可以执行所述重新指向步骤，使得第二拍摄方向与第一拍摄方向精确一致。这意味着，在开始验证处理之后，首先，将成像装置(尤其是集成有成像装置的瞄准装置/望远镜)驱动至第一拍摄方向的内部角度(即，将成像装置精确地重新指向第一拍摄方向)。在按照第二拍摄方向拍摄参考物体的第二图像之后，然后可基于第一成像位置和第二成像位置之间的差异验证测量仪器的外部取向。根据另选的第二实施方式，可以执行所述重新指向步骤，使得第二拍摄方向不同于第一拍摄方向。然后，可基于第一成像位置和第二成像位置之间的位置差异以及第一拍摄方向和第二拍摄方向之间的方向差异验证测量仪器的外部取向。这里，必须使位置差异和方向差异彼此相关。因此，根据本专利技术方法的另选的第二实施方式，在开始初始化步骤之后没有必要再次精确地接近第一拍摄方向，但是可以将成像装置重新指向，使得第二拍摄方向与第一拍摄方向大致一致。这与第一实施方式相比是有利的，因为测量仪器的动力化通常难以再次以足够的精度真正地精确接近望远镜的先前测量的角度(即，通常望远镜对准的动力化改变的精度会低于读出的角度)。然而，仅按照这样的方式将成像装置重新指向，使得在按照第二成像方向拍摄第二图像时参考物体仍处于其视野(覆盖范围)内也可能足够了。通过考虑第一图像和第二图像中的第一成像位置与第二成像位置之间的差以及第一拍摄方向与第二拍摄方向之间的差，可验证外部取向是否改变。因此，使第一成像位置和第二成像位置之间的差与第一拍摄方向和第二拍摄方向之间的差相关。例如，可从位置差异直接得到指向角度差，可将该指向角度差与第一拍摄方向和第二拍摄方向之间的差异直接进行比较。在从位置差异得到的指向角度差偏离于第一拍摄方向和第二拍摄方向之间的差异的情况下，表明测量仪器的外部取向改变。根据进一步的第三实施方式，可以执行所述重新指向步骤，使得第二图像(按照第二拍摄方向拍摄)中的参考物体的第二成像位置与第一图像中的参考物体的第一成像位置精确一致。然后，可以(尤其是仅)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.18 EP 10166558.61.一种用于在测量处理期间验证测量仪器的外部取向的方法，其中，所述测量仪器至少设置有成像装置以及用于检测所述成像装置相对于所述测量仪器的基座的内部拍摄方向的角度测量装置，所述方法包括以下初始化步骤 -将所述成像装置指向参考物体(2)上并检测所述成像装置的第一拍摄方向， -按照所述第一拍摄方向拍摄所述参考物体(2)的第一图像， -存储所述第一图像和所述第一拍摄方向作为所述测量仪器的外部取向的指示， 并且，在所述测量处理的进行状态下，所述方法还包括以下验证步骤 -将所述成像装置重新指向所述参考物体(2)上并检测所述成像装置的第二拍摄方向， -按照所述第二拍摄方向拍摄所述参考物体(2)的第二图像， -通过图像处理比较所述第一图像和所述第二图像中的所述参考物体(2)的第一成像位置与第二成像位置以及所述第一拍摄方向与所述第二拍摄方向，并基于所述第一成像位置与所述第二成像位置之间的差异和/或所述第一拍摄方向与所述第二拍摄方向之间的差异验证所述测量仪器的外部取向。2.根据权利要求I所述的方法，该方法的特征在于， -执行所述重新指向步骤，使得所述第二拍摄方向与所述第一拍摄方向精确一致，以及 -基于所述第一成像位置与所述第二成像位置之间的差异验证所述测量仪器的外部取向。3.根据权利要求I所述的方法，该方法的特征在于， -执行所述重新指向步骤，使得所述第二拍摄方向不同于所述第一拍摄方向，以及-基于所述第一成像位置与所述第二成像位置之间的差异并且基于所述第一拍摄方向与所述第二拍摄方向之间的差异验证所述测量仪器的外部取向。4.根据权利要求I所述的方法，该方法的特征在于， -执行所述重新指向步骤，使得按照所述第二拍摄方向拍摄的所述第二图像中的所述参考物体(2)的所述第二成像位置与所述第一图像中的所述参考物体(2)的所述第一成像位置精确一致，以及 -基于所述第一拍摄方向与所述第二拍摄方向之间的差异验证所述测量仪器的外部取向， -尤其其中，通过连续改变拍摄方向以及连续拍摄并处理图像，直到所述参考物体(2)的成像位置与所述第一成像位置精确一致为止，来反复执行所述重新指向步骤。5.根据权利要求I至4中的任一项所述的方法，该方法的特征在于， -所述角度测量装置被设计用于检测水平角度，尤其另外地检测垂直角度，作为所述成像装置的内部拍摄方向， -比较所述第一成像位置与所述第二成像位置的步骤包括确定所述第一成像位置与所述第二成像位置之间的水平像素偏移，尤其另外地确定垂直像素偏移，以及 -基于所述水平像素偏移，尤其还基于所述垂直像素偏移，验证所述测量仪器的水平外部取向，尤其另外地验证所述测量仪器的垂直外部取向。6.根据权利要求I至5中的任一项所述的方法，该方法的特征在于， -验证所述测量仪器的外部取向的步骤还包括分别基于所述第一成像位置与所述第二成像位置之间的差异和/或所述第一拍摄方向与所述第二拍摄方向之间的差异确定所述测量仪器的取向偏离量，所述取向偏离量尤其是水平和/或垂直位移角度， -尤其其中，所述取向偏离量用于校正当前测量仪器的外部取向的值和/或如果所述取向偏离量超过预设值，则发出警告信号。7.根据权利要求I至6中的任一项所述的方法，该方法的特征在于， -拍摄所述第一图像和所述第二图像的步骤包括按照所述第一拍摄方向采集所述参考物体(2)的第一系列图像以及按照所述第二拍摄方向采集所述参考物体(2)的第二系列图像，以及对能够从所述第一系列图像和所述第二系列图像得到的信息取平均，以取代能够从所述第一图像和所述第二图像得到的信息， -尤其其中，对所述第一系列图像中的各个图像中的所述参考物体(2)的位置取平均，并对所述第二系列图像中的各个图像中的所述参考物体(2)的位置取平均，将平均位置作为所述第一成像位置和所述第二成像位置。8.根据权利要求I至7中的任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩哈德·麦茨勒，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：
国别省市：