專利名稱：確定覘標相對于具有攝影機的勘測儀器的坐標的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及勘測儀器(surveying instrument)，諸如全站儀。更具體地，本發(fā)明涉 及用于確定覘標(target)相對于具有攝影機的勘測儀器的坐標的方法，該攝影機用于拍 攝視場和該視場內被識別的覘標點。
背景技術：
在勘測中，攝影機在測地儀器中的使用可以提供改進的使用者便利性和新的功 能。特別地，該攝影機提供的并顯示在該儀器的顯示器上的視野——諸如圖像或視頻饋 給——可以用于輔助覘標選擇，以及用于向使用者提供潛在關注點的縱覽。傳統(tǒng)目鏡和顯示在顯示器上的視頻圖像的一個明顯差異是，顯示器圖像可以具有 信息的主動覆蓋。各種信息可以與所拍攝的圖像一起給出，以促進對儀器的使用。關于全站儀——其包括用于對該全站儀所瞄準的視野拍攝圖像或視頻饋給的攝 影機——的一般背景信息，參見W02005/059473。這種勘測儀器，即包含攝影機的勘測儀器，有時被稱為視頻經緯儀。

發(fā)明內容
在視頻經緯儀領域，或者更一般地對于設有攝影機的測地儀器，當攝影機中心和 儀器旋轉中心不重合時會出現(xiàn)問題?；跀z影機圖像確定的從攝影機中心到覘標的方向一 般不直接用作從儀器旋轉中心到覘標的方向。本發(fā)明提供了用于相對于勘測儀器來確定關注點的覘標坐標或覘標的方法，該覘 標在由該勘測儀器中的攝影機拍攝的兩個圖像中被識別。當攝影機中心或透視中心與勘測儀器的旋轉中心不重合(偏心)時，通常不可能 直接確定從該旋轉中心到在由該攝影機拍攝的圖像中識別或指示的任意點的正確方向。換 言之，如果從攝影機到覘標的方向是從由該攝影機拍攝的圖像確定的，那么從與該攝影機 中心不重合的旋轉中心到該覘標的方向通常將不能通過用從該攝影機到該覘標的方向充 分近似地確定。僅當?shù)疥P注點的距離已知時，才有可能從該圖像得出從該旋轉中心到該覘 標的正確方向。因而期望確定該覘標相對于該勘測儀器的旋轉中心的坐標。本發(fā)明提供了用于確定覘標相對于勘測儀器的坐標的方法，其中，使用攝影機在 第一攝影機位置和傾向拍攝第一圖像，通過在該第一圖像中識別目標點來選擇覘標，并測 量該目標點在該第一圖像中的第一圖像坐標。使該勘測儀器繞旋轉中心旋轉，以使得該攝 影機從該第一攝影機位置和傾向移動至第二攝影機位置和傾向。使用該攝影機在該第二攝 影機位置和傾向拍攝第二圖像，也在該第二圖像中識別在該第一圖像中被識別的目標點， 并測量該目標點在該第二圖像中的第二圖像坐標。盡管在拍攝該第二圖像之前經歷了旋 轉，但該勘測儀器的旋轉中心當拍攝該第二圖像時保持在固定的位置，即在與拍攝該第一 圖像時相同的位置。最后，基于該第一攝影機位置和傾向、該第一圖像坐標、該第二攝影機 位置和傾向、該第二圖像坐標以及攝影機標定數(shù)據(jù)，來確定該覘標相對于該勘測儀器的旋轉中心的坐標。本發(fā)明利用了以下理解使用該勘測儀器中的攝影機一該攝影機用于通過該勘 測儀器的居間旋轉從兩個已知攝影機位置和傾向進行拍攝一的偏心度，以及在這兩個圖 像中對目標點及其坐標的識別連同攝影機標定數(shù)據(jù)，可以確定該關注點相對于該勘測儀器 的坐標。在確定了相對于該儀器的旋轉中心的覘標坐標之后，就可以確定從該旋轉中心到 該覘標的距離。然而，覘標坐標可以用于確定距離以外的其它目的。例如，它可以用于非常 精確地測量地面標志的坐標，以對勘測儀器進行設站。本發(fā)明也提供了一種全站儀，其包括用于執(zhí)行上述方法的各種裝置。另外，本發(fā)明可以以這樣的計算機程序來實施，該計算機程序在運行時在勘測儀 器中執(zhí)行本發(fā)明的方法。該計算機程序可以，例如，作為升級被下載到勘測儀器中。應理解， 可以使用軟件、硬件或固件或其組合來針對勘測儀器實施本發(fā)明方法，視具體情況而定。


在下文的詳細描述中參考了附圖，其中圖1是從側面示出了勘測儀器在具有偏心于該儀器旋轉中心的攝影機的情況的 示意圖；圖2在儀器視線和攝影機視線同軸的情況下從上方示意性地示出了該攝影機和 該儀器中心兩者間的偏心度如何導致相對于目標點的角度差異；圖3示意性地示出了可以被該攝影機拍攝并呈現(xiàn)在該儀器的屏幕上的圖像或視 頻幀。圖4是本發(fā)明方法的大體概括。圖5A和5B是從側面示出了根據(jù)本發(fā)明的勘測儀器——其具有偏心于該儀器旋轉 中心的攝影機——的第一實施方式的示意圖。通過該勘測儀器的旋轉，該攝影機在兩個不 同位置拍攝圖像。圖6是本發(fā)明方法的一個實施方式的概括。圖7a和7b示出了用于確定所得出的覘標距離和/或方向的精確度是否被認為足 夠好的一個方法。圖8示出了用于確定所得出的覘標距離和/或方向的精確度是否被認為足夠好的 另一個方法。圖9示意性地示出了，通過使勘測儀器在第一圖像的拍攝和第二圖像的拍攝之間 旋轉，從攝影機拍攝兩個圖像，以及在該第二圖像中沿著核線的一段識別目標點。圖10示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一種測地儀器。
具體實施例方式圖1示意性地示出了這樣的情況在由勘測儀器中的攝影機所拍攝的圖像中識別 與覘標P關聯(lián)的目標點。在該圖中，示出了用于拍攝圍繞攝影機軸線102的圖像的攝影機 傳感器101，諸如CMOS攝影機或(XD。借助于光學系統(tǒng)103，圖像形成在攝影機傳感器101 上。該勘測儀器可以通過繞該儀器的旋轉中心104轉過水平和豎直角度來瞄準期望覘標。 如該圖所示，用于該攝影機的光學系統(tǒng)103偏心于該儀器的旋轉中心(分別偏離該儀器的旋轉中心e<^nei)。因而，攝影機軸線102 (該攝影機視野的中心線)與該儀器的光學軸線 (即光學視線)105不共線，如該圖所示。攝影機光學軸線102理想地應垂直于攝影機傳感 器101的平面，且光學系統(tǒng)103應沒有畸變或像差，但這不是實踐中的情況。圖3示意性地示出了由該攝影機拍攝的圖像。這種圖像可以被呈現(xiàn)給使用該勘測 儀器的操作員，以使得該操作員可以通過點擊該圖像或者指示期望目標點來選擇覘標P的 圖像目標點，該儀器的光學軸線(即光學視線)粗略地指向該圖像中心——其由圖3中的 十字準線指示。為了確定從該勘測儀器到所選擇的覘標P的方向，在該儀器中執(zhí)行了數(shù)個函 數(shù)。例如，如果從該攝影機到覘標的方向被表達為相對于該攝影機軸線的水平角和豎直角 (Θχ，ey)，在該儀器中(或在相關的控制單元中)提供了這樣的函數(shù)在由該攝影機拍攝 的圖像或視頻饋給中，通過基于像素坐標來計算該水平角和豎直角(θχ，Θ0，確定從該攝 影機到覘標的方向。因此，基于圖像像素來計算該水平角和豎直角(θχ，θ)的函數(shù)f可以 被描述為(θχ, Θ0 = f(x, y,C)其中x、y是期望目標在該攝影機的坐標系中的像素的序號(或更一般地，像素坐 標)，C是待為每個系統(tǒng)確定的標定因子。標定因子C包含該攝影機的細節(jié)，諸如但不限于， 它的偏心度e,和ei以及它的焦距f。 (圖1)。關于如何基于由該儀器中的攝影機拍攝的圖 像來計算水平角和豎直角的一般描述，請參見上述WO 2005/059473。為了使用獨個圖像得出從儀器到用偏心的攝影機拍攝的覘標的距離，例如為了將 該儀器瞄準期望覘標P，有必要知道到該覘標的距離。就此而言，研究圖2所示的示意圖可 以是有用的。圖2是從上方觀察到的平面視圖，且示出了對于攝影機和儀器這兩個的中心， 二者的當前視線(光學的以及EDM的)與期望覘標(P)之間的角度。該攝影機標定數(shù)據(jù)用 于確定到目標點P的攝影機角度Θ。，但到目標點P的儀器角度稍有不同，如圖2所示。因 此，為了使用獨個圖像得出從儀器到覘標的方向——例如為了將儀器瞄準期望的目標點P， 有必要知道到該覘標的距離。應理解，圖2只是示意圖。然而，如果從勘測儀器中的攝影機拍攝兩個圖像，其中第一圖像是使用該攝影機 在第一攝影機位置和傾向拍攝的，所述第一攝影機位置偏心于該勘測儀器的旋轉中心，第 二圖像是使用該攝影機在第二攝影機位置和傾向拍攝的，所述第二位置偏心于該勘測儀器 的旋轉中心，其中，通過使該勘測儀器繞其旋轉中心旋轉使得該攝影機從該第一攝影機位 置和傾向移動至該第二攝影機位置和傾向，在該第一圖像和該第二圖像中識別對應于覘標 的目標點，并測量該目標點在該第一圖像和該第二圖像中的圖像坐標，使用攝影機標定數(shù) 據(jù)來確定該目標點相對于該勘測儀器的旋轉中心的坐標。確定從該勘測儀器的旋轉中心到該覘標的方向有用于，例如，使該勘測儀器瞄準 該覘標，以用于后續(xù)的距離測量。確定離開該勘測儀器的旋轉中心的覘標距離有用于，例 如，確定使用飛行時間測量的測距儀器的采樣間隔、有用于EDM的聚焦能力、以及有用于其 它攝影機或使用者的自動對焦。圖4中概括了根據(jù)本發(fā)明的方法的一般步驟。該方法在包括攝影機的勘測儀器中 執(zhí)行，并開始自在步驟S401，使用所述攝影機在第一攝影機位置和傾向拍攝第一圖像，該 第一攝影機位置偏心于該勘測儀器的旋轉中心；之后在步驟S402執(zhí)行覘標選擇。在該第一圖像中識別與該覘標關聯(lián)的目標點，該第一圖像可以是由該攝影機拍攝的快照或視頻饋給 的一幀?？梢酝ㄟ^操作員在顯示由該攝影機拍攝的圖像的屏幕上點擊選擇來識別該覘標或 以其他任何合適的、指示所拍攝圖像的所選覘標的方式來識別該覘標。也設想可以以其它 方式進行覘標識別，諸如使用位于該覘標處的棱鏡、邊緣檢測、覘標特征識別(例如箭頭) 等等。為了便于覘標選擇，優(yōu)選地在屏幕圖像中指示儀器視線當前瞄準的點——例如使用 十字準線、圓點或類似物。一旦在步驟S402中通過在該第一圖像中識別目標點而選擇了覘標，就在步驟 S403測量該目標點在該第一圖像中的第一圖像坐標。在步驟S404，使該勘測儀器繞該旋轉中心旋轉，以使得該攝影機從該第一攝影機 位置和傾向旋轉至第二攝影機位置和傾向。該第二攝影機位置偏心于該勘測儀器的旋轉中 心。該第一攝影機位置和傾向是由攝影機標定數(shù)據(jù)以及該攝影機中心到該儀器旋轉中心的 水平和豎直方向給出的。因而，該第一攝影機位置和傾向是這樣確定的將該攝影機中心 到該儀器旋轉中心的水平和豎直方向——即以偏心度參數(shù)為形式的攝影機標定數(shù)據(jù) 和 ex——納入考量，以使得攝影機坐標關聯(lián)于勘測儀器坐標。進一步，如下文將討論的，也可 以考慮其它標定數(shù)據(jù)，例如攝影機位置獨立參數(shù)，諸如所謂的代表該攝影機中心與圖像平 面之間的距離的攝影機常數(shù)以及/或者畸變參數(shù)——其依賴于圖像位置。該第二攝影機位 置和傾向可以從該旋轉連同攝影機標定數(shù)據(jù)得出。然后該方法繼續(xù)進行在步驟S405，使用該攝影機在該第二攝影機位置和傾向拍 攝第二圖像；之后在步驟S406，在該第二圖像中識別在該第一圖像中被識別的目標點。例 如，可以通過操作員在顯示由該攝影機拍攝的圖像的屏幕上點擊，或者優(yōu)選地借助于數(shù)字 圖像處理，來選擇該目標點。一旦在步驟S406中在該第二圖像中識別了該目標點，就在步驟S407測量該目標 點在該第二圖像中的第二圖像坐標。最后，在步驟S408，基于該第一攝影機位置和傾向、該第一圖像坐標、該第二攝影 機位置和傾向、該第二圖像坐標以及攝影機標定數(shù)據(jù)，來確定該覘標相對于該勘測儀器的 旋轉中心的坐標。圖5A和5B示意性地示出了勘測儀器的第一實施方式。為了簡單起見，該勘測儀 器以二維示出。圖5A和5B可以被視為俯視圖或側視圖。然而，本領域技術人員明了本發(fā) 明的教導應如何擴展到三維情形。勘測儀器500包括攝影機，該攝影機包括攝影機傳感器501和光學系統(tǒng)502。該攝 影機具有攝影機中心或投射中心(在圖5A中以0'指示，在圖5B中以0"指示)，其偏心于 儀器500的旋轉中心所在地點0。通過使勘測儀器500繞其旋轉中心旋轉，該攝影機可以 進一步移動到不同位置。應注意，該勘測儀器被示為具有單個攝影機，因為只需要獨個攝影 機。然而，該勘測儀器可以包括多于一個的攝影機，例如用于獲取一個獨立的特征的第二攝 影機。應注意，在圖5A和5B的實施例中，該攝影機位于該儀器的視線上方。當然，該攝影 機可以相對于該儀器旋轉中心具有任意的偏心地點。在圖5A中，當該攝影機中心位于第一攝影機位置0' —一該第一攝影機位置0' 偏心于勘測儀器500的旋轉中心所在地點0——并具有第一攝影機傾向時，由攝影機傳感 器501拍攝第一圖像。通過在該第一圖像中在位置P'識別目標點來選擇處于位置P的覘
一旦通過在該第一圖像中識別該目標點來選擇了該覘標，就測量該目標點在該第 一圖像中的第一圖像坐標。在圖5B中，通過使儀器500繞該旋轉中心轉過旋轉角δ，該攝影機中心已經從第 一位置0'和第一攝影機傾向移動至第二攝影機位置0"和第二攝影機傾向。當該攝影機 中心位于第二攝影機位置0"——該第二攝影機位置0"偏心于勘測儀器500的旋轉中心 所在地點0——并具有第二攝影機位置時，攝影機傳感器501拍攝第二圖像。在該第一圖像 中被識別的目標點也在該第二圖像中在位置P"被識別。一旦該目標點在第二圖像中被識別，就測量該目標點在該第二圖像中的位置P" 的第二圖像坐標。最后，基于該第一攝影機位置和傾向、該第一圖像坐標、該第二攝影機位置和傾 向、該第二圖像坐標以及攝影機標定數(shù)據(jù)，來確定覘標P相對于該勘測儀器的旋轉中心0的 坐標。圖6是在包括攝影機的勘測儀器——諸如在圖5Α-Β示意性地公開的勘測儀 器——中執(zhí)行的本發(fā)明方法的一個實施方式的概括。輸入到該方法中的是包括攝影機和勘 測儀器參數(shù)的攝影機標定數(shù)據(jù)。該方法開始自在步驟S601，使用該攝影機在第一攝影機 位置和傾向拍攝第一圖像，所述第一攝影機位置偏心于該勘測儀器的旋轉中心；之后，在步 驟S602，通過在該第一圖像中識別對應于覘標的目標點來選擇該覘標。例如，可以由操作員 在顯示由該攝影機拍攝的圖像的屏幕上點擊選擇來識別該覘標。此外，測量該目標點在該 第一圖像中的圖像坐標。在識別了該目標點之后，就在步驟S603確定是否能使用圖像處理和識別軟件來 識別該目標點。如果不能，則確定鄰近于該點的圖案是否是可檢測的。如果情況并非如此， 那么在步驟S605顯示該不確定性，并在步驟S606使用合適的替代方法。如果能檢測到圖案或者能通過軟件識別該點，則在步驟607確定該目標點是否足 夠接近該圖像的最近角落，例如，距該第一圖像的最近角落小于閾距離。這是為了確保該方 法產生足夠精確的輸出?；蛘撸梢源_定該目標點距該圖像中的與該攝影機檢測器的中心 對應的點是否足夠遠，例如，距該圖像中的與該攝影機檢測器的中心對應的點大于閾距離。如果該點不足夠接近該第一圖像的最近角落，則在步驟S608假定最短距離(對應 于從偏心放置的攝影機到覘標與到該勘測儀器的旋轉中心的方向之間的最大差異)并計 算旋轉角，從而導致該目標點在經修正的第一圖像中到最近角落的距離比閾更近，但仍處 于該經修正的第一圖像內。然后根據(jù)該旋轉角旋轉該勘測儀器，從而拍攝該經修正的第一 圖像。使用該第一攝影機位置和傾向、該第二攝影機位置和傾向、該第一圖像坐標以及 攝影機標定數(shù)據(jù)，可以在該經修正的第一圖像中識別所謂的核線，在該經修正的第一圖像 中，該目標點應位于該核線上。在步驟S609，通過在該經修正的第一圖像中沿著該核線搜索 來識別該目標點，并且將該第一圖像坐標修正為測得的該目標點在該經修正的第一圖像中 的圖像坐標。在步驟S610，基于攝影機標定數(shù)據(jù)、該第一攝影機位置和傾向以及該第一圖像坐 標來計算旋轉角，該旋轉角將導致該目標點到第二圖像的角落的距離比閾更近但仍處于該
9第二圖像內，所述第二圖像的角落不同于該第一圖像的角落(該目標點在該第一圖像中到 該第一圖像的角落的距離比閾更近)，并且優(yōu)選地與該第一圖像的角落徑向相對。然后，在步驟S611，根據(jù)該旋轉角來旋轉該勘測儀器，從而使用該攝影機在由該旋 轉導致的第二攝影機位置和傾向拍攝該第二圖像。在步驟S612，在該第二圖像中識別在該第一圖像中被識別的目標點。使用該第一 攝影機位置和傾向(或經修正的攝影機位置和傾向)、該第二攝影機位置和傾向、該第一圖 像坐標以及攝影機標定數(shù)據(jù)，可以在該第二圖像中識別所謂的核線，在該第二圖像中該目 標點位于該核線上。通過在該第二圖像中沿著該核線搜索來識別該目標點。例如，可以通 過操作員在顯示該第二圖像的屏幕上點擊選擇，或者優(yōu)選地借助于數(shù)字圖像處理，來識別 該目標點。一旦在該第二圖像中識別了該目標點，就在步驟S612測量該目標點在第二圖像 中的第二坐標。基于該第一攝影機位置和傾向(或經修正的第一攝影機位置和傾向)、該 第一圖像坐標、該第二攝影機位置和傾向、該第二圖像坐標以及攝影機標定數(shù)據(jù)，來確定該 覘標相對于該勘測儀器的旋轉中心的坐標。基于該第一攝影機位置和傾向、該第一圖像坐 標、該第二攝影機位置和傾向、該第二圖像坐標以及攝影機標定數(shù)據(jù)，來確定該覘標相對于 該勘測儀器的旋轉中心的坐標?；谒_定的相對于該勘測儀器的旋轉中心的覘標坐標， 來確定相對于該勘測儀器的旋轉中心的覘標方向。即，該覘標的坐標是相對于該勘測儀器 的坐標系來表達的。因此，該覘標坐標通常關聯(lián)于原點在該勘測儀器的旋轉中心的坐標系。在步驟S613，基于相對于該勘測儀器的旋轉中心的覘標坐標，來確定從該儀器旋 轉中心到該覘標的距離。在步驟S614，確定該距離和/或該方向的精確度是否足夠。如果否，則在步驟 S615確定用于額外測量的合適的旋轉角，根據(jù)該合適的旋轉角旋轉該勘測儀器，從而在步 驟S616拍攝經修正的第二圖像，且該方法繼續(xù)進行到步驟S612。如果該準確度足夠，則旋轉該勘測儀器，以使得該儀器旋轉中心的視線瞄準在步 驟S617中確定的該覘標方向。圖7A和7B示出了兩個不同的圖像，在每個圖像中指示了圖像角落701、目標點 702以及四個區(qū)域703，其中，所確定的覘標距離和/或方向被認為足夠良好。再一次參照 圖6，在步驟S607確定目標點702是否足夠接近該圖像的最近角落701，例如，距該第一圖 像的最近角落小于閾距離，以確保產生足夠精確的結果。在圖7A中，目標點702被認為足 夠接近角落701 (即處于區(qū)域703內)。相反，圖7B示出了目標點702不位于四個區(qū)域703 之一中的情況，其中該精確度被認為不足夠良好。圖8示出了圖7A和7B的閾方法的替代。在圖8的方法中，可以確定目標點802 距該圖像中的與該攝影機檢測器的中心對應的點是否足夠遠，例如距該圖像中的與該攝影 機檢測器的中心對應的點大于閾距離。在圖8種，陰影區(qū)域803指示距該中心足夠遠的距 離。如果是如此，則該精確度被認為足夠良好。圖9示意性地示出了，通過使勘測儀器在第一圖像的拍攝和第二圖像的拍攝之間 旋轉，從攝影機拍攝兩個圖像，以及在該第二圖像中沿著核線的一段識別目標點。該攝影機具有攝影機中心或投射中心，其偏心于該儀器的旋轉中心所在位置0。通 過使該勘測儀器繞其旋轉中心旋轉，該攝影機還可以移動到不同的攝影機位置和傾向。對
10于每次旋轉，該攝影機中心都將位于一個球面上。當該攝影機中心位于第一位置0'——其偏心于該勘測儀器的旋轉中心所在地點 0——并且該攝影機具有第一攝影機傾向時，該攝影機拍攝第一圖像。通過在該第一圖像中 在位置P' (χ' ,1')識別目標點來選擇處于位置P的覘標。然后，通過使該儀器繞該旋轉中心旋轉，該攝影機中心從該第一攝影機位置0'和 傾向移動至第二攝影機位置0"和傾向。該第一攝影機位置和該第二攝影機位置之間的距 離被標示為d。。當該攝影機中心位于第二位置0"——其偏心于該勘測儀器的旋轉中心所 在地點0——并且該攝影機具有第二攝影機傾向時，該攝影機拍攝第二圖像。在第一圖像中 被識別的目標點在第二圖像中在位置P" (x"，y")被識別。所謂的共線性(collinearity)方程被用來估計P的坐標。關于該共線性方程的 推導以及該攝影機的標定的背景資料，請參考W02005/059473。測得的該第一圖像中的坐標P'可以由下列方程限定
權利要求
一種用于確定覘標相對于包括攝影機的勘測儀器的坐標的方法，包括使用該攝影機在第一攝影機位置和傾向拍攝第一圖像，所述第一攝影機位置偏心于該勘測儀器的旋轉中心；通過在該第一圖像中識別目標點來選擇覘標；測量該目標點在該第一圖像中的第一圖像坐標；使該勘測儀器繞該旋轉中心旋轉，以使得該攝影機從該第一攝影機位置和傾向移動至第二攝影機位置和傾向，而使該勘測儀器的旋轉中心保持在固定的位置，所述第二攝影機位置偏心于該勘測儀器的旋轉中心；使用該攝影機在該第二攝影機位置和傾向拍攝第二圖像；在該第二圖像中識別在該第一圖像中被識別的目標點；測量該目標點在該第二圖像中的第二圖像坐標；以及基于該第一攝影機位置和傾向、該第一圖像坐標、該第二攝影機位置和傾向、該第二圖像坐標以及攝影機標定數(shù)據(jù)，來確定該覘標相對于該勘測儀器的旋轉中心的覘標坐標。
2.權利要求1的方法，其中在該第二圖像中識別在該第一圖像中被識別的目標點包括基于該第一攝影機位置和傾向、該第二攝影機位置和傾向、該第一圖像坐標以及攝影 機標定數(shù)據(jù)，在該第二圖像中確定該目標點所位于的核線；以及在該第二圖像中沿著該核線，識別在該第一圖像中被識別的目標點。
3.權利要求2的方法，其中在該第二圖像中識別在該第一圖像中被識別的目標點還包括沿著該覘標在該第一圖像中的成像光線來選擇距該第一攝影機位置的最小距離和最 大距離，該覘標位于該最小距離和該最大距離之間；基于該最大距離和該最小距離，在該第二圖像中確定目標點所位于的該核線的一段；以及在該第二圖像中沿著該核線的這一段，識別在該第一圖像中被識別的目標點。
4.權利要求3的方法，其中該最大距離被選為無窮遠。
5.權利要求3和4的方法，其中該最小距離被選為該勘測儀器的最小距離。
6.權利要求1-5中任一項的方法，其中，如果被識別的目標點距該第一圖像的最近角 落不近于閾距離，則執(zhí)行以下步驟基于該目標點在該第一圖像中的位置，確定該勘測儀器繞該旋轉中心的經修正的旋 轉，該經修正的旋轉導致該目標點距用該攝影機拍攝的圖像的最近角落近于閾距離；使該勘測儀器繞該旋轉中心轉過該經修正的旋轉，以使得該攝影機從該第一攝影機位 置和傾向移動至經修正的第一攝影機位置和傾向；使用該攝影機在該經修正的第一攝影機位置和傾向拍攝經修正的第一圖像； 在該經修正的第一圖像中識別在該第一圖像中被識別的目標點； 將該第一圖像坐標修正為該目標點在該經修正的第一圖像中測得的圖像坐標。
7.權利要求6的方法，其中在該經修正的第一圖像中識別在該第一圖像中被識別的目 標點包括基于該第一攝影機位置和傾向、該經修正的攝影機位置和傾向、該第一圖像坐標以及攝影機標定數(shù)據(jù)，在該經修正的第一圖像中確定該目標點所位于的核線；以及 在該經修正的第一圖像中沿著該核線，識別在該第一圖像中被識別的目標點。
8.權利要求7的方法，其中在該經修正的第一圖像中識別在該第一圖像中被識別的目 標點包括沿著該覘標在該第一圖像中的成像光線來選擇距該第一攝影機位置的最小距離和最 大距離，該覘標位于該最小距離和該最大距離之間；基于該最大距離和該最小距離，在該經修正的第一圖像中確定該目標點所位于的該核 線的一段；以及在該經修正的第一圖像中沿著該核線的這一段，識別在該第一圖像中被識別的目標點ο
9.權利要求1-8中任一項的方法，其中在該第一圖像中借助于操作員選擇來識別該目 標點。
10.權利要求1-8中任一項的方法，其中在該第一圖像中借助于自動圖像分析來識別 該目標點。
11.權利要求1-10中任一項的方法，其中在該第二圖像中借助于自動圖像分析來識別 在該第一圖像中被識別的目標點。
12.權利要求1-10中任一項的方法，其中在該第二圖像中借助于使用者選擇來識別在 該第一圖像中被識別的目標點。
13.權利要求1-12中任一項的方法，還包括基于所確定的該覘標的坐標，確定從該勘測儀器的旋轉中心到該覘標的方向。
14.權利要求13的方法，還包括旋轉該勘測儀器，以使得該勘測儀器的視線指向該覘標的方向。
15.權利要求14的方法，還包括使用該勘測儀器中的測距能力，測量到該覘標的距離。
16.權利要求1-15中任一項的方法，還包括基于所確定的覘標坐標，確定從該勘測儀器的旋轉中心到該覘標的距離。
17.權利要求1-16中任一項的方法，其中使該攝影機從該第一攝影機位置和傾向移動 至第二攝影機位置和傾向的該勘測儀器繞該旋轉中心的所述旋轉包括使該勘測儀器繞該旋轉中心的兩個旋轉軸線中的一個第一旋轉軸線旋轉180度；以及 使該勘測儀器繞該旋轉中心的兩個旋轉軸線中的一個第二旋轉軸線旋轉180度。
18.一種計算機程序產品，其包括計算機程序代碼部分，該計算機程序代碼部分當被加 載到計算機中并運行時，適于執(zhí)行權利要求1-17中任一項的方法。
19.權利要求18的計算機程序產品，其被存儲在計算機可讀介質上。
20.一種勘測儀器，包括攝影機，其可操作地從偏心于該勘測儀器的旋轉中心的兩個不同位置和傾向拍攝圖 像，同時使該勘測儀器的旋轉中心保持在固定的位置；用于顯示由所述攝影機從該不同位置和傾向拍攝的圖像的裝置； 用于在所顯示的圖像中識別與所選擇的覘標對應的目標點的裝置； 用于測量該目標點在該所顯示的圖像中的圖像坐標的裝置；用于使該勘測儀器繞該勘測儀器的旋轉中心旋轉的裝置；以及 用于基于該第一攝影機位置和傾向、該第一圖像坐標、該第二攝影機位置和傾向、該第 二圖像坐標以及攝影機標定數(shù)據(jù)來確定該覘標相對于該勘測儀器的旋轉中心的坐標的裝置。
21.權利要求20的儀器，其中用于識別目標點的裝置被實施為在所顯示的圖像上可移 動的光標。
22.權利要求20和21中任一項的儀器，其中用于識別目標點的裝置是使用觸摸顯示 器——其中，能通過在該顯示器上點擊或輕敲來識別該目標點——來實施的。
23.權利要求19-21中任一項的儀器，其中用于識別目標點的裝置還是使用圖像處理 軟件來實施的。
全文摘要
公開了用于確定覘標相對于勘測儀器的坐標的方法，其中，使用攝影機在第一攝影機位置和傾向拍攝第一圖像，通過在該第一圖像中識別目標點來選擇覘標，并測量該目標點在該第一圖像中的第一圖像坐標。然后，使該勘測儀器繞旋轉中心旋轉，以使得該攝影機從該第一攝影機位置和傾向移動至第二攝影機位置和傾向，而保持該勘測儀器的旋轉中心處于固定的位置。使用該攝影機在該第二攝影機位置和傾向拍攝第二圖像，在該第二圖像中識別在該第一圖像中被識別的目標點，并測量該目標點在該第二圖像中的第二圖像坐標。然后，基于該第一攝影機位置和傾向、該第一攝影機坐標、該第二攝影機位置和傾向、該第二攝影機坐標以及攝影機標定數(shù)據(jù)，來確定相對于該勘測儀器的旋轉中心的覘標坐標。此外，公開了用于執(zhí)行該方法的勘測儀器。
文檔編號G01C15/00GK101946156SQ200880126589
公開日2011年1月12日 申請日期2008年2月12日 優(yōu)先權日2008年2月12日
發(fā)明者C·格拉塞爾, M·沃格爾, S·斯瓦赫爾姆 申請人:特林布爾公司