專利名稱：目標(biāo)點(diǎn)識別方法和測量儀器的制作方法
目標(biāo)點(diǎn)識別方法和測量儀器
本發(fā)明涉及目標(biāo)點(diǎn)識別方法和能夠執(zhí)行這種目標(biāo)點(diǎn)識別方法的測量儀器。
在測量中，已知將所謂的全站儀(total station)用于特定測量方法。因此，需要將測量數(shù)據(jù)變換為已有的坐標(biāo)系統(tǒng)。例如，可以通過事先已知的測量點(diǎn)來執(zhí)行這種變換。
目前，不同的激光信號被用于尋找目標(biāo)點(diǎn)。在測量儀器移動時，利用第一激光信號檢測目標(biāo)點(diǎn)的水平位置。之后，通過使用不同的激光信號進(jìn)行精細(xì)搜索。
需要一種能夠快速且可靠地、并且快速且安全地確定測量環(huán)境的全部可用目標(biāo)點(diǎn)的方法以及能夠執(zhí)行該方法的測量儀器。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種目標(biāo)點(diǎn)識別方法，該方法用于在精確測量所述目標(biāo)點(diǎn)之前在測量環(huán)境中自動搜索所述目標(biāo)點(diǎn)，其中使用測量儀器測量到所述目標(biāo)點(diǎn)的角度，特別是水平角和豎直角。這里，測量儀器包括用于測量角度的裝置、相機(jī)以及用于數(shù)據(jù)存儲和在開始所述搜索后自動地控制以下步驟的處理裝置
掃描過程，其中
□發(fā)射掃描束的形式的電磁輻射，特別是以扇形激光的形式，來照射目標(biāo)，
□在預(yù)定角度范圍內(nèi)移動所述掃描束以掃描所述測量環(huán)境，
□檢測所述目標(biāo)上的所述電磁輻射的反射，其中，所述目標(biāo)限定了所述目標(biāo)點(diǎn)，以及
□確定到所述目標(biāo)點(diǎn)的所述角度，
拍攝過程，其中，
□拍攝所述測量環(huán)境的整體圖像，其中，所述整體圖像包括由所述相機(jī)拍攝的至少一個單個圖像，特別是包括被拼接成為全景視圖的多個圖像，以及
□通過將所述目標(biāo)與一個或更多個預(yù)定搜索條件進(jìn)行匹配的圖像處理，檢測目標(biāo)點(diǎn)并確定它們在所述整體圖像上的角度，
將所述目標(biāo)點(diǎn)與它們的角度一起存儲在數(shù)據(jù)庫中，以及
將所述整體圖像與所述整體圖像中用于指示在所述掃描過程和所述拍攝過程中在檢測到的所述目標(biāo)點(diǎn)的位置的標(biāo)記一起顯示。
此外，本發(fā)明還涉及一種測量儀器，特別是全站儀，該測量儀器包括顯示裝置； 距離測量單元；角度確定單元；用于拍攝圖像的相機(jī)；以及處理單元，所述處理單元用于圖像處理、數(shù)據(jù)存儲，并且在提供對由目標(biāo)限定的目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行搜索和在對所述目標(biāo)點(diǎn)的精確測量之前測量到目標(biāo)點(diǎn)的角度，具體地，水平角和豎直角的搜索功能，這里，在所述掃描功能中，所述處理單元適用于自動地執(zhí)行和控制以下步驟
使用掃描裝置進(jìn)行掃描過程，其中
□發(fā)射掃描束的形式的電磁輻射，特別是扇形激光的形式，來照射目標(biāo)，
□在預(yù)定角度范圍內(nèi)移動所述掃描束以掃描測量環(huán)境，
□檢測所述目標(biāo)上的電磁輻射的反射，其中，所述目標(biāo)限定了所述目標(biāo)點(diǎn)，以及
□確定到所述目標(biāo)點(diǎn)的所述角度，
拍攝過程，其中，
□拍攝所述測量環(huán)境的整體圖像，其中，所述整體圖像包括由所述相機(jī)拍攝的至少一個單個圖像，特別是包括被拼接成為全景視圖的多個圖像，以及
□通過將目標(biāo)與一個或更多個預(yù)定搜索條件進(jìn)行匹配的圖像處理，檢測目標(biāo)點(diǎn)并確定它們在所述整體圖像上的角度，
將所述目標(biāo)點(diǎn)與它們的角度一起存儲在數(shù)據(jù)庫中，以及
將所述整體圖像與所述整體圖像中用于指示在所述掃描過程和所述拍攝過程中在檢測到的所述目標(biāo)點(diǎn)的位置的標(biāo)記一起顯示。
具體地，所述掃描裝置可以包括電磁輻射發(fā)射器，其用于發(fā)射所述掃描束；移動裝置，其用于移動所述掃描束；反射檢測器，其用于檢測所述目標(biāo)上的反射。
具體地，換句話說，根據(jù)本發(fā)明，目標(biāo)點(diǎn)識別方法包括以下步驟掃描預(yù)定測量環(huán)境，通過將可能的目標(biāo)點(diǎn)與預(yù)定搜索條件進(jìn)行匹配來確定可能的目標(biāo)點(diǎn)，以及將所確定的目標(biāo)點(diǎn)與所確定的目標(biāo)點(diǎn)信息一起存儲在數(shù)據(jù)庫中。對由目標(biāo)，即，回射式目標(biāo)或主動目標(biāo)定義的目標(biāo)點(diǎn)的確定可以通過使用在限定的形成掃描束的范圍，特別是以扇形形式展開的激光并檢測目標(biāo)上的反射的掃描過程來執(zhí)行，和/或者可以在用相機(jī)拍攝到測量環(huán)境的圖像之后通過使用圖像處理方法的拍攝過程來完成。通過將預(yù)定圖案與拍攝的圖像進(jìn)行匹配，可以確定附加的目標(biāo)。
這些步驟在整個測量環(huán)境連續(xù)執(zhí)行。這兩種方法可以在時間上至少部分交疊地進(jìn)行，并且全部確定的目標(biāo)或者指示目標(biāo)的位置的標(biāo)記可以與測量環(huán)境的圖像一起顯示在顯示器上。
根據(jù)本發(fā)明的目標(biāo)點(diǎn)識別方法，并且與現(xiàn)有技術(shù)方法進(jìn)行比較，優(yōu)點(diǎn)是能夠在一個初始處理中非?？焖俚胤謩e識別出測量儀器的范圍內(nèi)的全部目標(biāo)和它們的目標(biāo)點(diǎn)。確定圖像上的回射式目標(biāo)以及信號發(fā)射目標(biāo)或者與預(yù)定圖案匹配的目標(biāo)。此外，被確定的和驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)被存儲在數(shù)據(jù)庫中以供以后使用，特別是用于對到目標(biāo)點(diǎn)的角度和距離的精確測量。拍攝過程、掃描過程、數(shù)據(jù)存儲和顯示可以由處理裝置控制。另外，基于事先已知的目標(biāo)點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)，能夠?qū)⑷堪l(fā)現(xiàn)的目標(biāo)點(diǎn)并入已有的坐標(biāo)系統(tǒng)或者并入新的坐標(biāo)系統(tǒng)，并且與對應(yīng)于測量環(huán)境的圖像組合地顯示所述目標(biāo)點(diǎn)。可以將單個目標(biāo)點(diǎn)添加到數(shù)據(jù)庫或者從數(shù)據(jù)庫刪除，并且用該數(shù)據(jù)庫可以成功地進(jìn)行精確測量。
所述識別方法的執(zhí)行應(yīng)當(dāng)利用一個示例來粗略地說明。希望檢測地形中的回射式目標(biāo)和信號發(fā)射目標(biāo)。將例如全站儀測量儀器設(shè)置在場地中，并且通過按下儀器或者無線地連接到儀器的控制器上的按鈕來執(zhí)行目標(biāo)點(diǎn)識別方法。之后，儀器開始利用扇形激光或自動的目標(biāo)點(diǎn)識別傳感器(ATR傳感器)以360°角或任何其它定義的角度范圍掃描環(huán)境。 另外，拍攝了被掃描的環(huán)境的圖像，并且進(jìn)一步使用圖像處理方法將教堂塔的頂部識別為目標(biāo)。在該掃描中，檢測到大多數(shù)的目標(biāo)，并且這些目標(biāo)的位置與被掃描的環(huán)境的全景圖像一起顯示。儀器的用戶在顯示器上限定存在尚未檢測到的目標(biāo)的區(qū)域，并且用戶開始使用其它搜索條件在該區(qū)域中再次掃描。在識別出缺失的目標(biāo)之后，顯示全景圖像與各自都代表目標(biāo)的全部目標(biāo)點(diǎn)。用戶在顯示器上選擇關(guān)注的三個點(diǎn)并且開始對這些點(diǎn)精確測量。測量儀器自動指向所選擇的點(diǎn)并且對這些點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行確定。
在本發(fā)明中，在范圍內(nèi)不僅表示光學(xué)裝置可見，而且涉及不可見的目標(biāo)點(diǎn)。這些目標(biāo)點(diǎn)的識別可以基于聲波和/或電磁波，例如，聲波、超聲波、無線電波。
具體地，可以以最大360°角度或最大180°角度來掃描測量環(huán)境，以提供全景圖像或者部分半球(partial hemisphere),特別是完全穹頂(full dome)。
此外，可以定義預(yù)定搜索條件，并且僅驗(yàn)證滿足該搜索條件的目標(biāo)點(diǎn)。因而，特別是可以從識別處理中排除特定種類的目標(biāo)點(diǎn)。因而，更快地掃描和識別期望種類的目標(biāo)點(diǎn)是可能的。搜索條件可以適應(yīng)于與識別方法一起使用的不同傳感器。
具體地，而且可以在顯示器上顯示預(yù)定的目標(biāo)點(diǎn)。因而，測量儀器的用戶對目標(biāo)點(diǎn)的進(jìn)一步處理是可能的。如果被確定并驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)與虛擬環(huán)境組合地顯示和/或與測量環(huán)境的圖像組合地顯示，則可以特別有用。因而，可以顯示目標(biāo)點(diǎn)和它們與測量環(huán)境的關(guān)系或者它們在測量環(huán)境中的位置。
此外，如果利用不同的符號或標(biāo)記顯示目標(biāo)點(diǎn)，則可以是有利的。根據(jù)確定目標(biāo)點(diǎn)所使用的傳感器或通道，可以使用對應(yīng)的標(biāo)記，此外根據(jù)用于確定各個目標(biāo)點(diǎn)的搜索條件， 可以使用其它對應(yīng)的符號。因而，特別有助于確定顯示裝置上的目標(biāo)點(diǎn)的種類。另外，可以從圖像提取或基于后散射的脈沖確定更多的信息，例如桿高度(pole height)或反射體類型。
如果用于代表目標(biāo)點(diǎn)的符號的大小取決于各個目標(biāo)點(diǎn)離所使用的測量儀器的距離(即，目標(biāo)點(diǎn)離測量儀器越近，代表該點(diǎn)的標(biāo)記顯示得越大)，則可以特別有利。
這意味著掃描過程和拍攝過程作為子過程可以是用于檢測目標(biāo)點(diǎn)的識別處理的一部分，其中，所述識別處理還可以包括其它子過程，特別是這些子過程是利用不同的傳感器類型執(zhí)行的，尤其是自動目標(biāo)點(diǎn)識別傳感器、全覽相機(jī)(οverview camera)、軸上相機(jī) (on-axes camera)、熱成像傳感器和/或范圍成像(range imaging)模塊。此外，目標(biāo)點(diǎn)可以與虛擬環(huán)境組合地顯示和/或與測量環(huán)境的整體圖像組合地顯示，其中，目標(biāo)點(diǎn)可以根據(jù)識別所述目標(biāo)點(diǎn)的所述識別處理的子過程而使用不同的標(biāo)記來顯示，特別是根據(jù)用于確定各個目標(biāo)點(diǎn)的搜索條件來確定，尤其是代表標(biāo)記的大小可以取決于各個目標(biāo)點(diǎn)距測量儀器的距離。
另外，人工地驗(yàn)證可能的目標(biāo)點(diǎn)可以是有利的。這些目標(biāo)點(diǎn)可以被添加到數(shù)據(jù)庫。 因而，能夠定義附加的目標(biāo)點(diǎn)。附加地或另選地，可以人工地選擇一些或全部被驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)并接著將它們從數(shù)據(jù)庫中去除。因而，可以排除對于要執(zhí)行的測量任務(wù)來說不必要的目標(biāo)點(diǎn)。例如，從一組緊密排列且相似的目標(biāo)點(diǎn)中僅選擇一個目標(biāo)點(diǎn)可能是有用的。這樣，可以避免在測量處理的后期選擇錯誤的目標(biāo)點(diǎn)。
為了進(jìn)行上述人工控制，可以在測量儀器和/或在測量儀器的遙控器提供諸如鍵盤、控制棒、觸摸屏或它們的組合。
具體地，可以用激光信號進(jìn)行測量環(huán)境的掃描。另選地，可以執(zhí)行光信號的掃描、 光學(xué)或光電掃描或者這些掃描技術(shù)中的一些或者全部掃描技術(shù)的任何組合。
具體地，被驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)中一些或全部目標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)點(diǎn)信息可以轉(zhuǎn)換成已有的坐標(biāo)系統(tǒng)。這樣，可以進(jìn)行發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)點(diǎn)的處理。
具體地，此外，選擇搜索條件以使能驗(yàn)證目標(biāo)點(diǎn)是回射式目標(biāo)和/或信號發(fā)射目標(biāo)和/或代表預(yù)定結(jié)構(gòu)或圖案的目標(biāo)和/或臨時發(fā)信號的目標(biāo)和/或編碼目標(biāo)和/或半對應(yīng)目標(biāo)。這些目標(biāo)是最常見的可能類型的目標(biāo)中的一些。然而，可以選擇搜索條件以適用任何任意種類的目標(biāo)點(diǎn)。
具體地，目標(biāo)點(diǎn)識別方法中的掃描可以通過使用不同類型的傳感器或搜索條件而重復(fù)數(shù)次。在第一傳感器不能夠正確地識別目標(biāo)的類型的情況下，可以在適于該目標(biāo)類型的附加掃描中使用另一傳感器或其它搜索條件。
根據(jù)本發(fā)明的測量儀器包括被設(shè)計成掃描測量環(huán)境的掃描裝置和被設(shè)計成確定掃描的測量環(huán)境中的一個或更多個可能目標(biāo)點(diǎn)的確定裝置。此外，提供了驗(yàn)證裝置以驗(yàn)證所述一個或更多個可能目標(biāo)點(diǎn)是否與一個或更多個預(yù)定搜索條件匹配。之后，確定的和/ 或驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)信息一起存儲在存儲裝置中。
此外，測量儀器可以包括圖像拍攝裝置(例如，相機(jī))，用于拍攝被掃描的測量環(huán)境的圖像。測量儀器可以包括用于可視地顯示測量環(huán)境的顯示裝置，例如顯示為球形或者CAD 環(huán)境和/或以圖像的形式。因而，具體地，測量環(huán)境的圖像和確定的目標(biāo)點(diǎn)可以一起顯示在顯示裝置上。通過用于人工選擇和/或取消選擇目標(biāo)點(diǎn)的操作裝置，測量儀器的用戶可以人工添加其它目標(biāo)點(diǎn)或者從數(shù)據(jù)庫中去除不需要的目標(biāo)點(diǎn)。
這意味著測量儀器(具體地，全站儀)包括顯示裝置；掃描裝置，所述掃描裝置用于發(fā)射掃描束的形式的電磁輻射并且用于檢測反射；距離測量單元；角度確定單元；用于拍攝圖像的相機(jī)；處理單元，所述處理單元用于圖像處理、數(shù)據(jù)存儲以及提供用于搜索由目標(biāo)限定的目標(biāo)點(diǎn)的搜索功能和在對這些目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行精確測量之前測量與目標(biāo)點(diǎn)的角度，特別是水平角和豎直角，其中，在掃描功能中，處理單元適于進(jìn)行以自動方式分別控制識別處理。
根據(jù)本發(fā)明的測量儀器特別使得能夠掃描整個測量環(huán)境并自動確定對應(yīng)于預(yù)定搜索條件的目標(biāo)點(diǎn)。目標(biāo)點(diǎn)的確定可以使用掃描測量環(huán)境并確定電磁輻射的反射以進(jìn)行目標(biāo)識別的傳感器來執(zhí)行，和/或可以由針對測量環(huán)境的整體圖像的圖像處理方法來執(zhí)行， 其中該整體圖像可以由環(huán)境的至少兩個部分圖像拼接而成。之后，可以驗(yàn)證目標(biāo)點(diǎn)是否是真正的目標(biāo)點(diǎn)。這些被驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)可以與相對于測量儀器的各個目標(biāo)點(diǎn)的諸如距離、角度和高程等對應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)信息一起存儲。該整體圖像可以與指示目標(biāo)點(diǎn)在圖像中的位置的標(biāo)記一起顯示在顯示裝置上。
具體地，掃描裝置可以還包括一個或更多個激光掃描器。
在用于該方法的傳感器中，至少可以有用于掃描過程的傳感器，該傳感器發(fā)射覆蓋定義的范圍的形成掃描束的電磁輻射，具體地，以扇形的形式，在角度范圍內(nèi)移動掃描束以掃描測量環(huán)境，檢測目標(biāo)上電磁輻射的反射并且在精確測量之前確定與目標(biāo)點(diǎn)的粗略角度，特別是水平角和豎直角(功率搜索傳感器(power-search-sensor))。另外,可以使用具有低放大倍數(shù)或沒有放大倍數(shù)因而包括大視場的全覽相機(jī)或ATR傳感器(自動目標(biāo)點(diǎn)識別傳感器)。對于ATR檢測,在貓準(zhǔn)軸方向上發(fā)射福射，并且福射被棱鏡反射并且被ATR傳感器檢測到。根據(jù)反射的輻射擊中傳感器的位置，可以確定到目標(biāo)的方向。
此外，通過在預(yù)定角度范圍上移動扇形輻射，可以定義測量環(huán)境，其中被掃描的區(qū)域?qū)?yīng)于測量環(huán)境。另一方面，通過使扇形的移動適應(yīng)測量環(huán)境的角度范圍，可以掃描所定義的測量環(huán)境。
將結(jié)合附圖
從優(yōu)選實(shí)施方式的以下描述中理解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)。在附圖中
圖I是目標(biāo)點(diǎn)的搜索處理的原理和對發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)點(diǎn)的表示的示意圖，
圖2是根據(jù)本發(fā)明的目標(biāo)點(diǎn)查找處理的示意圖，
圖3是具有不同的目標(biāo)點(diǎn)類型表示的測繪環(huán)境的圖像，
圖4是圖3的具有根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)的距離的不同目標(biāo)點(diǎn)類型表示的測量環(huán)境的圖像，
圖5是圖3的具有用于手動選擇或者取消解選擇目標(biāo)點(diǎn)的選擇/取消選擇掩模的測量環(huán)境的圖像，
圖6是圖3的具有用于選擇特定目標(biāo)點(diǎn)的選擇工具的測量環(huán)境的圖像。
下面將基于附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖I是目標(biāo)點(diǎn)的搜索處理的原理和發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)點(diǎn)的表示的示意圖。根據(jù)本發(fā)明的測量儀器I被布置在測量環(huán)境中。
之后，初始掃描被觸發(fā)?？梢砸?60°角度進(jìn)行掃描以提供全景視圖。
在掃描期間，測量儀器I中設(shè)置的各種傳感器向控制器提供信號。在所使用的傳感器中，可以有全覽相機(jī)、能夠識別反射信號的功率搜索傳感器(PS傳感器)和/或自動目標(biāo)點(diǎn)識別傳感器(ATR傳感器)?；趤碜愿鱾€傳感器的信號，控制器利用預(yù)定的搜索條件來驗(yàn)證被掃描的點(diǎn)是不是目標(biāo)點(diǎn)。例如，如果全覽相機(jī)提供電塔2的頂端的圖像信號，則控制器利用圖像識別軟件來驗(yàn)證該圖像是否對應(yīng)于數(shù)據(jù)庫中存儲的多個圖像圖案中的一個， 也就是說，是否對應(yīng)于電塔頂端的圖案(拍攝過程)。之后，目標(biāo)點(diǎn)被存儲在數(shù)據(jù)庫中，并且顯示在全站儀上設(shè)置的顯示器上。根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)的種類，顯示器上的目標(biāo)點(diǎn)符號不同。
由于數(shù)據(jù)庫中存儲的各種搜索條件，控制器能夠識別多個不同種類的目標(biāo)點(diǎn)，諸如信號發(fā)射目標(biāo)3、回射式目標(biāo)4a、4b、4c或者測量環(huán)境中的明顯對象，諸如房屋的山墻、教堂十字架、電塔頂端、窗戶角等。
在圖I中，在球形的虛擬測量環(huán)境中呈現(xiàn)了與各自的目標(biāo)2、3、4a、4b、4c、5相對應(yīng)的被驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的目標(biāo)點(diǎn)查找處理的示意圖。
根據(jù)本實(shí)施方式，在啟動目標(biāo)搜索之后，使用作為軸上相機(jī)的CCD傳感器的第一傳感器、作為PS傳感器的第二傳感器和自動目標(biāo)點(diǎn)識別相機(jī)傳感器(ATR傳感器)對測量環(huán)境進(jìn)行掃描。在圖2中，可以用于根據(jù)本發(fā)明的方法和測量儀器的其它傳感器用傳感器η 代表。
在下一步驟，對照預(yù)定搜索條件Α、B、C或D驗(yàn)證從這些傳感器接收到的信號。如果這些搜索條件中的一個條件被滿足，則將相應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)以及涉及該目標(biāo)點(diǎn)的距離、高程、 角度等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中。該角度的值可以不是精確值，而是在精確測量之前進(jìn)行的粗略測量的結(jié)果。根據(jù)滿足的搜索條件，目標(biāo)點(diǎn)的種類也被存儲。
由于除了 CXD傳感器以外，測量儀器還可以設(shè)置有PS傳感器或ATR傳感器，因此能夠確定回射式目標(biāo)的位置。
在最常見的目標(biāo)點(diǎn)中，存在著回射式目標(biāo)、信號發(fā)射目標(biāo)和臨時發(fā)射信號的目標(biāo)， 諸如激光點(diǎn)投射到的對象，可以使用掃描過程檢測到全部這些目標(biāo)、以及可以通過拍攝過程確定的代表諸如教堂十字架、窗戶角、電纜塔的特定結(jié)構(gòu)或圖案的目標(biāo)和諸如不反射的普通標(biāo)簽的半對應(yīng)目標(biāo)，另外，存在著可以用以上兩個過程識別的編碼目標(biāo)，諸如與例如條碼組合的回射式目標(biāo)。
除了存儲被驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)，還根據(jù)預(yù)定的顯示條件在測量儀器的顯示裝置上顯示目標(biāo)點(diǎn)。為了進(jìn)行顯示，目前優(yōu)選的是如圖I所示的虛擬呈現(xiàn)或如圖3所示的圖像呈現(xiàn)。
圖3示出了具有不同的目標(biāo)點(diǎn)類型表示的測量環(huán)境的圖像。示出了由安裝在測量儀器上的全覽相機(jī)提供的測量環(huán)境的全覽圖，其中包括了代表被驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)的符號。在圖3的圖像中，顯示了三個不同類型的目標(biāo)點(diǎn)，S卩，用菱形符號標(biāo)記的回射式目標(biāo)、通過圖案識別而識別出的用圓圈標(biāo)記的教堂十字架以及用四角星標(biāo)記的主動目標(biāo)，即信號發(fā)射目標(biāo)。
圖4示出了另一種呈現(xiàn)。在圖4中，用十字線7、8、9、10或圓圈11、12、13標(biāo)記被驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)。此外，十字線7、8、9、10或圓圈11、12、13的大小對應(yīng)于與各個目標(biāo)點(diǎn)的距離。 也就是說，目標(biāo)點(diǎn)越近，十字線或圓圈的大小就越大，而越遠(yuǎn)的目標(biāo)點(diǎn)就用越小的十字線或圓圈標(biāo)記。可以在整個限定的測量環(huán)境中和/或在預(yù)定的測量區(qū)域中檢測目標(biāo)點(diǎn)。此外， 可以限定包括全部檢測到的目標(biāo)點(diǎn)或包括一種類型的目標(biāo)點(diǎn)的區(qū)域，以對這些點(diǎn)進(jìn)行精確測量。
在圖5中，示出了兩個矩形框15、17，其中這些框的位置可以由用戶控制。這些框 15、17的大小可以基于幾何值(例如，水平角±10°和豎直角±5° )而定義，以掃描框內(nèi)的區(qū)域。另外，可以從測量環(huán)境中排除例如由框15、17中的一個定義的區(qū)域。通過使矩形框 15、17交疊，定義了與測量環(huán)境中的可確定區(qū)域相對應(yīng)的區(qū)間16。之后，僅在選擇的區(qū)間16 中而不在整個測量環(huán)境中進(jìn)行目標(biāo)點(diǎn)驗(yàn)證。此外，在選擇的區(qū)間16中，用戶可以選擇附加的目標(biāo)點(diǎn)，或者如果不需要已被驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)，則可以取消選擇被驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)。為了便于選擇/取消選擇，在接到用戶的命令時，能夠數(shù)字或光學(xué)地放大所選擇的區(qū)間并且在全站儀的顯示器上，在第二另選顯示器上或在兩個顯示器上顯示放大的圖像。
圖6中示出了這種選擇的示例。這里，顯示器上的圓圈21可以被用戶移動和定位， 該圓圈21用于選擇目標(biāo)點(diǎn)19以便將該目標(biāo)點(diǎn)19添加到數(shù)據(jù)庫或者用于將該目標(biāo)點(diǎn)19取消選擇以便于將該目標(biāo)點(diǎn)19從數(shù)據(jù)庫中去除。類似地，如果計劃的測量處理不需要圖6的圖像中顯示的其它測量點(diǎn)中額一個測量點(diǎn)，則用戶可以取消選擇相應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)。
由于該自動目標(biāo)點(diǎn)識別方法，可以避免用戶進(jìn)行的耗時的棱鏡搜索(prism search).此外，由于目標(biāo)點(diǎn)被自動地選擇，可以避免錯誤地對準(zhǔn)不正確的目標(biāo)點(diǎn)，這是因?yàn)槿康目赡苣繕?biāo)點(diǎn)是在測量處理開始之前被檢測到的。然而，相對于添加或者去除特定目標(biāo)點(diǎn)的校正仍然是必要的。
權(quán)利要求
1.一種目標(biāo)點(diǎn)識別方法，該目標(biāo)點(diǎn)識別方法用于在對測量環(huán)境中的目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’)進(jìn)行精確測量前自動地搜索這些目標(biāo)點(diǎn)，其中，使用測量儀器(I)測量到所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’ )的角度，特別是水平角和豎直角，所述測量儀器(I)包括用于測量角度的裝置、相機(jī)和處理裝置，所述處理裝置用于數(shù)據(jù)存儲并在開始所述搜索之后以自動的方式控制以下步驟 掃描過程，其中 □發(fā)射掃描束形式的電磁輻射來照射目標(biāo)(2、3、4a、4b、4c、5)，所述掃描束形式特別是扇形激光的形式， □在預(yù)定的角度范圍內(nèi)移動所述掃描束以掃描所述測量環(huán)境， □檢測所述目標(biāo)(3、4a、4b、4c)上的所述電磁輻射的反射，其中所述目標(biāo)(3、4a、4b、4c)限定了所述目標(biāo)點(diǎn)(3’、4a’、4b’、4c’)，以及 □確定到所述目標(biāo)點(diǎn)(3’、4a’、4b’、4c’ )的所述角度； 拍攝過程，其中， □拍攝所述測量環(huán)境的整體圖像，其中所述整體圖像包括由所述相機(jī)拍攝的至少一個單個圖像，特別是包括被拼接成為全景視圖的多個圖像，以及 □通過將目標(biāo)(2、5)與一個或更多個預(yù)定搜索條件進(jìn)行匹配的圖像處理，檢測目標(biāo)點(diǎn)(2’、5’ )并確定所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、5’ )在所述整體圖像上的角度； 將所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’)和它們的角度一起存儲在數(shù)據(jù)庫中；以及 將所述整體圖像與所述整體圖像中用于指示在所述掃描過程和所述拍攝過程中檢測到的所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’ )的位置的標(biāo)記(7、8、9、10、11、12、13) —起顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的目標(biāo)點(diǎn)識別方法，其中，目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’)被人工地驗(yàn)證并添加到數(shù)據(jù)庫，和/或檢測到的或驗(yàn)證的目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’)被人工地選擇并從所述數(shù)據(jù)庫去除。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的目標(biāo)點(diǎn)識別方法，其中，特別是在人工或自動地選擇所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’)之后，在精確測量中確定到目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’ )的距離和角度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)點(diǎn)識別方法，其中，所述掃描過程和所述拍攝過程按照在時間上至少部分交疊的方式執(zhí)行。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)點(diǎn)識別方法，其中，驗(yàn)證所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’)和收集所述目標(biāo)(2、3、4a、4b、4c、5)的附加信息是通過圖像處理來進(jìn)行的，所述目標(biāo)(2、3、4a、4b、4c、5)的附加信息特別是桿高度或反射體類型。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)點(diǎn)識別方法，其中，所述掃描過程和所述拍攝過程作為子過程是用于檢測所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’)的識別處理的一部分，其中，所述識別處理還包括其它子過程，特別是其中所述子過程利用不同的傳感器類型來執(zhí)行，特別是自動目標(biāo)點(diǎn)識別傳感器、全覽相機(jī)、軸上相機(jī)、熱成像傳感器和/或范圍成像模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的目標(biāo)點(diǎn)識別方法，其中，所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’ )與虛擬環(huán)境組合地顯示和/或與所述測量環(huán)境的所述整體圖像組合地顯示，其中，所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’)根據(jù)識別出所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’ )的所述識別處理的所述子過程特別是根據(jù)用于確定各個目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’ )的所述搜索條件而使用不同標(biāo)記(7、8、9、10、11、12、13)來顯示，特別是其中代表標(biāo)記(7、8、9、10、.11、12、13)的大小取決于各個目標(biāo)點(diǎn)到所述測量儀器(I)的距離。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)點(diǎn)識別方法，其中，所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’ )中的一些或者全部目標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)點(diǎn)信息,特別是這些目標(biāo)點(diǎn)到所述測量儀器(I)的距離和角度被轉(zhuǎn)換成已有的坐標(biāo)系統(tǒng)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)點(diǎn)識別方法，其中，所述搜索條件提供以驗(yàn)證目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’ )是否是回射式目標(biāo)和/或信號發(fā)射目標(biāo)和/或代表預(yù)定結(jié)構(gòu)或圖案的目標(biāo)和/或臨時發(fā)信號的目標(biāo)和/或編碼目標(biāo)和/或半對應(yīng)目標(biāo)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)點(diǎn)識別方法，其中，對所述測量環(huán)境的掃描和/或在預(yù)定測量區(qū)域特別是由框(15、16、17)限定的區(qū)域內(nèi)的掃描是通過激光掃描或通過在預(yù)定角度范圍內(nèi)移動所述掃描束來執(zhí)行的，和/或所述測量環(huán)境是通過將所述掃描束旋轉(zhuǎn)整圓而被掃描的，提供了所述測量環(huán)境的至少部分半球，特別是完全穹頂。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的目標(biāo)點(diǎn)識別方法，其中，所述處理裝置控制所述方法的所述步驟的重復(fù)直至整個測量環(huán)境被掃描為止，特別是直至使用每一種傳感器類型對所述測量環(huán)境進(jìn)行了掃描為止。
12.一種測量儀器(1)，該測量儀器(I)特別是全站儀，該測量儀器包括顯示裝置；掃描裝置，所述掃描裝置用于發(fā)射掃描束形式的電磁輻射并用于檢測反射；距離測量單元；角度確定單元；用于拍攝圖像的相機(jī)；處理單元，所述處理單元用于圖像處理、數(shù)據(jù)存儲以及提供對由目標(biāo)(2、3、4a、4b、4c、5)限定的目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’)進(jìn)行搜索和在對所述目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行精確測量之前測量到所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’)的角度，特別是水平角和豎直角的搜索功能，其中，在所述搜索功能中，所述處理單元適于以自動的方式分別執(zhí)行以下步驟的控制 利用所述掃描裝置的掃描過程，其中 □發(fā)射掃描束形式的電磁輻射來照射目標(biāo)(2、3、4a、4b、4c、5)，所述掃描束形式特別是扇形激光的形式， □在預(yù)定角度范圍內(nèi)移動所述掃描束以掃描所述測量環(huán)境， □檢測所述目標(biāo)(3、4a、4b、4c)上的所述電磁輻射的反射，其中所述目標(biāo)(3、4a、4b、.4c)限定了所述目標(biāo)點(diǎn)(3’、4a’、4b’、4c’)，以及 □確定到所述目標(biāo)點(diǎn)(3’、4a’、4b’、4c’ )的所述角度； 拍攝過程，其中， □拍攝所述測量環(huán)境的整體圖像，其中所述整體圖像包括由所述相機(jī)拍攝的至少一個單個圖像，特別是包括被拼接成為全景視圖的多個圖像，以及 □通過將目標(biāo)(2、5)與一個或更多個預(yù)定搜索條件進(jìn)行匹配的圖像處理，檢測目標(biāo)點(diǎn)(2’、5’ )并確定所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、5’)在所述整體圖像上的角度， 將所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’ )與它們的角度一起存儲在數(shù)據(jù)庫中，以及 將所述整體圖像與所述整體圖像中用于指示在所述掃描過程和所述拍攝過程中檢測到的所述目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’ )的位置的標(biāo)記(7、8、9、10、11、12、13) —起顯
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的測量儀器(1)，其中，目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’)至少使用全覽相機(jī)或自動目標(biāo)點(diǎn)識別傳感器來檢測。
14.根據(jù)權(quán)利要求12到13中任一項(xiàng)所述的測量儀器(1)，所述測量儀器(I)還包括控制裝置，所述控制裝置用于人工地選擇和/或取消選擇目標(biāo)點(diǎn)(2’、3’、4a’、4b’、4c’、5’)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14中任一項(xiàng)所述的測量儀器(1)，其中，所述掃描裝置包括用于發(fā)射掃描束的電磁輻射發(fā)射器、用于移動所述掃描束的移動裝置、用于檢測所述目標(biāo)(3、4a、4b、4c)上的反射的反射檢測器。
全文摘要
用于在對測量環(huán)境中的目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行精確測量點(diǎn)之前自動搜索這些目標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)點(diǎn)識別方法，其中，利用測量儀器測量目標(biāo)點(diǎn)的角度，特別是水平角和豎直角，該測量儀器包括用于測量角度的裝置、相機(jī)和用于數(shù)據(jù)存儲和在開始搜索之后自動地控制以下步驟的處理裝置掃描過程，其中發(fā)射掃描束形式的電磁輻射照射目標(biāo)，掃描束形式特別是扇形的形式，在預(yù)定角度范圍內(nèi)移動掃描束以掃描測量環(huán)境，檢測目標(biāo)上的電磁輻射的反射，其中目標(biāo)限定了目標(biāo)點(diǎn)，并且確定目標(biāo)點(diǎn)的角度；拍攝過程，其中拍攝測量環(huán)境的整體圖像，其中該整體圖像包括由相機(jī)拍攝的至少一個單個圖像，具體地包括被拼接成為全景視圖的多個圖像，通過將目標(biāo)與一個或更多個預(yù)定搜索條件匹配的圖像處理，確定目標(biāo)點(diǎn)和它們在該整體圖像上的角度；將目標(biāo)點(diǎn)與它們的角度一起存儲在數(shù)據(jù)庫中；以及將整體圖像與該整體圖像中用于指示在掃描過程和拍攝過程中檢測到的目標(biāo)點(diǎn)的位置的標(biāo)記一起顯示。
文檔編號G01C1/04GK102985789SQ201180033523
公開日2013年3月20日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者D·尼德爾, H-M·佐格, W·萊恩哈特, N·科特祖爾 申請人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司