本申請是申請?zhí)枮?01280039245.4(國際申請?zhí)枺簆ct/ep2012/064962)、發(fā)明名稱為“位置確定方法、測量裝置和測量系統(tǒng)”、申請日為2012年7月31日的發(fā)明專利的分案申請。

本發(fā)明涉及用于連續(xù)地確定輔助測量儀器的空間位置的方法，尤其是借助激光追蹤器進行的方法，相應的測量裝置，以及測量系統(tǒng)。

背景技術：

設計用于連續(xù)追蹤目標點并且與之合作確定所述點的位置的測量裝置通?？梢院喜樾g語激光追蹤器。在這種情況下，目標點可以通過反光單元(例如立方棱鏡)表現(xiàn)，其通過測量裝置的光學測量光束，尤其是激光束被瞄準。該激光束以平行的方式反射回測量裝置，被反射的光束由該裝置的檢測單元檢測。在這種情況下，首先查明光束的發(fā)射方向和各自的接收方向，例如借助用于角度測量的裝置，該裝置被配置給系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)鏡或瞄準單元。此外，借助對光束的檢測查明從測量裝置至目標點的距離，例如，借助傳播時間或相位差測量，并且越來越多的現(xiàn)代化系統(tǒng)以標準化的方式，在傳感器上查明接收到的光束相對零位的偏移。通過可以以這種方式測量的該偏移，可以確定回射器的中心和激光束在反射器上的入射點之間的位置差，并且可以根據(jù)該偏差來更正和重新調(diào)整激光束的對齊，從而減小在傳感器上的偏移，尤其使其為“0”，該光束因此沿反射器中心的方向?qū)R。作為對激光束的對齊進行重新調(diào)整的結果，可以執(zhí)行對目標點的連續(xù)的目標追蹤，并且可以相對于測量裝置連續(xù)確定目標點的距離和位置。在這種情況下，可以通過對偏轉(zhuǎn)鏡的對齊的改變來實現(xiàn)重新調(diào)整，該偏轉(zhuǎn)鏡設置用于偏轉(zhuǎn)激光束，所述偏轉(zhuǎn)鏡可以以機動的方式移動，和/或通過具有光束導向激光光學單元的目標單元的樞轉(zhuǎn)進行移動。

根據(jù)現(xiàn)有技術的激光追蹤器還可以通過光學圖像檢測單元進行實施，光學圖像檢測單元具有二維的光敏陣列，例如ccd或cid相機或基于cmos陣列的相機，或借助像素陣列傳感器以及圖像處理單元。在這種情況下，激光追蹤器和相機尤其以以下方式被安裝成一個在另一個的頂部，即它們的位置不能相對于彼此進行更改。例如相機布置成與激光追蹤器一起可以圍繞其大致垂直的軸線轉(zhuǎn)動，但是獨立于激光追蹤器向上和向下樞轉(zhuǎn)，因此具體來說與用于激光束的光學單元分離。具體地，相機可以具有魚眼光學單元，并且因此可以避免相機的樞轉(zhuǎn)，或者由于相機的圖像檢測范圍非常大，至少可以減少其必要性。此外，相機例如可以根據(jù)相應的應用被實施成僅可以圍繞一個軸線樞轉(zhuǎn)。在另選的實施方式中，相機可以在一體設計中與激光光學單元一起被安裝在同一個殼體中。

借助所謂的輔助測量儀器的圖像檢測和圖像處理單元對圖像進行檢測和評測，輔助測量儀器具有彼此的相對位置已知的標記，因此可以推斷布置在輔助測量儀器上的物體(例如探頭)的空間取向。結合目標點的已確定的空間位置還可以精確地確定物體在空間中的絕對位置和取向，和/或相對于激光追蹤器的位置和取向。

借助上述測量裝置進行測量其位置和取向的目標因此無需是測量探頭本身，而可以是輔助測量儀器。該輔助測量儀器作為測量系統(tǒng)的一部分，出于測量目的被帶入相對于目標物體以機械的方式限定的位置，或可以在測量過程中確定的位置，其中借助所述儀器的測量的位置和取向，例如可以推斷測量探頭的位置，如果合適的話，推斷測量探頭的取向。

這樣的輔助測量儀器可以通過所謂的接觸傳感工具進行實施，該接觸傳感工具借助其接觸點定位在目標點的一個點上。接觸傳感工具具有例如光點的標記，以及反射器，該反射器代表位于接觸傳感工具上的目標點，并且可以通過追蹤器的激光束瞄準，標記和反射器相對于接觸傳感工具的接觸點的位置精確地已知。輔助測量儀器還可以是本領域技術人員已知的方式，例如手持設備，配備用于無接觸表面測量的距離測量的掃描儀，用于相對于光點和布置在掃描儀上的反射器的距離測量的掃描儀測量光束的方向和位置已精確已知。例如已在ep0553266中對此類型的掃描儀進行了描述。

為了確定輔助測量儀器的取向，相機的檢測方向連續(xù)地對齊，從而可以在激光追蹤器的追蹤光束的方向上檢測圖像。相機還可以具有縮放功能，其中可以根據(jù)激光追蹤器和目標點或輔助測量儀器之間確定的距離來設定放大級別。借助這兩個適配功能(對齊和放大)，相機因此可以連續(xù)地檢測圖像，輔助測量儀器和具體地輔助測量儀器的光點在該圖像中成像。光點的空間布置的可電子評測的二維圖像作為結果呈現(xiàn)出來。

圖像處理單元設置用于評測圖像。可以用于識別成像的光點，確定成像光點的矩心，確定所述矩心的圖像坐標，由此可以計算出例如傳感器的光學軸線，具體地為檢測方向與從傳感器至相應的光點的方向之間的立體角。

例如在us5,973,788中描述了這種類型的測量裝置，其包括激光追蹤器和用于確定目標在空間中的位置和取向的圖像檢測單元，光點和反射器布置在圖像檢測單元上。

使用這種測量儀器時，例如可以由圖像檢測單元記錄的三個光點，以及例如反射激光追蹤器的測量光束的一個反射器可以被布置在物體上在相對于物體的已知的位置中，其該物體的位置和取向待被確定。通過圖像檢測單元記錄的光點可以是主動光源(例如發(fā)光二極管)或進行照明的反射器，其中光點可以附加地配置或布置成使得它們彼此明確區(qū)分。另選地，如也在ep2008120b1和ep2010941b中描述的，還已知(根據(jù)所需的精確性)僅借助相機圖像和對圖像中所記錄的光點的圖像位置的評測來確定這種具有光點的輔助測量儀器的位置和取向，即，沒有具有激光單元的距離測量的附加的輔助。

一般來說，這些系統(tǒng)可達到的最大化的速度，除了追蹤器或相機的結構特征外，還主要由圖像分析的處理速度確定。圖像分析的速度性能以及因此在圖像中對光點位置的確定主要由圖像處理效率和可以在預定的時間間隔內(nèi)處理的數(shù)據(jù)容量限定。

因此在現(xiàn)有技術中，圖像數(shù)據(jù)處理速度構成具有相機的激光追蹤器的主要瓶頸。在這種情況下，圖像數(shù)據(jù)被逐個像素地讀取并且每個像素的亮度或顏色數(shù)值被確定。在相對于在圖像中檢測到的光點來計算相應的圖像矩心時，則每個超出預定的閾值的像素被加以考慮。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，在讀取出圖像傳感器(例如cmos)的所有像素或者至少屬于一個成像的光點的所有像素之后開始在圖像中檢測光點，并且例如各自檢測出的相機圖像作為整體進行處理或者圖像的連續(xù)部分作為整體進行處理。此外，在這些系統(tǒng)中，作為標準，傳感器的所有像素關于各自的曝光情況被檢查。針對讀取信號高于閾值，并且因此被輔助測量裝置的相同的光點照亮的像素的每次收集，矩心被以數(shù)學的方式查明，其中，矩心在圖像中的位置代表相應的光點的位置。由于在正常情況下確定光點的矩心僅在讀取出整個面積傳感器之后開始，并且該評測需要相對高水平的計算完整性，并且因此還需要更多的時間消耗，在檢測圖像和通過評測圖像獲得結果之間分布潛在因素，其還關心可達到用于連續(xù)記錄圖像，并且，基于連續(xù)記錄的圖像連續(xù)確定輔助測量設備的位置以及調(diào)整相機的對齊的最大重復率。因此可以極大地影響對接觸傳感工具(作為輔助測量儀器)的取向的確定和追蹤，具體地關于連續(xù)的位置和取向確定。作為結果，由于在評測空間光點布置中的拖延，例如在確定接觸傳感工具的接觸點的精確位置過程中可能發(fā)生錯誤。

技術實現(xiàn)要素：

相應地，本發(fā)明的一般目標在于提供一種用于改善地，更快速地以及更可靠地確定輔助測量儀器的空間取向的測量裝置和測量方法。

本發(fā)明的特定目標在于，針對借助區(qū)域傳感器檢測圖像，從區(qū)域傳感器讀取圖像信息以及確定輔助測量儀器的檢測到的標記的圖像位置，提供一種用于借助區(qū)域傳感器檢測的圖像的改善的和更快速的圖像評測方法。

這些目標通過實現(xiàn)獨立權利要求的特定特征來完成。以另選的或有利的方式改進本發(fā)明的特征可以從從屬權利要求收集。

本發(fā)明涉及一種位置確定方法，尤其是借助激光追蹤器進行的位置確定方法，該方法用于連續(xù)地確定具有至少一個輔助點標記的輔助測量儀器的空間位置，尤其是其中輔助測量儀器具有多個相對于彼此處于固定的已知空間分布的輔助點標記。這種方法涉及借助包括具有多個像素的區(qū)域傳感器的相機來連續(xù)地檢測至少一個輔助點標記的相機圖像，以及連續(xù)執(zhí)行讀取操作，至少一些像素關于各自當前的曝光值被讀取。此外，該方法涉及根據(jù)在各自當前的讀取操作背景下獲得的曝光值，連續(xù)地確定至少一個成像的輔助點標記在各自當前的相機圖像中的至少一個圖像位置，以及附加地基于至少一個當前的圖像位置，尤其是基于輔助點標記相對于彼此的固定的已知空間分布，推導出輔助測量儀器的各自當前的空間位置。

根據(jù)本發(fā)明，在這種情況下，根據(jù)至少一個之前檢測到的相機圖像中的至少一個已確定的圖像位置的集合，在區(qū)域傳感器上連續(xù)地設定至少一個各自當前的感興趣區(qū)域。在這種情況下，至少一個感興趣區(qū)域在每種情況從區(qū)域傳感器的整個像素劃分連續(xù)的相鄰的像素的子集。最多額外地考慮那些從位于至少一個當前設定的感興趣區(qū)域內(nèi)的傳感器的像素獲得的當前曝光值，來確定至少一個當前圖像位置。

通過示例的方式，光點(即，其自身例如在光譜或紅外行范圍中發(fā)光)，諸如反射膜點或小貓眼，或僅其他布置在輔助測量儀器上的預定圖案的反射的(具體地為回射的)物體可以適合作為輔助點標記。如本領域技術人員本身已知的，在這種情況下，輔助點標記因此必須在原則上被設計成它們可以通過圖像處理在所記錄的圖像中被可靠地識別，并且可以針對圖像中的位置明確地評測。

與本發(fā)明相關聯(lián)，圖像位置因此通常被理解為表示在所記錄的圖像中的位置，相應的輔助點標記在該位置處成像。圖像位置因此也代表已檢測到的并且在圖像中被識別到的輔助點標記的位置。

感興趣區(qū)域在傳感器上構成在圖像檢測過程中曝光在其中的像素被考慮用于評測和確定相應的圖像位置的區(qū)域。也就是說，根據(jù)本發(fā)明，僅考慮成像在這些相關區(qū)域內(nèi)的輔助點標記。相應的感興趣區(qū)域的位置、形式和尺寸可以在每種情況下單獨適用于測量條件，例如適用于希望在其中被檢測的輔助點標記的位置、形式和尺寸。

具體地，本發(fā)明涉及用于連續(xù)地確定具有多個彼此呈固定的已知空間分布的輔助點標記的輔助測量儀器的相應的位置確定方法，其中，連續(xù)的確定因此涉及分別將多個輔助點標記成像，然后在相機圖像中確定多個圖像位置(即分別用于每個輔助點標記)。隨后基于相應確定的當前圖像位置以及輔助點標記的彼此固定的已知空間分布推導出輔助測量儀器的空間位置。根據(jù)本發(fā)明，在這種情況下，根據(jù)在至少一個之前檢測到的相機圖像中確定的圖像位置的集合，在區(qū)域傳感器上連續(xù)地設定相應的當前感興趣區(qū)域。

在對多個輔助點標記的檢測過程中，感興趣區(qū)域可以如此形成和設定，即感興趣區(qū)域?qū)⒈辉O定用于待被成像于此的多個輔助點標記，或者相應的感興趣區(qū)域被設定用于相應的輔助點標記。

這些方法可以尤其用于工業(yè)測量中。為了確定輔助測量儀器的空間位置，由此借助相機的區(qū)域傳感器連續(xù)檢測圖像，并且相應地讀取出區(qū)域傳感器的像素。根據(jù)本發(fā)明，輔助測量儀器的空間位置可以首先通過輔助測量儀器在空間中的位置代表，并且其次具體地通過考慮儀器的空間取向或?qū)R代表。

像素可以順次地且逐行地(例如也就是說，在行內(nèi)逐個像素地并且順次地逐行地)被讀取出來，在每種情況中，相對于其當前的曝光狀態(tài)分析像素。在此，可以識別在圖像中成像的輔助點標記，尤其是在傳感器上借助所述標記的曝光狀態(tài)識別多個輔助點標記，并且因此針對每個輔助點標記確定圖像位置。從該信息，例如考慮輔助測量儀器上的輔助點標記的已知的相對布置和位置，可以推導出輔助測量儀器的當前空間位置。本發(fā)明涉及在區(qū)域傳感器上限定至少一個感興趣區(qū)域，尤其是多個感興趣區(qū)域，借助確定數(shù)量的連續(xù)像素，其中這些標記在圖像中的位置(圖像位置)最大限度地借助位于感興趣區(qū)域內(nèi)的那些像素進行確定。至少借助已在至少一個之前記錄的圖像中查明的圖像位置來實現(xiàn)在傳感器上設定相應的感興趣區(qū)域的位置，即也就是說通過使用已經(jīng)存在的(并且被存儲的)關于輔助測量儀器的位置(假設短時間之前)的信息。

在這種情況下，借助相機連續(xù)檢測圖像應該理解為表示，圖像被檢測并且具體地借助一頻率進行評測，使得例如也根據(jù)輔助測量儀器的希望的動態(tài)范圍可以借助圖像分析來執(zhí)行對輔助測量儀器(或者輔助點標記)的連續(xù)追蹤。在這種情況下，將頻率選擇成使得甚至通常動態(tài)移動的輔助測量儀器的位置和/或取向的小的變化，被可靠地檢測，該變化例如通過使用者引導輔助測量儀器或者機器人手臂引起的，并且可以精確地確定作為結果引起的該儀器的位置變化。出于該目的，借助示例，可以檢測圖像并且可以以例如至少1hz，尤其是10至100hz，或者高于100hz的頻率執(zhí)行相應的位置確定。

這種位置確定方法的一個優(yōu)點在于，對于成像的標記的位置的評測和確定不考慮傳感器像素的比例，并且由于待被處理的數(shù)據(jù)的減少的容量而因此提高可實現(xiàn)的評測速度。根據(jù)對無需被考慮用于評測的區(qū)域的尺寸的限定，與感興趣區(qū)域相比，所述比例可以大很多，并且因此數(shù)據(jù)減少可以顯現(xiàn)為很明顯。

具體地，由于相應的當前的讀取操作已經(jīng)以如此的方式執(zhí)行使得在各種情況下確切地說僅位于至少一個當前感興趣區(qū)域內(nèi)的像素被讀取，可以根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)。

在這種情況下，由于與讀取傳感器的所有像素相比讀取操作已經(jīng)以減少的時間消耗和在此生成的減少的數(shù)據(jù)容量來進行的事實，整個過程已經(jīng)被縮短。

因此作為結果，可以提高用于連續(xù)執(zhí)行整個方法的重復率(在此具體地，用于執(zhí)行相應的讀取操作的重復率以及因此最終用于查明輔助測量裝置的位置的重復率)。借助提高重復率，也可以作為副作用顯著減少當設定感興趣區(qū)域時的不確定性，由此更快速地重新限定至少一個感興趣區(qū)域并且因此在輔助測量儀器的移動過程中，對感興趣區(qū)域的設定可以更快速地適應于輔助點標記的位置變化(或適應于最近的已知位置狀態(tài))。也就是說，因此可以已經(jīng)減少當設定感興趣區(qū)域時的不確定性，并且因此例如可以以高重復率將感興趣區(qū)域設定成更小尺寸并且因此具有容量減少的待被處理的數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個改進，在這種情況下，為了設定感興趣區(qū)域，可以查明用于當前圖像位置的期望值，該值例如從在多個之前(具體地為之前相繼地)檢測到的相機圖像中確定的圖像位置的集合推導出來。具體地，分別在多個之前檢測到的相機圖像中確定的圖像位置可以在這種情況下用于供給卡爾曼濾波器(kalmanfilter)，則其可以用于查明輔助點標記的當前的(下一個)圖像位置的期望值。通過使用以這種方式之前記錄的圖像并且通過相對于圖像位置評測圖像，可以從用于檢測到的標記的圖像序列例如來計算標記在圖像中的移動以及因此預估(或者預測)當前待被記錄的圖像的標記的當前位置。對在圖像中待被預期的當前位置的這種估算可以如上所述有利地通過卡爾曼濾波器來執(zhí)行。該濾波器被供以大量的圖像信息，例如檢測到的標記的位置、數(shù)量和尺寸，并且數(shù)學模型用于執(zhí)行對圖像位置的期望值的計算。就此而言，可以如此在傳感器上精確地設定感興趣區(qū)域，即所有在傳感器上成像的輔助點標記預計位于感興趣區(qū)域中，或者(以其他方式)相應的感興趣區(qū)域可以被放置在或者在每種情況下設定在例如圍繞當前希望的圖像位置的中心處。

本發(fā)明此外還涉及一種測量裝置，具體地為激光追蹤器，其用于連續(xù)地確定具有至少一個輔助點標記的輔助測量儀器的空間位置，尤其是，其中輔助測量儀器具有多個相對于彼此處于固定的已知空間分布的輔助點標記。該測量裝置包括用于連續(xù)地檢測至少一個輔助點標記的相機圖像的包括具有多個像素的區(qū)域傳感器的相機，以及評測和控制單元。評測和控制單元在這種情況下被設計用于控制讀取操作，該讀取操作可以連續(xù)地執(zhí)行并且其中至少一些像素關于各自當前的曝光值被讀取，用于根據(jù)在各自當前的讀取操作中獲得的曝光值來連續(xù)地確定至少一個成像的輔助點標記在各自當前的相機圖像中的至少一個圖像位置，并且用于基于至少一個當前圖像位置以及尤其基于輔助點標記的相對于彼此的固定的已知空間分布來推導輔助測量儀器的各自當前的空間位置。

此外，評測和控制單元被設計用于根據(jù)在至少一個之前檢測到的相機圖像中確定的至少一個圖像位置的集合在傳感器上連續(xù)地設定至少一個當前的感興趣區(qū)域，其中該至少一個感興趣區(qū)域在各種情況下從區(qū)域傳感器的整個像素中劃分連續(xù)的相鄰像素的子集。此外，評測和控制單元最多額外地考慮那些通過位于至少一個當前設定的感興趣區(qū)域內(nèi)的區(qū)域傳感器的像素獲得的當前的曝光值，來確定各自的至少一個當前圖像位置。

這樣的根據(jù)本發(fā)明的測量裝置可以用于非常快速地查明空間位置，尤其是例如具有接觸傳感器的接觸傳感工具的輔助測量儀器的位置信息(例如相對于輔助點標記或相對于輔助測量儀器的立體角)和/或取向。這樣的測量裝置借助相應的輔助測量儀器尤其用于工業(yè)測量中，該工業(yè)測量用于測量部件或者用于在例如單獨的制造步驟之間的制造過程中的質(zhì)量控制。出于該目的，評測和控制單元可以用于根據(jù)之前檢測到的圖像信息來從區(qū)域傳感器限定感興趣區(qū)域，使得感興趣區(qū)域內(nèi)的一定數(shù)量的像素用于確定輔助點標記的圖像位置。因此對圖像位置的確定可以僅借助由此位于被限定的感興趣區(qū)域中的像素來完成，并且一部分傳感器數(shù)據(jù)無需被考慮。這導致待被處理的數(shù)據(jù)的減少以及因此導致的更快速的數(shù)據(jù)評測和位置確定。輔助測量儀器的取向可以借助圖像中的多個輔助點標記的已被確定的位置被推導出來，多個輔助點標記具體地為至少三個，尤其是五至八個標記，考慮輔助點標記在輔助測量儀器上的固定的已知空間分布。

尤其是根據(jù)本發(fā)明，評測和控制單元可以被設計用于控制讀取操作，使得在各種情況下只有位于各自當前的感興趣區(qū)域內(nèi)的像素被讀取。通過另選地考慮在感興趣區(qū)域內(nèi)的所有像素，例如可以實現(xiàn)關于確定圖像位置的準確性。

此外，根據(jù)本發(fā)明，為了借助評測和控制單元來設定感興趣區(qū)域，用于當前的圖像位置的期望值可以在各種情況下通過在多個之前相繼檢測到的相機圖像中確定的圖像位置的集合查明，尤其是借助卡爾曼濾波器查明。在這種情況下，通過圖像集合，例如圖像位置的位置變化可以被追蹤，以及從位置變化的輪廓，當前待被檢測的位置可以被推導并且感興趣區(qū)域可以在區(qū)域傳感器上被限定，從而使得待被檢測的標記成像在該區(qū)域中。這樣的基于模型的計算可以例如借助卡爾曼濾波器進行。

此外，根據(jù)本發(fā)明的測量裝置可以具有基部、用于以機動的方式改變相機相對于基部的對齊的調(diào)節(jié)裝置，以及用于連續(xù)地檢測相機的各自當前的對齊的角度測量裝置。評測和控制單元可以被設計用于連續(xù)地控制相機的對齊的改變，從而使得相機連續(xù)地與輔助測量儀器對齊。測量裝置的這種設計因此可以用于沿輔助測量儀器的方向連續(xù)地檢測圖像，并且執(zhí)行對至少一個圖像位置的確定，以及后續(xù)對輔助測量儀器的空間位置的確定。出于該目的，為了對齊，例如可以執(zhí)行與激光追蹤器的信息交換，該激光追蹤器瞄準和追蹤輔助測量儀器上的反射器并且確定其空間中的位置，并且可以根據(jù)追蹤器對齊來設定相機的對齊。

此外，根據(jù)本發(fā)明，相機可以具有帶有可變焦距的鏡頭，其中焦距(以及因此相機的成像范圍)以通過評測和控制單元進行自動控制的方式連續(xù)可變，使得輔助測量儀器與距離無關地基本上以恒定的范圍成像在區(qū)域傳感器上。為了設定焦距，可以再次使用借助激光追蹤器查明的追蹤器與相機之間的距離(如果相機布置在追蹤器處或者具有已知的相對位置)并且設定放大倍數(shù)，使得輔助測量儀器假定在區(qū)域傳感器上的預定的范圍。在這種情況下，焦距可以例如借助馬達以自動的方式進行設定。具體地，在此，相機可以具有平焦距或變焦距的鏡頭，其中在設計為變焦距鏡頭的情況下，縮放光學組件可以以與聚焦光學組件合作的方式移位，并且因此焦距和相應地聚焦可以臨時調(diào)整為是平行的。

尤其是，根據(jù)本發(fā)明，測量裝置可以被設計為激光追蹤器，并且此外具有至少一個光學距離測量裝置，該光學距離測量裝置沿目標軸線的方向進行測量，并且用于測量與設置在輔助測量儀器上的回射器的距離。此外，該測量裝置可以具有：調(diào)節(jié)裝置，其用于以機動的方式改變目標軸線相對于基部的對齊；角度測量裝置，其用于連續(xù)檢測目標軸線的各自當前的對齊；以及測量和控制電路，其用于追蹤具有目標軸線的輔助測量儀器的回射器，使得目標軸線連續(xù)地與回射器對齊。

在本發(fā)明的背景下的回射器可以在此例如通過棱鏡或反射膜進行實施，其中入射到棱鏡或者薄膜的輻射沿平行方向或同軸方向被反射回來。

既可以看作是獨立的，又可以是依賴于上述本發(fā)明的本發(fā)明的其他方面涉及一種根據(jù)相同的前序部分的位置確定方法，尤其是借助激光追蹤器，用于連續(xù)地確定具有至少一個輔助點標記的輔助測量儀器的空間位置，尤其是其中輔助測量儀器具有相對于彼此處于固定的已知空間分布的多個輔助點標記。該位置確定方法涉及通過包括具有多個像素的區(qū)域傳感器的相機來連續(xù)地檢測至少一個輔助點標記的相機圖像，以及連續(xù)地執(zhí)行讀取操作，其中至少一些像素關于各自當前的曝光值被讀取。附加地，該方法涉及根據(jù)在各自當前的讀取操作背景下獲得的曝光值來連續(xù)地確定至少一個成像的輔助點標記在相應的當前相機圖像中的至少一個圖像位置，以及基于至少一個當前的圖像位置，尤其是基于輔助點標記相對于彼此的固定的已知空間分布，連續(xù)地推導輔助測量儀器的相應的當前的空間位置。

此外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過下列步驟確定至少一個圖像位置：

●過濾像素，這些像素的在讀取過程中獲得的曝光值滿足閾值標準，尤其是曝光值高于閾值，

●在各種情況下，將過濾的像素聯(lián)接在一起以形成像素片，過濾的像素形成在區(qū)域傳感器的行中連貫的行區(qū)域，

●查明每個像素片的各自的矩心部分(子矩心)，

●將像素片分組成使得屬于至少一個成像的輔助點標記的像素片在各種情況下被分配給彼此，以及

●借助在各種情況下被分配給彼此的像素片的相應的各自的矩心部分推導至少一個輔助點標記的至少一個圖像位置。

具體地，根據(jù)本發(fā)明，在讀取操作的背景下，區(qū)域傳感器可以以預定的像素讀取速率逐個像素地并且逐行地被讀取，并且最后在完成讀取相應的一行之后，針對該行，已經(jīng)開始并執(zhí)行過濾、聯(lián)接在一起以及查明各自的矩心部分的步驟，這些步驟在確定至少一個圖像位置尤其是多個圖像位置的背景下執(zhí)行。

尤其是根據(jù)本發(fā)明，過濾、聯(lián)接在一起以形成像素片以及查明矩心部分(子矩心)的步驟可以以特別對應于像素讀取速率的較高的第一速率進行計時，并且分組和確定圖像位置的步驟以較低的第二速率計時。

因此借助這樣的程序，也就是說，滿足照明標準并形成連貫的行區(qū)域的那些像素(例如可以彼此排成一行)可以立即被聯(lián)接在一起以形成像素片或行片段(尤其是在傳感器的下一行被讀取之前或傳感器的下一行被讀取時)，其中在連貫的行區(qū)域中在像素之間可能存在由于有缺陷的單獨的像素引起的間隙，其中為每個行片段計算矩心部分。以這種方式確定的片和矩心部分被按順序地分組，使得那些屬于一個輔助點標記的像素片形成一組?？梢詮乃鼋M推導出輔助點標記在圖像中的位置，例如通過計算相對于像素片的整個矩心。

這種方法的一個優(yōu)點在于，早期評測步驟，即確定像素片和計算各個像素片的矩心部分，可以獨立于屬于輔助點標記的整個圖像信息來執(zhí)行。因此，為了能夠開始對稍后可以被進一步用于圖像位置的最終確定的部分信息進行部分地評測和確定，不一定讀取所有包含相應的輔助點標記的圖像信息的行。也就是說，已經(jīng)可以開始進行評測，從而生成關于輔助點標記的圖像位置的部分信息，并且因此容量減少的數(shù)據(jù)可以被傳遞用于在最終評測的背景下的進一步處理。對行片和矩心部分的確定可以非?？焖俚貓?zhí)行(具有相對較低的計算復雜度)。由于稍后仍需處理的數(shù)據(jù)容量在傳輸后顯著地減少，因此利用作為部分評測的結果已經(jīng)存在的部分信息，分組和輔助點標記的圖像位置的最終確定則可以被快速地執(zhí)行，并且具有比較低的剩余的計算復雜度，其在完成對供輔助點標記成像的其他行的讀取之后仍需立即執(zhí)行。

因此根據(jù)本發(fā)明，在完成對其上的至少一個像素仍被所述輔助點標記照亮的最后(最底層的)一行的讀取之后，成像在傳感器上的輔助點標記的圖像位置的確定結果可以相應地更快速地被呈現(xiàn)，因為確定所述圖像位置所需的計算復雜度的重要部分已經(jīng)可以在逐行讀取那些由相應的輔助點標記點檢測的行的過程中執(zhí)行。

根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的其他的實施方式在從屬權利要求中進行描述或者作為根據(jù)本發(fā)明的位置確定方法的改進已經(jīng)在前面相類似地進行了描述，尤其是其中位置確定方法的單獨的步驟可以根據(jù)本發(fā)明的測量裝置通過相應的預編程的fpga或asic自動執(zhí)行。

fpga(現(xiàn)場可編程陣列)和asic(專用集成電路)是設計為集成電路的可編程的電子部件。如本領域技術人員本身已知的，通過它們的特定的程序，例如諸如上述的確定圖像位置的過程可以快速且有效地完成。

本發(fā)明附加地涉及一種包括根據(jù)本發(fā)明的測量裝置以及具有至少一個尤其是光點的輔助點標記的輔助測量儀器的測量系統(tǒng)，尤其是其中輔助測量儀器具有多個相對于彼此處于固定的已知空間分布的輔助點標記，尤其是其中除了至少一個輔助點標記之外，輔助測量儀器還具有回射器。

本發(fā)明的其他主題是具有存儲在機器可讀載體上的程序代碼的計算機程序產(chǎn)品，用于控制或者執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的位置確定方法或者用于執(zhí)行按照本發(fā)明的第二方面的本發(fā)明的位置確定方法的下列步驟(在確定至少一個圖像位置的背景下執(zhí)行)，尤其是當程序在fpga或asic上執(zhí)行時：

●過濾像素，

●在各種情況下，將過濾的像素聯(lián)接在一起以形成像素片，過濾的像素形成在區(qū)域傳感器的行中連貫的行區(qū)域，

●查明各自的矩心部分，

●分組，以及

●借助在各種情況下被分配給彼此的像素片的相應的各自的矩心部分，推導至少一個輔助點標記的至少一個圖像位置。

根據(jù)本發(fā)明的方法和/或計算機程序產(chǎn)品可以尤其在工業(yè)測量中使用(即針對通常設計用于追蹤具有多個光點和一個反射器的輔助測量儀器的激光追蹤器[其同樣地在本發(fā)明的裝置內(nèi)構成輔助點標記])。根據(jù)本發(fā)明的方法則可以在這樣的激光追蹤器中使用，不僅關于在現(xiàn)有技術中通常被指定為6dof相機的相機(即特別地設計用于檢測輔助測量儀器的多個光點的相機，相機最終用于極其精確地確定輔助測量儀器的當前的取向)的區(qū)域傳感器，而且另選地或者附加地，關于在現(xiàn)有技術中經(jīng)常設計為追蹤傳感器或者atr傳感器的區(qū)域傳感器(特別用于檢測反射回來的激光束從傳感器中心位置的偏移)在各種情況下用于控制讀取操作和評測由相應的兩種類型的區(qū)域傳感器檢測的圖像。

作為傳統(tǒng)追蹤(atr)的備選方案，其中在輔助測量設備上的回射點借助例如紅外激光束被照亮，并且返回的反射的位置在借助平面檢測器記錄的圖像中確定，該平面檢測器尤其只在相應的波長范圍中是敏感的，或者作為設置在用于6dof確定的輔助測量儀器上的光點的傳統(tǒng)使用的備選方案，還可以使一個或多個簡潔的圖案(例如色點)用作輔助點標記，并且可以設置在可見光譜范圍內(nèi)操作的數(shù)碼相機，借助該數(shù)碼相機可以記錄相機圖像，由此確定被識別為輔助點標記的圖案在圖像中的位置，并且這可以用作輔助測量儀器的位置確定的基礎(如類似地例如在申請?zhí)枮閑p10168771.3的歐洲專利申請所描述的)。根據(jù)本發(fā)明的用于控制平面?zhèn)鞲衅鞯倪B續(xù)的讀取過程或者對在此背景下檢測到的圖像的連續(xù)的評測的方面還可以用于該情況，即在這種情況下在輔助測量儀器上利用簡潔的圖案作為輔助點標記，并且利用具有平面?zhèn)鞲衅鞯脑诳梢姽庾V范圍內(nèi)操作的數(shù)碼相機。

附圖說明

下面僅通過示例的方式在特定的示例性的實施方式的基礎上更具體地描述根據(jù)本發(fā)明的方法以及根據(jù)本發(fā)明的裝置，這些實施方式在附圖中被示意性地示出，也對本發(fā)明的優(yōu)點進行了討論。在附圖中，具體地為：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)包括激光追蹤器、圖像檢測單元和輔助測量儀器；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于圖像分析方法的圖像檢測傳感器；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于在圖像中定位光點的圖像評測的第一實施方式；

圖4a至圖4c示出了根據(jù)本發(fā)明的用于在圖像中定位光點的圖像評測的第二實施方式；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的根據(jù)第一和/或第二實施方式的圖像檢測和評測的順序的框圖；

圖6a至圖6c示出了根據(jù)本發(fā)明的用于在圖像中定位光點的圖像評測的其他實施方式；

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的其他圖像檢測和圖像評測的順序的其他框圖；

圖8a至圖8b示出了根據(jù)現(xiàn)有技術從圖像檢測直至對已評測的圖像信息的進一步處理的圖像評測的順序的其他框圖；

圖9a至圖9b示出了根據(jù)本發(fā)明的針對圖像評測的順序的兩個其他框圖；

圖10a至圖10b示出了根據(jù)本發(fā)明的針對其他圖像評測的順序的兩個其他框圖。

具體實施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)10，該測量系統(tǒng)包括激光追蹤器11、圖像檢測單元12和輔助測量儀器20，例如接觸傳感工具。為了確定傳感器曝光在傳感器上或者在檢測到的圖像中的位置，圖像檢測單元12可以具有cmos，或者圖像檢測單元12尤其可以設計為ccd或像素傳感器陣列相機。這樣的傳感器允許對檢測到的曝光進行位置敏感的檢測。此外，輔助測量儀器20具有傳感器，該傳感器的接觸點23可以與待被測量的目標物體接觸。當該接觸存在于接觸傳感工具和目標物體之間時，可以精確地確定接觸點23在空間中的位置以及因此該點在目標物體上的坐標。借助接觸點23相對于反射器21以及相對于布置在輔助測量儀器20上的標記22的限定的相對定位進行確定，標記例如可以被設計為發(fā)光二極管。另選地，標記22還可以被設計成使得在其照明時，例如對于限定波長的光線，它們反射入射光線(輔助點標記22被設計為回射器)，尤其表現(xiàn)出特定的發(fā)光特性，或者它們具有限定的圖案或顏色編碼。為此首先必須知道反射器21的位置或接觸傳感工具的位置，其次必須知道它們的空間取向。

為了確定位置，激光追蹤器11沿布置在輔助測量儀器20上的反射器21的方向發(fā)出激光束15，該激光束以平行的方式從那里反射回追蹤器11，并且借助追蹤器11上的接收單元進行檢測。激光追蹤器11附加地具有用于確定追蹤器11和反射器21之間的距離的距離測量單元和測角器，測角器可以確定偏轉(zhuǎn)鏡的位置，由此可以以限定的方式來對齊和引導激光束15，并且由此確定激光束15的傳播方向。激光束15尤其可以通過瞄準單元的樞轉(zhuǎn)來對齊，光束引導光學單元以及尤其是輻射源可以安裝在該瞄準單元中。所描述的布置使得可以精準地查明相對于反射器21或者相對于接觸傳感工具的距離和方向。

輔助測量儀器20的空間取向通過設置的發(fā)光二極管的限定的相對位置和布置來查明。為此，具有發(fā)光二極管的輔助測量儀器20的圖像由相機12檢測并且根據(jù)本發(fā)明由圖像處理單元進行分析。尤其是可以以可選擇波長的方式來檢測圖像，即由發(fā)光二極管發(fā)出的光的波長由相機的傳感器進行檢測，或者通過配置給相機12的濾波器傳輸給傳感器。然后，根據(jù)本發(fā)明的圖像分析由傳感器以逐行讀取的方式執(zhí)行，其中在每一行中，那些發(fā)光特性高于特定的閾值的像素被識別為相關像素。在對這些排成一行的相關像素進行檢測之后，針對每個像素集合，查明具有相應的矩心部分的線片段(片)，并且隨后檢查下一個傳感器行。借助這樣的系統(tǒng)化的圖像或傳感器信號分析，所有由發(fā)光二極管生成的發(fā)光點可以被快速地檢測并且在圖像中定位。通過這些點在圖像中的布置，則可以確定接觸傳感工具的取向，并且結合反射器21的位置，可以確定具有6個自由度(6-dof)的接觸傳感工具的精確的空間位置和取向。因此通過接觸點23相對于標記22和反射器21的限定的位置也可以精確地確定接觸點位置。

圖2示出了用于根據(jù)本發(fā)明的圖像分析方法的圖像檢測傳感器30。在這種情況下，例如為cmos的傳感器30由具有限定數(shù)量的像素42的傳感器行41構造而成。通過示例的方式，cmos可以具有1024個行41，每行具有1024個像素42。在借助該傳感器30記錄圖像時，每個單獨的像素42檢測可以通過傳感器30被逐個像素地讀取的圖像信息。此外，由傳感器30檢測并且尤其通過位于接觸傳感工具上的發(fā)光二極管生成的光點的光點位置32被呈現(xiàn)在傳感器30上。

圖3示出了用于在圖像中定位光點32的根據(jù)本發(fā)明的圖像評測的第一實施方式。在這種情況下，作為在傳感器上限定感興趣區(qū)域、roi、35a、35b的結果，只有位于區(qū)域35a、35b內(nèi)的像素的那些圖像信息被用于圖像處理。剩余的傳感器區(qū)域34的圖像信息在這種情況下不作進一步考慮。借助該技術，待被分析的數(shù)據(jù)容量可以被顯著減少，并且圖像處理過程的速度因此可以提高。感興趣區(qū)域35a、35b的確定在該實施方式中如此進行，即大面積的連續(xù)的傳感器區(qū)域在圖像分析中仍然被省除，并且待被檢測的光點32位于感興趣區(qū)域35a、35b內(nèi)。傳感器上的所述感興趣區(qū)域35a、35b的尺寸和位置可以連續(xù)地更新，其中例如接觸傳感工具的移動可以借助數(shù)學分析進行估計。為此，以示例的方式，諸如例如光點數(shù)量，光點32關于最后兩個被檢測到的圖像的位置變化，以及與反射器的距離的測量信息可以提供給卡爾曼濾波器，并且期望值，尤其是用于相應的光點位置的進一步更改的期望值因此可以針對每個待被檢測的光點32被確定。即使在傳感器仍被感興趣區(qū)域35a、35b以及因此較大的待被評測的傳感器區(qū)域高度覆蓋的情況下，也可以實現(xiàn)分析過程的增強。通過示例的方式，僅一個相對于整個傳感器面積的大區(qū)域覆蓋的感興趣區(qū)域就已經(jīng)可以導致更快的讀取速率。尤其是，在10個待被檢測的輔助點的情況下，在每個考慮相對較小的面積的情況下，可以設定例如10個感興趣區(qū)域(多個感興趣區(qū)域＝mroi)，并且因此覆蓋區(qū)域可以進一步減小，并且可以進一步加速分析過程。在這種情況下，由于用于檢測圖像和用于設定區(qū)域的高重復率，為了仍然以較高的概率實現(xiàn)在相應區(qū)域中對標記的檢測，區(qū)域可以被設定為更小。因此在速率較低時，在感興趣區(qū)域被設定為更大的情況下可以實現(xiàn)這些高概率。

圖4a至圖4c示出了用于在圖像中定位光點32a以及根據(jù)光點32a的位置變化改變感興趣區(qū)域(roi)36a、36b、36c的根據(jù)本發(fā)明的圖像評測的第二實施方式。在該實施方式中，傳感器的檢測區(qū)域的主要部分34不被用于識別和確定光點32a的位置。圖4a通過示例的方式示出了光點32a和圍繞光點32a的感興趣區(qū)域36a。位于該感興趣區(qū)域36a內(nèi)的像素的圖像信息被傳輸給圖像處理算法用于檢測光點32a，并且被考慮用于進一步的評測。由于未被考慮的區(qū)域34與被考慮的區(qū)域36a的有利的比率，可以非?？焖俚貓?zhí)行圖像處理以及因此對接觸傳感工具的取向的確定。圖4b示出了光點的改變的布局，其中圖4a中檢測到的接觸傳感工具在此以改變的取向檢測。取向的更改由雙箭頭31a指示。因此接觸傳感工具圍繞豎向軸線與其在圖4a中的對齊相反地轉(zhuǎn)動，從而使得在各種情況下在傳感器上檢測到的光點沿水平方向(參照箭頭)移動靠攏在一起。此外，傳感器的感興趣區(qū)域36b發(fā)生移位，例如基于卡爾曼濾波器的計算，使得當接觸傳感工具圍繞豎向軸線進一步轉(zhuǎn)動，并且與之相關地光點隨之進一步移動時，光點以高概率位于相應的roi中，尤其是光點32a以高概率位于感興趣區(qū)域36b中。借助對感興趣區(qū)域36b的位置的預先設定，可以在對光點32a進行檢測和評測的過程中考慮接觸傳感工具的取向或者對齊的希望的變化。在圖4c中示出了對取向的變化進行估計的另一個示例，其中在這種情況下對齊如箭頭31b指示的一樣，圍繞水平軸線被影響，并且感興趣區(qū)域36c的位置變化發(fā)生在豎直方向上(參照箭頭)。

圖5以框圖的方式示出了根據(jù)第一和/或第二實施方式的根據(jù)本發(fā)明的圖像檢測和評測的順序。首先借助cmos傳感器50對圖像進行檢測。通過傳感器50，像素數(shù)據(jù)被讀取并且被反饋給光點評測55。在此生成的諸如點的位置或尺寸的光點數(shù)據(jù)被傳遞至光點追蹤單元56，其中，借助感興趣區(qū)域計算單元57，生成關于cmos傳感器的構造的信息并且與后者連通。借助根據(jù)本發(fā)明的這樣的感興趣區(qū)域控制單元58，其包括光點追蹤56和roi計算57，因此可以優(yōu)化cmos傳感器50和光點評測55之間的數(shù)據(jù)流并且獲得更快的數(shù)據(jù)評測。

在這種情況下，首先只有在roi內(nèi)的相關的傳感器數(shù)據(jù)被讀取，然后對光點進行檢測，并且借助點追蹤算法來確定感興趣區(qū)域(roi)的優(yōu)化尺寸，位置和數(shù)量。此外，尤其是為了改善處理有效性，可以將一些點進行組合以形成一組點。此外，通過相應構成的傳感器可以借助在點追蹤過程中生成的信息來實時地調(diào)整傳感器上的感興趣區(qū)域，其中每個點可以被單獨地追蹤并且每個感興趣區(qū)域可以相應地被單獨地更新。而且借助點追蹤算法，點的移動可以如此計算，使得單獨的點的位置還可以在傳感器或者相機的視野外確定。

圖6a至圖6c示出了用于在圖像中定位光點32、32b的根據(jù)本發(fā)明的圖像評測的其他實施方式。圖6a再次示出了以行的方式構成的傳感器30，并帶有檢測到的光點32、32b的位置。傳感器區(qū)域a被額外地加以標記。圖6b示出了區(qū)域a的放大的視圖，區(qū)域a由4個具有光點32b的傳感器行組成。圖6c通過進一步放大示出了區(qū)域a，傳感器30的行37a至37d在后面被單獨考慮用于描述圖像評測方法。

逐行地對由傳感器30檢測的圖像進行評測。借助由傳感器30檢測到的光點32b，傳感器根據(jù)光點32b的位置生成圖像信息。特別是，與光點32b的位置相對應的傳感器的像素38a至38d檢測圖像信息的相應項，尤其是，其中該信息由相應的像素信號代表。在讀取示出的第一傳感器行37a的過程中，像素38a因此被識別為這樣的像素38a，即由于這些像素被照亮為部分光點32b，因此其曝光狀態(tài)高于特定的閾值。根據(jù)本發(fā)明，這些像素38a則被分配給行片段39a，該行片段首先具有像素38a在傳感器30上的位置或者在行37a中的位置，其次具有包含在行片段39a中的像素38a的數(shù)量，并且因此具有行片段39a的尺寸。此外，針對每個位于行37a中的行片段39a，通過像素38a的位置和數(shù)量計算出像素矩心部分。該矩心計算可以非?？焖俚剡M行，尤其是實時地進行，即與像素讀取速度相關聯(lián)。一旦第一行37a已經(jīng)被完全搜索完，繼續(xù)在后續(xù)行37b至37d中對曝光狀態(tài)高于閾值數(shù)值上方的其他像素38b至38d進行搜索。這同樣涉及行片段39b至39d的提取和對各自的矩心部分的相應確定。根據(jù)本發(fā)明的該類型的圖像或者傳感器信號評測使得檢測到的信息可以連續(xù)地被快速讀取和傳遞。在根據(jù)現(xiàn)有技術的評測方法中，圖像信息的全部項目被讀取并且只有在此之后，所述信息才能被進一步處理。在這種情況下，行片段39a至39d構成連貫的行區(qū)域，該連貫的行區(qū)域可以在行片段39a至39d內(nèi)具有間隙。所述間隙可以例如作為所謂的“熱像素”(＝在傳感器上檢測)的結果出現(xiàn)，其中單個的或者多個，尤其是固定的像素可以是“盲的”，并且因此不起作用。這樣的有缺陷的像素的位置對于圖像檢測傳感器(或者在圖像檢測傳感器上)可以預先已知，或者例如通過在檢測到的圖像中之前確定的圖像位置的比較被識別為傳感器上的缺陷。因此連貫的行區(qū)域可以由曝光值高于預定的閾值的像素來確定，考慮這樣的有缺陷的像素。為了找到那些在各種情況下屬于相同的檢測到的點的行片段39a至39d，通常在傳感器上以列的形式重疊的那些行片段39a至39d被分配給彼此(分組)。此外，在特殊情況下還可能出現(xiàn)，為了分別將屬于相同的點的行片段39a至39d分配給彼此，以彼此對角線相鄰的方式布置的行片段39a至39d需要彼此進行連接。

行片段處理51以更廣泛的范圍在圖7中以用于根據(jù)本發(fā)明的圖像檢測和圖像探測的順序的框圖示出，其中示出了與光點相關聯(lián)的行片段51a。在這種情況下，點識別由通過cmos傳感器50對圖像50a進行檢測開始。通過光片段處理51查明的矩心信息52a還被傳遞至其他的評測單元52，該評測單元根據(jù)fifo原則(先進/先出)處理輸入數(shù)據(jù)。在這種情況下，數(shù)據(jù)以較高的時鐘速率和較低的時鐘時間進入fifo存儲器，并且數(shù)據(jù)以較低的時鐘速率和較高的時鐘時間輸出。因此，每個行片段39a至39d可以由較少數(shù)量的參數(shù)來代表，并且可以在早期的數(shù)據(jù)處理階段實現(xiàn)第一次有效數(shù)據(jù)減少。在后續(xù)的將這些行片段聯(lián)接在一起53的過程中，待被分配給點的那些行片段39a至39d可以被聯(lián)接在一起并且被布置。當行片段39a至39d以這種方式聯(lián)接在一起時，借助相應的矩心部分信息則可以執(zhí)行重新的(交叉行)矩心計算，并且可以查明用于大量行片段39a至39d的總矩心或總矩心信息53a，其代表被分別檢測的光點的位置。由于計算復雜度較高，聯(lián)接在一起53和重新的矩心計算可以以較低的處理速度(與用于讀取像素的速度相比)執(zhí)行。由于前面提到的數(shù)據(jù)減少，處理有效性在此仍不被限制。行片段處理51，fifo評測單元52和聯(lián)接在一起53在此可以組合成點識別和矩心確定54。

圖8a至圖8b示出了其他的框圖，該框圖示出了根據(jù)現(xiàn)有技術從圖像檢測61直至對評測的圖像信息的其他處理的順序。圖8a詳細示出了評測過程，而圖8b以簡化的方式示出了該過程并且將作為下面描述的參考。

第一步涉及圖像檢測，尤其是對具有以限定的方式布置的標記的輔助測量儀器的圖像檢測。該檢測可以以通過同步和觸發(fā)單元63控制的方式執(zhí)行，或者以臨時限定的方式啟動。然后圖像被傳遞至用于圖像分析62的圖像處理單元，圖像關于在圖像檢測過程中生成的傳感器像素的曝光值進行評測。在圖像分析62的背景下，附加地針對在圖像中檢測到的輔助測量儀器的每個標記，圖像中的矩心以及因此矩心的圖像位置以數(shù)學的方式被查明。因此生成的信息的總量則可提供給其他的處理器單元64，例如用于通過查明的圖像位置來確定輔助測量儀器的取向。在處理器單元64和用于圖像檢測61的單元(cmos)之間存在連接65，借助該連接可以通過處理器單元64執(zhí)行對區(qū)域傳感器的控制。

圖9a至圖9b示出了其他的框圖，該框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像評測的順序。圖9a具體示出了該評測過程，而圖9b則以簡化的方式示出了該過程并且將作為下面描述的參考。

在該實施方式中，原則上根據(jù)按照圖8a至圖8b的評測順序來執(zhí)行圖像評測，根據(jù)本發(fā)明通過點識別和矩心確定功能54來調(diào)整和改善圖像分析62。在圖像檢測61過程中檢測到的圖像信息經(jīng)由傳感器界面被傳遞給圖像分析62，根據(jù)本發(fā)明圖像的評測借助功能54執(zhí)行，該功能例如通過改寫的算法實現(xiàn)。在功能54的背景下，傳感器的像素關于各自當前的曝光值被依次讀取，并且相應的行片段基于曝光值高于閾值的那些像素被提取。隨后為每個行片段計算矩心，并且對屬于接觸傳感工具的相同的成像標記的片段進行分組。隨后通過分別分組的行片段的矩心，相對于標記推導圖像位置(參照關于圖7的描述)，并且由此生成的位置信息被傳遞至處理區(qū)單元64。借助根據(jù)本發(fā)明的點識別和矩心確定功能54，可以更快速地執(zhí)行圖像分析62，并且因此可以獲得圖像處理速率的提高。因此可分析的圖像比率可以提高6倍，尤其是與按照圖8a至圖8b的現(xiàn)有技術的方法相比。

圖10a至圖10b示出了兩個其他的框圖，這兩個框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的其他的圖像評測的順序。圖10a再次詳細地示出了該評測過程，而圖10b則以簡化的方式示出了該過程并且將作為下面描述的參考。

在該實施方式的背景下，原則上根據(jù)按照圖8a至圖8b的評測順序來執(zhí)行圖像評測，首先根據(jù)本發(fā)明通過點識別和矩心確定功能54來調(diào)整和改善圖像分析62，其次處理器單元64根據(jù)本發(fā)明具有感興趣區(qū)域控制單元58。在這種情況下，感興趣區(qū)域控制單元58根據(jù)本發(fā)明具有用于在相機的區(qū)域傳感器上確定限定的感興趣區(qū)域(多個感興趣區(qū)域＝mroi)的功能，每個感興趣區(qū)域均具有從全部的區(qū)域傳感器的像素劃分的連續(xù)的相鄰像素的子集。在這種情況下，根據(jù)在至少一個之前檢測到的相機圖像中確定的圖像位置的集合，借助該功能連續(xù)地設定感興趣區(qū)域。也就是說，因此區(qū)域被預定在cmos上，在這些區(qū)域中，待被檢測的標記在記錄下一個圖像的過程中如所希望的一樣被檢測。在這種情況下，相應的區(qū)域的位置和尺寸可以尤其通過借助卡爾曼濾波器的計算來確定。在這種情況下，該濾波器可以被供給大量的測量相關信息，諸如例如相對于標記的距離，標記的尺寸，標記在輔助測量儀器上的數(shù)量和位置，或者在測量環(huán)境中的亮度分布。對這些區(qū)域的限定和調(diào)整可以例如在如下情況下執(zhí)行，即通過圍繞其豎向軸線的旋轉(zhuǎn)來改變輔助測量儀器的取向，使得傳感器區(qū)域中的感興趣區(qū)域(roi)水平地移位，從而使所希望的標記的水平地靠攏移動作為轉(zhuǎn)動的結果被預估，并且標記在轉(zhuǎn)動過程中連續(xù)地位于相應的更新的感興趣區(qū)域(roi)中。為了確保在各種情況中，只有位于roi內(nèi)的傳感器的像素在各自的讀取操作過程中被讀取，區(qū)域傳感器可以被設計為使得它可以實時地關于各自的讀取操作進行重新構造，也就是說影響讀取操作的對感興趣區(qū)域在傳感器上的設定和限定可以實時地執(zhí)行(即，如此速率，也用于執(zhí)行圖像檢測和/或讀取操作的)。由此，在每次對相機圖像進行檢測之前可以重新限定感興趣區(qū)域，并且適于測量情況的具有感興趣區(qū)域的圖像可以在各種情況下被檢測(或者只有那些位于這些roi中的像素可以在這種情況下被分別讀取)。

圖像檢測單元61可以借助位于圖像檢測單元61和處理器單元64之間的連接65來控制。在這種情況下，用于區(qū)域傳感器(cmos)的感興趣區(qū)域(所述感興趣區(qū)域借助感興趣區(qū)域控制單元58的功能被分別地確定和更新)可以被傳遞給圖像檢測單元61，并且以依賴于此的方式，在各種情況下只有在以這種方式確定的感興趣區(qū)域內(nèi)被檢測到的圖像信息被向前傳遞給圖像分析62，該圖像分析用于借助點識別和矩心確定功能54來處理圖像。該進一步的處理則導致(如上所述)用于檢測到的圖像的圖像位置，輔助測量儀器的取向可以從該圖像位置推導出來。

借助根據(jù)本發(fā)明的點識別和矩心確定功能54與感興趣區(qū)域控制單元58的功能的組合，圖像處理和評測的有效性可以被進一步改善，并且可以獲得圖像處理速率的進一步提高。與按照圖8a至圖8b的現(xiàn)有技術的方法相比，可分析的圖像的速率在此尤其可以被提高12倍。

毫無疑問，這些示出的附圖僅示意性地示出了可能的示例性的實施方式。不同的方法根據(jù)本發(fā)明也可以彼此組合，并且與用于確定物體的空間位置的方法，用于圖像評測的方法以及與現(xiàn)有技術測量裝置組合。就此而言，根據(jù)本發(fā)明的方面也可以用于控制大地測量裝置的區(qū)域傳感器的連續(xù)的讀取過程，諸如總站和視距儀(尤其是在這種情況下針對用于反射器棱鏡的目標追蹤的區(qū)域傳感器)，或者用于連續(xù)地評測在這種情況下檢測到的圖像。