[发明专利]测地仪器和相关方法

说明书

技术领域

本文公开的发明构思总体涉及测地仪器的定位。更具体地，本发明构思涉及借助图像捕获设备为仪器确定位置和在地面上方的高度。

背景技术

传统地，光学勘探仪器或测地仪器——诸如速测仪(tachymeter)或全站仪(total station)——包括以该仪器的垂直轴为中心的瞄准装置或光测悬锤，用于将该仪器定位在测地地固定的参考点上方。为了帮助给该仪器定中心，有时使用光学标记，该光学标记与光测悬锤相对准并用于将该仪器对准参考点。

为了使得对仪器的定位准确，光测悬锤的瞄准轴必须准确地对准该仪器的垂直旋转轴。因此，在制造过程中该仪器的组装需要关于光测悬锤安装元件这个耗时的步骤，并且，通常需要将每个个体仪器校准，以确保光测悬锤的瞄准轴与该仪器的垂直旋转轴正确对准。

一旦该仪器已被仔细地组装和校准，那么在使用过程中将该仪器定位在测地地固定的点的上方就是操作者的任务了。这样仔细地定位该仪器也是耗时的，并完全依赖于操作者来使定位准确。

US-A-6,044,567公开了一种测地设备，其中位置敏感光接收器(position-sensitive photoreceiver)或包含CCD元件的CCD矩阵用于向马达操作的驱动器(motor-operated drive)提供控制信号，该驱动器将该设备的垂直轴定位在地面点上方。

已公开的美国专利申请US 2006/0021236公开了一种测量仪器，其包括：图像采集装置，其用于采集位于仪器体的垂直轴下方的区域；偏心量计算装置，其用于计算测点相对于仪器中心的偏心量；及其他装置。

发明内容

本发明的一个目标是，提供一种测地仪器，其制造过程中的组装和使用过程中的定位都被简化。

更具体地，提出了，该测地仪器包括相机或类似设备，其能够捕获该仪器下方的地面的图像。该图像捕获设备可以是CCD、CMOS传感器或类似物。被相机捕获的图像可以被显示在屏幕上，用于向操作者指示该地面的哪部分被相机看到，并且一起被显示的还有用于指示仪器底点(instrument nadir)的交叉瞄准线、点或类似物。

通过将所需坐标原点关联到所捕获的(一个或多个)图像，并通过将仪器底点或中心点关联到所捕获的(一个或多个)图像，所需坐标原点和仪器底点之间的任何位移都可以得到补偿，而无需在物理上移动该仪器。只要所需坐标原点位于该图像捕获装置的视场内且该仪器在地面上方的高度是已知的就足够了。

如在本文中所用的，“仪器底点”是该仪器的垂直旋转轴的向下方向。

所需坐标原点可以被指示，例如，借助该仪器下方的地面上的识别图案，或通过操作者手动地在显示所捕获的图像的屏幕或类似物上指示所需原点。

在现有技术中，在测地仪器的制造过程中，将悬锤装置与该仪器的垂直旋转轴准确地对准是耗时的程序。根据本文公开的发明构思，该悬锤装置包含图像捕获设备或图像传感器，诸如合适型号的相机。如下面将更详细地描述的，只要该图像捕获设备的位置使得沿着该仪器的垂直旋转轴向下的视野落在该图像捕获设备的视场内就足够了，这样就减轻了对极端准确安装的需要。

通常，当该仪器被组装时，图像捕获设备的中心点(图像传感器的中心像素)一般与该仪器的垂直旋转轴不重合。然而，有利的是，可以遵循本文公开的程序，将被相机捕获的图像关联到该仪器的垂直旋转轴。这个程序可以被视为相对于该仪器垂直旋转轴校准该图像捕获装置的方法的一个实施例。

为此，提供了一种用在具有图像传感器的测地仪器中的方法，该图像传感器用于捕获该仪器下方的地面的图像，该方法包括以下步骤：

使用所述图像传感器捕获第一图像；

将该仪器绕其垂直轴旋转到新的旋转位置；

使用所述图像传感器捕获第二图像；和

处理所捕获的图像，以使仪器垂直旋转轴的底点关联到该图像捕获设备。