[发明专利]确定觇标相对于具有摄影机的勘测仪器的坐标

说明书

技术领域

本发明涉及勘测仪器(surveying instrument)，诸如全站仪。更具体地，本发明涉及用于确定觇标(target)相对于具有摄影机的勘测仪器的坐标的方法，该摄影机用于拍摄视场和该视场内被识别的觇标点。

背景技术

在勘测中，摄影机在测地仪器中的使用可以提供改进的使用者便利性和新的功能。特别地，该摄影机提供的并显示在该仪器的显示器上的视野——诸如图像或视频馈给——可以用于辅助觇标选择，以及用于向使用者提供潜在关注点的纵览。

传统目镜和显示在显示器上的视频图像的一个明显差异是，显示器图像可以具有信息的主动覆盖。各种信息可以与所拍摄的图像一起给出，以促进对仪器的使用。

关于全站仪——其包括用于对该全站仪所瞄准的视野拍摄图像或视频馈给的摄影机——的一般背景信息，参见WO2005/059473。

这种勘测仪器，即包含摄影机的勘测仪器，有时被称为视频经纬仪。

发明内容

在视频经纬仪领域，或者更一般地对于设有摄影机的测地仪器，当摄影机中心和仪器旋转中心不重合时会出现问题。基于摄影机图像确定的从摄影机中心到觇标的方向一般不直接用作从仪器旋转中心到觇标的方向。

本发明提供了用于相对于勘测仪器来确定关注点的觇标坐标或觇标的方法，该觇标在由该勘测仪器中的摄影机拍摄的两个图像中被识别。

当摄影机中心或透视中心与勘测仪器的旋转中心不重合(偏心)时，通常不可能直接确定从该旋转中心到在由该摄影机拍摄的图像中识别或指示的任意点的正确方向。换言之，如果从摄影机到觇标的方向是从由该摄影机拍摄的图像确定的，那么从与该摄影机中心不重合的旋转中心到该觇标的方向通常将不能通过用从该摄影机到该觇标的方向充分近似地确定。仅当到关注点的距离已知时，才有可能从该图像得出从该旋转中心到该觇标的正确方向。因而期望确定该觇标相对于该勘测仪器的旋转中心的坐标。

本发明提供了用于确定觇标相对于勘测仪器的坐标的方法，其中，使用摄影机在第一摄影机位置和倾向拍摄第一图像，通过在该第一图像中识别目标点来选择觇标，并测量该目标点在该第一图像中的第一图像坐标。使该勘测仪器绕旋转中心旋转，以使得该摄影机从该第一摄影机位置和倾向移动至第二摄影机位置和倾向。使用该摄影机在该第二摄影机位置和倾向拍摄第二图像，也在该第二图像中识别在该第一图像中被识别的目标点，并测量该目标点在该第二图像中的第二图像坐标。尽管在拍摄该第二图像之前经历了旋转，但该勘测仪器的旋转中心当拍摄该第二图像时保持在固定的位置，即在与拍摄该第一图像时相同的位置。最后，基于该第一摄影机位置和倾向、该第一图像坐标、该第二摄影机位置和倾向、该第二图像坐标以及摄影机标定数据，来确定该觇标相对于该勘测仪器的旋转中心的坐标。

本发明利用了以下理解：使用该勘测仪器中的摄影机——该摄影机用于通过该勘测仪器的居间旋转从两个已知摄影机位置和倾向进行拍摄——的偏心度，以及在这两个图像中对目标点及其坐标的识别连同摄影机标定数据，可以确定该关注点相对于该勘测仪器的坐标。在确定了相对于该仪器的旋转中心的觇标坐标之后，就可以确定从该旋转中心到该觇标的距离。然而，觇标坐标可以用于确定距离以外的其它目的。例如，它可以用于非常精确地测量地面标志的坐标，以对勘测仪器进行设站。

本发明也提供了一种全站仪，其包括用于执行上述方法的各种装置。

另外，本发明可以以这样的计算机程序来实施，该计算机程序在运行时在勘测仪器中执行本发明的方法。该计算机程序可以，例如，作为升级被下载到勘测仪器中。应理解，可以使用软件、硬件或固件或其组合来针对勘测仪器实施本发明方法，视具体情况而定。

附图说明

在下文的详细描述中参考了附图，其中：

图1是从侧面示出了勘测仪器在具有偏心于该仪器旋转中心的摄影机的情况的示意图；

图2在仪器视线和摄影机视线同轴的情况下从上方示意性地示出了该摄影机和该仪器中心两者间的偏心度如何导致相对于目标点的角度差异；

图3示意性地示出了可以被该摄影机拍摄并呈现在该仪器的屏幕上的图像或视频帧。

图4是本发明方法的大体概括。

图5A和5B是从侧面示出了根据本发明的勘测仪器——其具有偏心于该仪器旋转中心的摄影机——的第一实施方式的示意图。通过该勘测仪器的旋转，该摄影机在两个不同位置拍摄图像。

图6是本发明方法的一个实施方式的概括。

图7a和7b示出了用于确定所得出的觇标距离和/或方向的精确度是否被认为足够好的一个方法。