[发明专利]一种全站仪及其度盘标定方法

说明书

本发明涉及一种全站仪及其度盘标定方法，通过获取模拟星体的图像，利用星点提取算法计算图像中质心像素横坐标和图像中心像素横坐标的第一差值，质心像素纵坐标和图像中心像素纵坐标的第二差值，拟合水平度盘值和第一差值的第一关系模型，垂直度盘值和第二差值的第二关系模型，将待测星体的第一差值和第二差值分别代入第一、第二关系模型，得到待测星体的水平度盘值和垂直度盘值，实现像素坐标和测量机器人度盘坐标之间的转换，摆脱了以往人眼瞄准观测才能获得的度盘值的局限，为实现快速、精确地自动天文测量提供了模型和数据基础。

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种全站仪及其度盘标定方法。

背景技术

全站仪(全站式电子速距仪)是一种集经纬仪、电子测距仪、外部计算机软件系统为一体的现代光学电子测量仪器，由于全站仪可以在一个站位完成水平角、垂直角、距离、高差测量的全部测量工作，顾其得名。公告号为CN203116739U的中国专利介绍了全站仪测量坐标的原理：通过全站仪可以直接测得观测点至观测目标之间角度差值与距离，据此通过三角学的换算关系可以计算出观测目标的坐标或观测点相对于已知点的位置。

基于全站仪模式的天文测量是目前主要的天文测量方式之一，它是通过人眼跟踪瞄准待测恒星的全站仪度盘值，借此进一步解算天文经纬度和天文定位，获取星体坐标的度盘值对解算天文坐标至关重要。在传统全站仪的观测过程中利用人眼持续跟踪瞄准运动的恒星，其测量结果必然会受到人仪差影响，并且当进行多个时段进行观测时，作业效率随测量时间的延长而大幅下降，观测精度也会随之受到影响。

利用CCD或者CMOS图像传感器(一种光电传感器)代替人眼观测，实现测量自动化是天文测量未来的研究发展方向，利用视频测量机器人实现自动天文测量，十字丝无需做到连续对准待测恒星，不仅在观测中节省人力，提高了天文作业效率，还克服了人眼观测对测量结果的影响，现有带有图像传感器的视频测量机器人只有在十字丝瞄准待测目标时计算出的水平度盘值和垂直度盘值才是准确的，在十字丝不瞄准待测目标时计算的水平度盘值和垂直度盘值具有很大误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种全站仪及其度盘标定方法，用于解决现有全站仪测量水平度盘值和垂直度盘值人眼瞄准导致测量误差较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种全站仪的度盘标定方法，包括以下解决方案：

方法方案一，包括如下步骤：

1)确定关系模型，通过如下步骤得到：采用显示装置模拟各星体，利用全站仪获取各模拟星体的图像，及全站仪的水平度盘值和垂直度盘值，确定图像中各模拟星体的质心像素横坐标和图像中心像素横坐标的差值，作为第一差值，确定图像中各模拟星体的质心像素纵坐标和图像中心像素纵坐标的差值，作为第二差值，将所述水平度盘值和第一差值进行拟合，将所述垂直度盘值和第二差值进行拟合，得到水平度盘值和第一差值的第一关系模型，以及垂直度盘值和第二差值的第二关系模型；

2)根据第一关系模型和第二关系模型，对全站仪的度盘进行标定。

方法方案二，在方法方案一的基础上，对全站仪的度盘进行标定后，获取待测星体的图像，对待测星体的图像进行处理，确定图像中待测星体的质心像素横、纵坐标和图像中心像素横、纵坐标，计算所述第一差值和第二差值；利用所述第一差值和第二差值，结合所述第一关系模型和第二关系模型，确定水平度盘值和垂直度盘值。

方法方案三，在方法方案一的基础上，所述采用显示装置模拟各星体包括：在室内黑暗条件下，在液晶屏幕上模拟星空图像并显示出随机星体。

方法方案四，在方法方案一的基础上，通过全站仪的长焦相机获取待测星体的图像和各模拟星体的图像。

方法方案五，在方法方案一的基础上，所述质心像素横、纵坐标的计算式如下：