[发明专利]获取三维测量点的测量系统

说明书

本公开涉及具有全景图像获取功能的测量系统。本发明涉及一种获取三维测量点的测量系统，该测量系统包括：基座单元；支承单元；发射单元；接收单元；引导单元；第一致动器；第二致动器；第一角度编码器；第二角度编码器；捕获至少部分场景的图像的摄像头；连接至第一致动器、第二致动器、第一角度编码器、第二角度编码器和摄像头的计算机，针对利用摄像头生成第一全景图像，该计算机被配置为：控制所述图像传感器以帧速率来对帧进行采样，控制所述第一致动器以转速来旋转所述支承单元，所述转速按照使n个连续帧重叠的方式与所述图像传感器的所述帧速率相适应，其中，n≥3，以及对所述采样的帧中的至少一些帧进行处理，以形成所述第一全景图像。

技术领域

本发明涉及一种用于获取三维测量点的测量系统，特别是涉及一种大地测量仪器。这种仪器的示例是全站仪、经纬仪或激光扫描仪。

背景技术

通用测量系统通常包括出于文档记载原因、用于点云着色、用于目标搜索、用于目标距离定位和/或用于目标标识的摄像头。以这种方式，将所测量的点或点云数据利用对于它们的最终使用特别有帮助的另外信息来进行增强，或者场景中可用目标可以被自动检测和瞄准，特别是在考虑到属于特定目标类型的跟踪/测量参数的情况下。

为了测量三维点，该仪器通常包括用于绕竖直轴线旋转的装置。因此，不仅对于捕获单个图像，而且对于利用精确的旋转运动来捕获全景图像，这些状况都是极好的。

当利用测量系统捕获全景图像时，一种常见的操作模式是“停止并拍摄(stop-and-go)”方法，其中以具有某一重叠的规则间隔来拍摄全视场图像。顾名思义，运动会针对各个图像而停止，并由此对曝光时间没有严格的限制。因此，停止并拍摄适合于低光情形，并且通过拍摄具有不同曝光时间的多个图像的HDR突发(HDR-burst)，可以覆盖大的动态范围。由于在获取期间没有运动，因此，同步也是微不足道的，并且在仪器上运行的软件可以控制图像触发。

停止并拍摄全景图的不利方面是重叠区域中的拼接(stitch)并非是微不足道的。除非摄像头绕其入射光瞳旋转，否则将存在“视差”移位，这导致类似双重曝光状的重影。拼接视差还导致关于投影映射的不确定性，因而也难以将3D点准确地渲染(render)到全景图上或者将全景图用于测量。

针对机械学的另一问题是加速力。对于各个位置，必须对相对大的质量进行加速和减速，从而造成振动并且需要稳定时间。

而且，当对象处于运动中时可能存在“重影”(即，同一个人或半透明的部分对象在重叠区域中的多个副本)，并且图像亮度、颜色、清晰度的任何不均匀性都可能在全景图中产生可见的图块图案(tile-pattern)。当捕获多曝光HDR突发时，进一步加重了运动伪像，并且由于HDR突发数据不一致，因此，该运动伪像可能不仅产生“重影”，而且还产生围绕移动对象边缘的奇怪颜色/强度条纹(fringe)。即使是小的运动(诸如风吹动树枝)也可能产生严重的伪像。

可用的测量系统还具有被分成两个独立单元的用于图像捕获的摄像头以及目标搜索系统，这导致较高的装配费用和复杂性。除此之外，这些单元彼此相对地在空间上偏移，使得它们无法共用同一几何参考系。

本发明的目的

因此，本发明提供了一种改进的测量系统。根据本发明的测量系统使得能够进行更鲁棒、更准确以及更快的全景图像获取以用于测量的目的，并且测量系统组件的磨损更低。

发明内容