專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)量?jī)x器和使用測(cè)量?jī)x器提供測(cè)量數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
-004]、 口本發(fā)明涉及到使用測(cè)量?jī)x器提供測(cè)量數(shù)據(jù)的方法、執(zhí)行該方法的手段以及相應(yīng)的
背景技術(shù)：
測(cè)量通常包括確定，例如，地形中的反射鏡(三面反射鏡(triplereflector))或 目標(biāo)等點(diǎn)的角度或位置。這些角度或位置可以通過(guò)測(cè)量?jī)x器(諸如經(jīng)緯儀或測(cè)距儀)來(lái)測(cè) 空間中的位置可以用合適的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)來(lái)定義。例如，一個(gè)點(diǎn)的位置可以由 其笛卡兒坐標(biāo)來(lái)定義，而笛卡兒坐標(biāo)則是相對(duì)于具有彼此正交的三個(gè)軸的笛卡兒坐標(biāo)系來(lái) 定義的。然而，為了測(cè)量位置，采用球坐標(biāo)更加合適。如圖1所示，點(diǎn)P的位置可以由球坐 標(biāo)來(lái)定義，即，由該點(diǎn)到正交坐標(biāo)系的原點(diǎn)的距離d、該坐標(biāo)系的水平軸之一與連接該坐標(biāo) 系原點(diǎn)和點(diǎn)P在水平面上的投影的直線之間的夾角a 、以及和水平面正交的該坐標(biāo)系的軸 與連接該坐標(biāo)系原點(diǎn)與該點(diǎn)的直線之間的垂直夾角e來(lái)定義。在本領(lǐng)域中眾所周知，笛卡 兒坐標(biāo)可以變換成球坐標(biāo)，反之亦然。 測(cè)量?jī)x器，諸如經(jīng)緯儀或測(cè)距儀，也稱(chēng)作速測(cè)儀(tachymeter)或全站儀(total station)，采用球坐標(biāo)。如圖1所示，已知的經(jīng)緯儀或測(cè)距儀包含一個(gè)望遠(yuǎn)鏡l，該望遠(yuǎn)鏡 可以繞著垂直軸2轉(zhuǎn)動(dòng)，該垂直軸固定在經(jīng)緯儀或測(cè)距儀的底座3上，還可以繞著傾斜軸 4(也稱(chēng)水平軸)轉(zhuǎn)動(dòng)，該傾斜軸隨著望遠(yuǎn)鏡1繞著垂直軸2的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。繞著垂直軸2 的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和繞著傾斜軸的傾斜角度可以從相應(yīng)的水平度盤(pán)(horizontal circle) 5和垂 直度盤(pán)(vertical circle)6讀出。 在圖1所示的理想測(cè)距儀中，傾斜軸4與垂直軸2正交，這兩個(gè)軸相交于一點(diǎn)。此 外，望遠(yuǎn)鏡l的視線7(也稱(chēng)作視軸)與傾斜軸4正交，并穿過(guò)傾斜軸4和垂直軸2的交點(diǎn)。
為了測(cè)量一個(gè)點(diǎn)的位置，理想的情況是，測(cè)距儀的放置使得垂直軸2完全垂直，即 指向重力的方向。然后，通過(guò)與垂直軸2正交的平面來(lái)定義球坐標(biāo)系，原點(diǎn)為傾斜軸4和垂 直軸2的交點(diǎn)。通過(guò)水平度盤(pán)5，可以定義所述坐標(biāo)系的一個(gè)軸，該軸相對(duì)于底座3固定。 為了測(cè)量上述夾角a和9 ，通過(guò)繞著垂直軸2轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡1并繞著傾斜軸4傾斜望遠(yuǎn)鏡1 使望遠(yuǎn)鏡1的視軸7指向要測(cè)量的點(diǎn)。然后，可以從水平度盤(pán)讀出夾角a ，從垂直度盤(pán)6讀 出夾角e 。為了測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)到儀器的距離，測(cè)距儀有一個(gè)距離測(cè)量單元，該單元可以測(cè)量所 看到的目標(biāo)點(diǎn)到儀器的距離。知道了該點(diǎn)到儀器的距離后，就可以很容易地得到笛卡兒坐
攝像測(cè)距儀與傳統(tǒng)測(cè)距儀的不同之處在于，攝像測(cè)距儀包含一個(gè)照相機(jī)，該照相機(jī)可以例如取代整個(gè)望遠(yuǎn)鏡或者只取代望遠(yuǎn)鏡的目鏡，或者該照相機(jī)可以與望遠(yuǎn)鏡一起提供。如圖2所示，照相機(jī)8包含光學(xué)系統(tǒng)9和圖像傳感器10。光學(xué)系統(tǒng)9在圖像傳感器10上形成場(chǎng)點(diǎn)的圖像。這樣，要測(cè)量的點(diǎn)就被成像在圖像傳感器10上的某個(gè)位置處。圖像傳感器10包含光探測(cè)器元件10'的陣列，該陣列能夠?qū)鞲衅魃闲纬傻膱D像進(jìn)行響應(yīng)，并產(chǎn)生各個(gè)探測(cè)信號(hào)。 如果使用已知的測(cè)距儀甚至使用攝像測(cè)距儀來(lái)測(cè)量目標(biāo)區(qū)域，那么，必須將望遠(yuǎn)鏡單元單獨(dú)地指向目標(biāo)區(qū)域中所有感興趣的點(diǎn)以便獲得目標(biāo)區(qū)域的測(cè)量數(shù)據(jù)。因此，目標(biāo)區(qū)域的測(cè)量，具體說(shuō)是目標(biāo)區(qū)域中給定目標(biāo)的測(cè)量，是十分費(fèi)時(shí)的。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以進(jìn)一步改進(jìn)提供測(cè)量數(shù)據(jù)的常規(guī)方法以及常規(guī)的測(cè)量?jī)x器，以便更快更舒適地獲得測(cè)量數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮了上述問(wèn)題后產(chǎn)生了本發(fā)明。 本發(fā)明的實(shí)施例提供一種測(cè)量?jī)x器，該測(cè)量?jī)x器能夠更快速更輕松地提供測(cè)量數(shù)據(jù)。此外，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種測(cè)量?jī)x器，該測(cè)量?jī)x器能夠更容易更精確地提供全景圖像。 此外，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種方法，該方法使用能更快更輕松地提供測(cè)量數(shù)據(jù)的測(cè)量?jī)x器來(lái)提供測(cè)量數(shù)據(jù)。此外，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種方法，該方法能夠更容易更精確地提供全景圖像。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種測(cè)量?jī)x器包括用來(lái)產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)的距離測(cè)量單元，所述距離數(shù)據(jù)表示所述距離測(cè)量單元和要測(cè)量目標(biāo)之間沿著所述距離測(cè)量單元的測(cè)量方向的距離，所述距離測(cè)量單元可以繞著水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)；用來(lái)產(chǎn)生取向數(shù)據(jù)的取向傳感器，所述取向數(shù)據(jù)表示所述距離測(cè)量單元繞著所述水平軸和垂直軸的取向；用來(lái)產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的望遠(yuǎn)鏡單元，所述圖像數(shù)據(jù)是關(guān)于所述目標(biāo)的二維圖像的數(shù)據(jù)，所述望遠(yuǎn)鏡單元相對(duì)于所述距離測(cè)量單元有確定的空間關(guān)系；以及處理單元。所述處理單元設(shè)置為用來(lái)控制所述望遠(yuǎn)鏡單元產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)；控制所述距離測(cè)量單元為所述目標(biāo)上的至少三個(gè)不同位置產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)，所述距離數(shù)據(jù)連同相應(yīng)的取向數(shù)據(jù)由所述處理單元接收；獲取表示表面的表面數(shù)據(jù)，所述表面由與所述目標(biāo)上的至少三個(gè)不同位置相關(guān)的距離數(shù)據(jù)和取向數(shù)據(jù)來(lái)確定；以及將所述圖像數(shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù)據(jù)，所述投影圖像數(shù)據(jù)表示所述圖像到由所述表面數(shù)據(jù)所確定的表面的投影。 因此，在這些實(shí)施例中，通過(guò)測(cè)量所述目標(biāo)上的至少三個(gè)點(diǎn)的距離和位置，所述測(cè)量?jī)x器確定所述圖像數(shù)據(jù)被投影到的表面。所述點(diǎn)的位置基于所述距離測(cè)量單元的取向來(lái)計(jì)算。 就本專(zhuān)利申請(qǐng)而言，要強(qiáng)調(diào)的是，術(shù)語(yǔ)"投影"不限制于圖形投影或物理投影，而應(yīng)該被理解為"變換"。此外，所述距離測(cè)量單元的測(cè)量方向可以對(duì)應(yīng)著例如一條光軸或者對(duì)應(yīng)著所述望遠(yuǎn)鏡單元的光學(xué)探測(cè)器的中心像素。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述儀器還包括界面，用于由用戶(hù)在所述目標(biāo)的二維圖像中選擇所述目標(biāo)上的不同位置。或者，所述儀器可以預(yù)定義所述目標(biāo)上的不同位置來(lái)描述一個(gè)例如三面體。 根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，所述處理單元還配置為用來(lái)將至少包括所述投影圖像數(shù)據(jù)連同與所述表面的距離有關(guān)的信息存儲(chǔ)起來(lái)和/或發(fā)送到接收裝置作為測(cè)量數(shù)據(jù)。所述處理單元甚至可以存儲(chǔ)并傳輸諸如所述表面的形狀和/或取向等其它信息。
根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，所述表面為平面、球面和柱面之一。很明顯，測(cè)量三個(gè)位置對(duì)于例如在三維空間中精確定義一個(gè)平面的位置和取向來(lái)說(shuō)是足夠的。如果測(cè)量多于三個(gè)位置來(lái)定義一個(gè)平面，那么，通過(guò)已知的校正方法，可以提高確定所述平面的精度。測(cè)量四個(gè)位置對(duì)于例如在三維空間中精確定義一個(gè)球面的位置和取向來(lái)說(shuō)是足夠的。通過(guò)例如測(cè)量更多數(shù)目的位置可以描述一個(gè)形狀任意的表面。對(duì)于形狀任意的表面而言，所述位置的數(shù)目取決于例如預(yù)期的精確度和所述表面的復(fù)雜性。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種測(cè)量?jī)x器包括用來(lái)產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)的距離測(cè)量單元，所述距離數(shù)據(jù)表示所述距離測(cè)量單元和要測(cè)量目標(biāo)之間沿著所述距離測(cè)量單元的測(cè)量方向的距離；用來(lái)產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的望遠(yuǎn)鏡單元，所述圖像數(shù)據(jù)是關(guān)于所述目標(biāo)的二維圖像的數(shù)據(jù)，所述望遠(yuǎn)鏡單元相對(duì)于所述距離測(cè)量單元有確定的空間關(guān)系；以及處理單元。所述處理單元配置為用來(lái)控制所述望遠(yuǎn)鏡單元來(lái)產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)；控制所述距離測(cè)量單元來(lái)產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)；獲取表示平面的表面數(shù)據(jù)，其中，所述平面的位置基于所述距離數(shù)據(jù)來(lái)選擇，所述平面的取向通過(guò)在所述目標(biāo)的二維圖像中確定并分析所述目標(biāo)上的至少一個(gè)橢圓形和菱形微元經(jīng)過(guò)圖像處理來(lái)選擇；以及將所述圖像數(shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù)據(jù)，所述投影圖像數(shù)據(jù)表示所述圖像到由所述表面數(shù)據(jù)所確定的平面的投影。 因此，在這些實(shí)施例中，所述測(cè)量?jī)x器通過(guò)圖像處理來(lái)確定所述圖像數(shù)據(jù)被投影到的表面。用來(lái)測(cè)量所述距離測(cè)量單元和所述目標(biāo)之間的距離的所述目標(biāo)上的位置在例如調(diào)整所述平面在三維空間中的取向時(shí)可以被用作轉(zhuǎn)折點(diǎn)(break-over point)?；蛘?，首先可以確定所述平面的取向，之后，可以將所述平面安置在所測(cè)量的距離處?？梢栽诶鐖D像處理期間確定至少一個(gè)橢圓形或菱形微元，并確定將所述橢圓投影為圓或者將所述菱形微元投影為矩形所需要的變形。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述儀器還包括界面，用于由用戶(hù)在所述二維圖像中選擇所述目標(biāo)上的至少一個(gè)橢圓形和菱形微元，所述處理單元配置為利用所選擇的微元來(lái)選擇所述平面的取向。 根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，所述處理單元還配置為用來(lái)將至少包括所述投影圖像數(shù)據(jù)連同與所述平面的距離有關(guān)的信息存儲(chǔ)起來(lái)和/或發(fā)送到接收裝置作為測(cè)量數(shù)據(jù)。所述處理單元甚至可以存儲(chǔ)并發(fā)送諸如所述平面的取向等其它信息。 根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，所述距離測(cè)量單元被安裝為能夠繞著水平軸和垂直軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；所述儀器還包括用來(lái)產(chǎn)生取向數(shù)據(jù)的取向傳感器，所述取向數(shù)據(jù)表示所述距離測(cè)量單元繞著所述水平軸和垂直軸的取向；以及所述處理單元還配置為用來(lái)控制所述距離測(cè)量單元為所述目標(biāo)上的不同位置產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)，所述距離數(shù)據(jù)連同相應(yīng)的取向數(shù)據(jù)由所述處理單元接收?？梢栽谒鰞x器中預(yù)定義所述不同的位置，或者可以由用戶(hù)通過(guò)用戶(hù)界面來(lái)輸入所述不同的位置，例如，為用戶(hù)顯示所述二維圖像并允許用戶(hù)在所述目標(biāo)的二維圖像上選擇所希望的位置。
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根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例， 一種測(cè)量?jī)x器包括用來(lái)產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)的距離測(cè)量單元，所述距離數(shù)據(jù)表示所述距離測(cè)量單元和要測(cè)量目標(biāo)之間沿著所述距離測(cè)量單元的測(cè)量方向的距離；用來(lái)產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的望遠(yuǎn)鏡單元，所述圖像數(shù)據(jù)是關(guān)于所述目標(biāo)的二維圖像的數(shù)據(jù)，所述望遠(yuǎn)鏡單元相對(duì)于所述距離測(cè)量單元有確定的空間關(guān)系；用于接收所述目標(biāo)的三維數(shù)據(jù)的界面；以及處理單元。所述處理單元配置為用來(lái)控制所述望遠(yuǎn)鏡單元產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)；控制所述距離測(cè)量單元產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)；獲取表示表面的表面數(shù)據(jù)，其中，所述表面的位置基于所述距離數(shù)據(jù)來(lái)選擇，所述表面的形狀由所述三維數(shù)據(jù)來(lái)確定；以及將所述圖像數(shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù)據(jù)，所述投影圖像數(shù)據(jù)表示所述圖像到由所述表面數(shù)據(jù)所確定的表面的投影。 因此，在這些實(shí)施例中，所述測(cè)量?jī)x器通過(guò)使用外部三維數(shù)據(jù)諸如CAD數(shù)據(jù)或者數(shù)字地形模型來(lái)確定所述圖像數(shù)據(jù)被投影到的表面。 根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，所述處理單元還配置為用來(lái)通過(guò)確定并分析所述三維數(shù)據(jù)和所述圖像數(shù)據(jù)都包含的至少一個(gè)同樣的特征微元經(jīng)過(guò)圖像處理來(lái)選擇所述表面的取向。 根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，所述距離測(cè)量單元被安裝為可以繞著水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述儀器還包括用來(lái)產(chǎn)生取向數(shù)據(jù)的取向傳感器，所述取向數(shù)據(jù)表示所述距離測(cè)量單元繞著所述水平軸和垂直軸的取向；所述處理單元還配置為用來(lái)控制所述距離測(cè)量單元為所述目標(biāo)上的至少三個(gè)不同位置產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)，所述距離數(shù)據(jù)連同相應(yīng)的取向數(shù)據(jù)由所述處理單元接收；以及所述處理單元還配置為用來(lái)利用與所述目標(biāo)上的至少三個(gè)不同位置相關(guān)的所述距離數(shù)據(jù)和取向數(shù)據(jù)來(lái)確定所述表面的取向。 可以在所述儀器中預(yù)定義所述目標(biāo)上的不同位置，或者可以由用戶(hù)通過(guò)用戶(hù)界面來(lái)輸入所述不同的位置，例如，為用戶(hù)顯示所述目標(biāo)的二維圖像并允許用戶(hù)在所述目標(biāo)的二維圖像上選擇所希望的位置?；蛘撸梢曰诶缢鋈S數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)確定所述不同的位置。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述處理單元還配置為用來(lái)將至少包括所述投影圖像數(shù)據(jù)連同與所述表面的距離有關(guān)的信息存儲(chǔ)起來(lái)和/或發(fā)送到接收裝置作為測(cè)量數(shù)據(jù)。所述處理單元甚至可以存儲(chǔ)和發(fā)送諸如所述表面的形狀/取向等其它信息。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述處理單元還配置為用來(lái)在由所述投影圖像數(shù)據(jù)所表示的所述圖像的投影中識(shí)別用戶(hù)選擇的點(diǎn)并確定所述目標(biāo)上被選擇的點(diǎn)的位置。因此，所述投影圖像可以用來(lái)例如測(cè)量所述目標(biāo)上的距離。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述望遠(yuǎn)鏡單元被安裝為可以繞著水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述望遠(yuǎn)鏡還包括用來(lái)產(chǎn)生取向數(shù)據(jù)的取向傳感器，所述取向數(shù)據(jù)表示所述望遠(yuǎn)鏡單元繞著所述水平軸和垂直軸的取向。所述處理單元還配置為用來(lái)確定獲取圖像數(shù)據(jù)的各方向，所述方向確定目標(biāo)區(qū)的多個(gè)二維局部圖像，使得所述多個(gè)局部圖像覆蓋所述目標(biāo)區(qū)；控制所述望遠(yuǎn)鏡單元在每個(gè)方向上獲取局部圖像數(shù)據(jù)，所述局部圖像數(shù)據(jù)連同相應(yīng)的取向數(shù)據(jù)由所述處理單元接收；獲取表示全景表面的全景表面數(shù)據(jù)，其中，所述全景表面的形狀可從錐面、柱面和球面所構(gòu)成的組中選擇；將所述每個(gè)方向上的局部圖像數(shù)據(jù)變換為一組局部圖像投影數(shù)據(jù)，每個(gè)局部圖像投影數(shù)據(jù)表示所述各個(gè)局部圖像數(shù)據(jù)到所述全景表面的投影；以及基于所述一組局部圖像投影數(shù)據(jù)以及與各個(gè)所述局部圖像投影數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的取向數(shù)據(jù)產(chǎn)生全景圖像數(shù)據(jù)，所述全景圖像數(shù)據(jù)表示投影到所述全景表面上的所述目標(biāo)區(qū)的全景圖像。 因此，所述測(cè)量?jī)x器可以用來(lái)產(chǎn)生全景圖像。在上述示范性實(shí)施例中，所述儀器位于所述各個(gè)局部圖像數(shù)據(jù)到所述全景表面的投影的投影中心處。所述全景表面的形狀可以存儲(chǔ)在所述儀器中。所述全景表面可以位于預(yù)定的距離處或者位于例如所述距離測(cè)量單元和所述要測(cè)量的目標(biāo)之間的所測(cè)量的距離處。很明顯，所述望遠(yuǎn)鏡單元和所述距離測(cè)量單元可以例如位于同一箱體內(nèi)，并使用同一取向傳感器?；蛘?，所述望遠(yuǎn)鏡單元和所述距離測(cè)量單元可以例如位于不同的箱體內(nèi)，并使用同一或不同的取向傳感器。 根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，所述處理單元還配置為用來(lái)將所獲得的全景圖像數(shù)據(jù)作為測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)和/或發(fā)送到接收裝置。所述處理單元甚至可以存儲(chǔ)和發(fā)送諸如關(guān)于所述表面的距離和/或形狀等其它信息。 根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，一種測(cè)量?jī)x器包括望遠(yuǎn)鏡單元，用來(lái)產(chǎn)生與要測(cè)量的目標(biāo)的二維圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)，所述望遠(yuǎn)鏡單元安裝成可以繞著水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)；取向傳感器，用來(lái)產(chǎn)生取向數(shù)據(jù)，所述取向數(shù)據(jù)表示所述望遠(yuǎn)鏡單元繞著所述水平軸和垂直軸的取向；以及處理單元。所述處理單元配置為用來(lái)確定獲取圖像數(shù)據(jù)的各方向，所述方向確定目標(biāo)區(qū)的多個(gè)二維局部圖像，使得所述多個(gè)二維局部圖像覆蓋所述目標(biāo)區(qū)；控制所述望遠(yuǎn)鏡單元在每個(gè)方向上獲取局部圖像數(shù)據(jù)，所述局部圖像數(shù)據(jù)連同相應(yīng)的取向數(shù)據(jù)由所述處理單元接收；獲取表示全景表面的全景表面數(shù)據(jù)，其中，所述全景表面的形狀從錐面、柱面和球面所構(gòu)成的組中選擇；將所述每個(gè)方向上的局部圖像數(shù)據(jù)變換為一組局部圖像投影數(shù)據(jù)，每個(gè)局部圖像投影數(shù)據(jù)表示所述各個(gè)局部圖像數(shù)據(jù)到所述全景表面的投影；以及基于所述一組局部圖像投影數(shù)據(jù)以及與所述各個(gè)局部圖像投影數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的取向數(shù)據(jù)產(chǎn)生全景圖像數(shù)據(jù)，所述全景圖像數(shù)據(jù)表示投影到所述全景表面上的所述目標(biāo)區(qū)的全景圖像。 因此，所述測(cè)量?jī)x器可以用來(lái)產(chǎn)生全景圖像。在上述實(shí)施例中，所述儀器位于所述各個(gè)局部圖像數(shù)據(jù)到所述全景表面的投影的投影中心處。所述全景表面的形狀可以被存儲(chǔ)在所述儀器中。 根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，所述儀器還包括用來(lái)產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)的距離測(cè)量單元，所述距離數(shù)據(jù)表示所述儀器和要測(cè)量目標(biāo)之間沿著所述距離測(cè)量單元的測(cè)量方向的距離，所述距離測(cè)量單元與所述望遠(yuǎn)鏡單元具有確定的空間關(guān)系。所述處理單元還配置為用來(lái)控制所述距離測(cè)量單元為所述目標(biāo)上的至少一個(gè)位置產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)，以便基于所述距離數(shù)據(jù)獲得所述表面的位置。 所述全景表面可以位于例如所述距離測(cè)量單元和所述要測(cè)量的目標(biāo)之間的所測(cè)量的距離處?；蛘撸鋈氨砻婵梢晕挥诶珙A(yù)定的距離處。很明顯，所述望遠(yuǎn)鏡單元和所述距離測(cè)量單元例如可以位于同一箱體內(nèi)，并使用同一取向傳感器。或者，所述望遠(yuǎn)鏡單元和所述距離測(cè)量單元可以例如位于分開(kāi)的箱體內(nèi)，并使用同一或不同的取向傳感器。
根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，所述處理單元用來(lái)將所產(chǎn)生的全景圖像數(shù)據(jù)作為測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)和/或發(fā)送到接收裝置。所述處理單元甚至可以存儲(chǔ)和發(fā)送關(guān)于諸如所述表面的距離和/或形狀等的其它信息。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述處理單元還用來(lái)確定使所述二維局部圖像產(chǎn)生重疊的方向，并通過(guò)分別使用所述重疊區(qū)中的所述局部圖像數(shù)據(jù)的像素?cái)?shù)據(jù)或所述局部圖像投影的局部圖像投影數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整所述重疊區(qū)中的至少一個(gè)所述局部圖像數(shù)據(jù)中的像素?cái)?shù)據(jù)和至少一個(gè)所述二維局部圖像的局部圖像投影數(shù)據(jù)。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述儀器還包括轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，用來(lái)使所述距離測(cè)量單元和所
述望遠(yuǎn)鏡單元中的至少一個(gè)繞著所述水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)；以及所述處理單元用來(lái)控制所
述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器分別使所述距離測(cè)量單元和所述望遠(yuǎn)鏡單元轉(zhuǎn)動(dòng)到確定方向上。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述儀器包括顯示單元的接口和/或觸摸屏的定點(diǎn)設(shè)備和接
口，用來(lái)分別在所述顯示單元和所述觸摸屏上顯示所述二維圖像和/或所述圖像的投影，
并用來(lái)分別在所述二維圖像和所述圖像的投影中選擇所述目標(biāo)上的位置；以及所述處理單
元還用來(lái)分別讀取所述定點(diǎn)設(shè)備的位置和通過(guò)觸摸所述觸摸屏而確定的位置，以計(jì)算所述
距離測(cè)量單元和所述望遠(yuǎn)鏡單元中的至少一個(gè)的取向，使得所述距離測(cè)量單元和所述望遠(yuǎn)
鏡單元的測(cè)量方向分別指向與所讀取的位置相對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)上的位置，并控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)
驅(qū)動(dòng)器分別將所述距離測(cè)量單元和所述望遠(yuǎn)鏡單元移動(dòng)到所計(jì)算出來(lái)的取向上。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述處理單元包括存儲(chǔ)有指令的存儲(chǔ)器以及處理器。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述望遠(yuǎn)鏡單元具有成像光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)探測(cè)器元件陣列，
每個(gè)探測(cè)器元件在所述陣列中占有一個(gè)位置并且對(duì)由所述成像光學(xué)系統(tǒng)投影到所述陣列
上的圖像產(chǎn)生響應(yīng)以產(chǎn)生表示所述圖像上的點(diǎn)的像素的數(shù)據(jù)；以及所述處理單元存儲(chǔ)有校
準(zhǔn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將每個(gè)光學(xué)探測(cè)器元件的位置與一個(gè)光路相聯(lián)系。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述處理單元用來(lái)通過(guò)下述步驟將所述圖像數(shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù)據(jù)基于所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)解析地探測(cè)每個(gè)光學(xué)探測(cè)器元件的光路分別與由所述表面數(shù)據(jù)所表示的表面和由所述全景表面數(shù)據(jù)所表示的全景表面的交點(diǎn)；以及將所述二維圖像的每個(gè)像素值分別存儲(chǔ)到在所述表面和所述全景表面上所探測(cè)到的交點(diǎn)。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述儀器包括顯示單元和/或觸摸屏的界面，用來(lái)顯示數(shù)字圖像；以及所述處理單元用來(lái)分別在所述顯示單元和所述觸摸屏上顯示所述二維圖像和/或所述圖像的投影。 根據(jù)示范性實(shí)施例，為了在所述二維圖像或所述圖像的投影中選擇所述目標(biāo)上的位置，提供用于定點(diǎn)設(shè)備的界面，或者所述顯示界面為觸摸屏的界面；以及所述處理單元用來(lái)讀取確定至少一個(gè)像素的數(shù)據(jù)，所述像素表示通過(guò)所述定點(diǎn)設(shè)備的位置或者通過(guò)觸摸所述觸摸屏所確定的所顯示圖像中的點(diǎn)。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述處理單元通過(guò)讀取用戶(hù)輸入來(lái)獲取表示所述目標(biāo)區(qū)的目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)，所述用戶(hù)輸入確定了對(duì)所述目標(biāo)區(qū)進(jìn)行限定的方向和/或所述二維圖像中或所述圖像的投影中的位置，優(yōu)選是所述目標(biāo)區(qū)的范圍。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述處理單元用于讀取通過(guò)所述定點(diǎn)設(shè)備或通過(guò)觸摸所述觸摸屏而選擇的所述圖像的被顯示的投影中的兩個(gè)位置，確定與在所述圖像的投影中所選擇的位置相對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)上的兩個(gè)位置之間的距離，并顯示所確定的距離或者從所確定的距離計(jì)算出來(lái)的值。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述處理單元用于讀取通過(guò)所述定點(diǎn)設(shè)備或通過(guò)觸摸所述觸摸屏而選擇的所述圖像的被顯示出來(lái)的投影中的三個(gè)位置，確定由所述目標(biāo)上的相應(yīng)位置所定義的兩條線之間的夾角，并顯示所確定的夾角或者從所確定的夾角計(jì)算出來(lái)的值。
根據(jù)示范性實(shí)施例，所述處理單元能夠在所述顯示單元上顯示由所述處理單元所 獲得的或者存儲(chǔ)在所述處理單元中的其它信息。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述處理單元用于將表示已經(jīng)測(cè)量了的所述目標(biāo)區(qū)中的位置 的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，并在所述顯示單元上顯示標(biāo)記，該標(biāo)記表示至少一個(gè)被測(cè)量的位置。
根據(jù)示范性實(shí)施例，所述處理單元用于獲取表示要測(cè)量的位置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并在 所述顯示單元上顯示表示至少一個(gè)要測(cè)量的點(diǎn)的標(biāo)記。 根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，一種使用所述測(cè)量?jī)x器提供測(cè)量數(shù)據(jù)的方法所包括
的步驟有產(chǎn)生與要測(cè)量的目標(biāo)的二維圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)；為所述對(duì)象上的至少三個(gè)不
同位置產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)，所述距離數(shù)據(jù)表示所述測(cè)量?jī)x器和所述目標(biāo)之間沿著所述測(cè)量?jī)x器
的測(cè)量方向的距離，并產(chǎn)生相應(yīng)的取向數(shù)據(jù)，所述取向數(shù)據(jù)表示所述測(cè)量?jī)x器繞著水平軸
和垂直軸的取向；獲取表面數(shù)據(jù)，所述表面數(shù)據(jù)表示由與所述目標(biāo)上的所述至少三個(gè)不同
位置相關(guān)的距離數(shù)據(jù)和取向數(shù)據(jù)所確定的表面；以及將所述圖像數(shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù)
據(jù)，所述投影圖像數(shù)據(jù)表示所述圖像到由所述表面數(shù)據(jù)所確定的表面的投影。 根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，一種使用測(cè)量?jī)x器提供測(cè)量數(shù)據(jù)的方法所包括的步
驟有產(chǎn)生與要測(cè)量的目標(biāo)的二維圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)；產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)，所述距離數(shù)據(jù)表
示所述測(cè)量?jī)x器和所述目標(biāo)之間沿著所述測(cè)量?jī)x器的測(cè)量方向的距離；獲取表示平面的表
面數(shù)據(jù)，其中，所述平面的位置基于所述距離數(shù)據(jù)來(lái)選擇，所述平面的取向通過(guò)在所述目標(biāo)
的二維圖像中確定并分析所述目標(biāo)上的至少一個(gè)橢圓形和菱形微元通過(guò)圖像處理來(lái)選擇；
以及將所述圖像數(shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù)據(jù)，所述投影圖像數(shù)據(jù)表示所述圖像到由所述表面
數(shù)據(jù)所確定的平面的投影。 根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，一種使用測(cè)量?jī)x器提供測(cè)量數(shù)據(jù)的方法所包括的步 驟有產(chǎn)生與要測(cè)量的目標(biāo)的二維圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)；產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)，所述距離數(shù)據(jù)表 示所述測(cè)量?jī)x器和所述目標(biāo)之間沿著所述測(cè)量?jī)x器的測(cè)量方向的距離；接收所述目標(biāo)的三 維數(shù)據(jù)；獲取表示表面的表面數(shù)據(jù)，其中，所述表面的位置基于所述距離數(shù)據(jù)來(lái)選擇，所述 表面的形狀由所述三維數(shù)據(jù)來(lái)定義；以及將所述圖像數(shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù)據(jù)，所述投影 圖像數(shù)據(jù)表示所述圖像到由所述表面數(shù)據(jù)所確定的表面的投影。 根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，所述的方法還包括的步驟有通過(guò)確定并分析包含在所 述三維數(shù)據(jù)和所述圖像數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)同樣的特征微元通過(guò)圖像處理來(lái)確定所述表面 的取向。 根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，所述的方法還包括的步驟有為所述目標(biāo)上的至少三個(gè) 不同位置產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的取向數(shù)據(jù)，所述取向數(shù)據(jù)表示所述測(cè)量?jī)x器繞著水平軸 和垂直軸的取向；以及利用與所述目標(biāo)上的所述至少三個(gè)不同位置相關(guān)的所述距離數(shù)據(jù)和 取向數(shù)據(jù)來(lái)確定所述表面的取向。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述的方法還包括的步驟有在由所述投影圖像數(shù)據(jù)所表示 的圖像投影中識(shí)別用戶(hù)所選的點(diǎn)；以及確定所述目標(biāo)上的所選點(diǎn)的位置。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，一種使用測(cè)量?jī)x器提供測(cè)量數(shù)據(jù)的方法所包括的步 驟有確定獲取局部圖像數(shù)據(jù)時(shí)的方向，其中，每個(gè)局部圖像與要測(cè)量的目標(biāo)的二維局部圖 像相關(guān)，所述方向確定目標(biāo)區(qū)的多個(gè)二維局部圖像，使得所述多個(gè)二維局部圖像覆蓋所述 目標(biāo)區(qū)；在每個(gè)方向上產(chǎn)生局部圖像數(shù)據(jù)連同相應(yīng)的取向數(shù)據(jù)，所述取向數(shù)據(jù)表示所述測(cè)
12量?jī)x器繞著水平軸和垂直軸的取向；獲取表示全景表面的全景表面數(shù)據(jù)，其中，所述全景表 面的形狀從錐面、柱面和球面所構(gòu)成的組中選擇；將所述每個(gè)方向上的局部圖像數(shù)據(jù)變換 為一組局部圖像投影數(shù)據(jù)，每個(gè)局部圖像投影數(shù)據(jù)表示所述各個(gè)局部圖像數(shù)據(jù)到所述全景 表面的投影；以及基于所述一組局部圖像投影數(shù)據(jù)以及與所述各個(gè)局部圖像投影數(shù)據(jù)相對(duì) 應(yīng)的取向數(shù)據(jù)產(chǎn)生全景圖像數(shù)據(jù)，所述全景圖像數(shù)據(jù)表示投影到所述全景表面上的所述目 標(biāo)區(qū)的全景圖像。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述的方法還包括的步驟有確定所述方向，使得所述二維局
部圖像在重疊區(qū)中重疊；以及通過(guò)分別使用所述重疊區(qū)中的所述局部圖像數(shù)據(jù)的像素?cái)?shù)據(jù)
或所述局部圖像投影的局部圖像投影數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整所述重疊區(qū)中的至少一個(gè)所述局部圖像
數(shù)據(jù)中的像素?cái)?shù)據(jù)和至少一個(gè)所述二維局部圖像的局部圖像投影數(shù)據(jù)。 根據(jù)示范性實(shí)施例，所述望遠(yuǎn)鏡單元具有成像光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)探測(cè)器元件陣列，
每個(gè)探測(cè)器元件在所述陣列中占有一個(gè)位置并且對(duì)由所述成像光學(xué)系統(tǒng)投影到所述陣列
上的圖像產(chǎn)生響應(yīng)以產(chǎn)生表示所述圖像點(diǎn)的像素的數(shù)據(jù)，每個(gè)光學(xué)探測(cè)器元件與一條光路
的對(duì)應(yīng)關(guān)系被存儲(chǔ)在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中；以及通過(guò)下述步驟將所述圖像數(shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù)
據(jù)基于所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)解析探測(cè)每個(gè)光學(xué)探測(cè)器元件的光路分別與由所述表面數(shù)據(jù)所表示
的表面和由所述全景表面數(shù)據(jù)所表示的全景表面的交點(diǎn)；以及將所述二維圖像的每個(gè)像素
值分別存儲(chǔ)到在所述表面和所述全景表面上所探測(cè)到的交點(diǎn)。 根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，所述的方法還包括的步驟有在所顯示的圖像投影中讀 取由用戶(hù)所選擇的兩個(gè)位置；確定與所述圖像投影中所選擇的位置相對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)上的 兩個(gè)位置之間的距離；以及顯示所確定的距離或者從所確定的距離計(jì)算出來(lái)的值。
根據(jù)示范性實(shí)施例，所述的方法還包括的步驟有在所顯示的圖像投影中讀取由 用戶(hù)所選擇的三個(gè)位置；確定由所述目標(biāo)上的相應(yīng)位置所確定的兩條線之間的夾角；以及 顯示所確定的夾角或者從所確定的夾角計(jì)算出來(lái)的值。 根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，提供用于測(cè)量?jī)x器中的處理單元的計(jì)算機(jī)程序，其 中，所述計(jì)算機(jī)程序允許所述測(cè)量?jī)x器執(zhí)行上述的方法。 根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，提供一種計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存 儲(chǔ)有上述計(jì)算機(jī)程序。 根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，提供處理單元，所述處理單元與測(cè)量?jī)x器一起使用， 或者是所述測(cè)量?jī)x器的一部分，所述測(cè)量?jī)x器包括可以繞著水平軸和垂直軸進(jìn)行受控轉(zhuǎn)動(dòng) 的望遠(yuǎn)鏡單元，并具有成像光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)探測(cè)器元件陣列，每個(gè)探測(cè)器元件在所述陣列 中占有一個(gè)位置并且對(duì)由所述成像光學(xué)系統(tǒng)投影到所述陣列上的圖像產(chǎn)生響應(yīng)以產(chǎn)生表 示所述圖像上的點(diǎn)的像素的數(shù)據(jù)；所述儀器還包括取向傳感器，用來(lái)產(chǎn)生表示所述望遠(yuǎn)鏡 單元的取向的取向信號(hào)，以及包括可控轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，用來(lái)使所述望遠(yuǎn)鏡單元繞著所述水平 軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述處理單元包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有指令和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)， 所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)使每個(gè)光學(xué)探測(cè)器元件的位置與一個(gè)視向相關(guān)聯(lián)，所述處理器對(duì)所述指令進(jìn) 行響應(yīng)，以便當(dāng)所述處理單元與所述測(cè)量?jī)x器相連接時(shí)執(zhí)行下面的操作獲取表示要測(cè)量 的目標(biāo)區(qū)的目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)；獲取表示投影面的投影面數(shù)據(jù)；獲取由所述光學(xué)探測(cè)器陣列所產(chǎn) 生的一組像素?cái)?shù)據(jù)，所述像素?cái)?shù)據(jù)表示至少一部分目標(biāo)區(qū)的二維圖像；利用所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù) 將所述一組像素?cái)?shù)據(jù)變換為一組投影圖像數(shù)據(jù)，所述投影圖像數(shù)據(jù)表示所述圖像到所述投
13影面的投影；以及至少將所述投影圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)和/或發(fā)送到接收裝置作為測(cè)量數(shù) 據(jù)。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種測(cè)量?jī)x器，所述測(cè)量?jī)x器包括可以繞著水平軸和 垂直軸進(jìn)行受控轉(zhuǎn)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡單元，并具有成像光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)探測(cè)器元件陣列，每個(gè)探 測(cè)器元件在所述陣列中占有一個(gè)位置并且對(duì)由所述成像光學(xué)系統(tǒng)投影到所述陣列上的圖 像產(chǎn)生響應(yīng)以產(chǎn)生表示所述圖像上的點(diǎn)的像素的數(shù)據(jù)；所述儀器還包括取向傳感器，用來(lái) 產(chǎn)生表示所述望遠(yuǎn)鏡單元的取向的取向信號(hào)，以及包括可控轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，用來(lái)使所述望遠(yuǎn) 鏡單元繞著所述水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)；以及包括處理單元，所述處理單元與所述驅(qū)動(dòng)器、所 述取向傳感器和所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器相連接。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種使用測(cè)量?jī)x器提供目標(biāo)區(qū)的測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，其 中，所述測(cè)量?jī)x器包括可以繞著水平軸和垂直軸進(jìn)行受控轉(zhuǎn)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡單元，并具有成像 光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)探測(cè)器元件陣列，每個(gè)探測(cè)器元件在所述陣列中占有一個(gè)位置并且對(duì)由所 述成像光學(xué)系統(tǒng)投影到所述陣列上的圖像產(chǎn)生響應(yīng)以產(chǎn)生表示所述圖像上的點(diǎn)的像素的 數(shù)據(jù)，所述儀器還包括取向傳感器，用來(lái)產(chǎn)生表示所述望遠(yuǎn)鏡單元的取向的取向信號(hào)，以及 包括可控轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，用來(lái)使所述望遠(yuǎn)鏡單元繞著所述水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述方法包 括的步驟有獲取表示要測(cè)量的目標(biāo)區(qū)的目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)；獲取表示投影面的投影面數(shù)據(jù)；獲 取一組像素?cái)?shù)據(jù)，所述像素?cái)?shù)據(jù)表示至少一部分目標(biāo)區(qū)的二維圖像；利用所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)將 所述一組像素?cái)?shù)據(jù)變換為一組投影圖像數(shù)據(jù)，所述投影圖像數(shù)據(jù)表示所述圖像到所述投影 面的投影；以及至少將所述投影圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)和/或發(fā)送到接收裝置作為測(cè)量數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供用于與測(cè)量?jī)x器相連接的處理單元或用于測(cè)量?jī)x器的 處理單元的計(jì)算機(jī)程序，所述處理單元包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)， 所述測(cè)量?jī)x器包括可以繞著水平軸和垂直軸進(jìn)行受控轉(zhuǎn)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡單元，并具有成像光學(xué) 系統(tǒng)和光學(xué)探測(cè)器元件陣列，每個(gè)探測(cè)器元件在所述陣列中占有一個(gè)位置并且對(duì)由所述成 像光學(xué)系統(tǒng)投影到所述陣列上的圖像產(chǎn)生響應(yīng)以產(chǎn)生表示所述圖像上的點(diǎn)的像素的數(shù)據(jù)， 所述儀器還包括取向傳感器，用來(lái)產(chǎn)生表示所述望遠(yuǎn)鏡單元的取向的取向信號(hào)，以及包括 可控轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，用來(lái)使所述望遠(yuǎn)鏡單元繞著所述水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述計(jì)算機(jī)程序 包含指令，當(dāng)所述指令由所述處理器執(zhí)行時(shí)，用來(lái)獲取表示要測(cè)量的目標(biāo)區(qū)的目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)； 獲取表示投影面的投影面數(shù)據(jù)；獲取由所述光學(xué)探測(cè)器陣列所產(chǎn)生的一組像素?cái)?shù)據(jù)，所述 像素?cái)?shù)據(jù)表示至少一部分目標(biāo)區(qū)的二維圖像；利用所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)將所述一組像素?cái)?shù)據(jù)變換 為一組投影圖像數(shù)據(jù)，所述投影圖像數(shù)據(jù)表示所述圖像到所述投影面的投影；以及至少將 所述投影圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)和/或發(fā)送到接收裝置作為測(cè)量數(shù)據(jù)。 具體說(shuō)，如果所述指令由所述處理器執(zhí)行的話，那么，計(jì)算機(jī)程序中的指令和處理 單元中的指令可以用來(lái)執(zhí)行本發(fā)明所述的方法。 本發(fā)明的實(shí)施例使用包含所述望遠(yuǎn)鏡單元的測(cè)量?jī)x器。所述望遠(yuǎn)鏡單元可以繞著 水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。如在本技術(shù)中所通用的那樣，術(shù)語(yǔ)垂直軸是指這樣的一根軸，只在恰 當(dāng)?shù)匕惭b所述測(cè)量?jī)x器時(shí)該軸需要垂直。所述水平軸也稱(chēng)作傾斜軸，它在傾斜軸的誤差范 圍內(nèi)與所述垂直軸正交。所述望遠(yuǎn)鏡單元可以安裝在照準(zhǔn)儀上，使得它可以繞著所述水平 軸進(jìn)行傾斜。然后，所述照準(zhǔn)儀以及與其在一起的望遠(yuǎn)鏡單元可以繞著所述垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。所 述照準(zhǔn)儀自身可以安裝在合適的底座元件上以便繞著所述垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，相對(duì)于所述底座元
14件可以定義儀器坐標(biāo)系。 由合適的控制單元所控制的驅(qū)動(dòng)器(例如電動(dòng)馬達(dá))可以使所述望遠(yuǎn)鏡單元以受 控的方式繞著所述垂直軸和水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。所述望遠(yuǎn)鏡單元的取向可以由分別繞著所述垂直 軸和水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的垂直角和水平角來(lái)確定。所述角度最好相對(duì)于預(yù)定的方向來(lái)定義。
所述取向傳感器用來(lái)測(cè)量所述望遠(yuǎn)鏡單元的取向并產(chǎn)生相應(yīng)的取向信號(hào)。具體 說(shuō)，所述取向傳感器可以包括用于測(cè)量所述轉(zhuǎn)動(dòng)的垂直角和水平角以及用于產(chǎn)生相應(yīng)的取 向信號(hào)的角度傳感器。 所述望遠(yuǎn)鏡單元包括成像光學(xué)系統(tǒng)，該成像光學(xué)系統(tǒng)將要測(cè)量的感興趣區(qū)域成像 在所述探測(cè)器元件陣列上。所述探測(cè)器元件對(duì)光輻射很敏感，具體說(shuō)對(duì)可見(jiàn)光輻射很敏感， 并且最好是對(duì)顏色敏感。具體說(shuō)，可以使用CCD-或CMOS探測(cè)器陣列。 所述成像光學(xué)系統(tǒng)可以包含望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)，以便對(duì)感興趣區(qū)域中的目標(biāo)進(jìn)行所 希望的放大。然而，也可以是所述成像光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能提供適用于取景相機(jī)的寬視野。具 體說(shuō)，在這種情形中，所述望遠(yuǎn)鏡單元可以包括帶有目鏡的望遠(yuǎn)鏡，用來(lái)以常規(guī)方式觀察目 標(biāo)點(diǎn)。所述成像光學(xué)系統(tǒng)可以是所述望遠(yuǎn)鏡的一部分，也可以與所述望遠(yuǎn)鏡分離。
所述望遠(yuǎn)鏡單元還包括距離測(cè)量單元，所述距離測(cè)量單元用來(lái)測(cè)量所述裝置與所 看到的某個(gè)點(diǎn)之間的距離，并產(chǎn)生相應(yīng)的距離信號(hào)。所述距離測(cè)量單元最好是適合于任意 反射目標(biāo)的無(wú)反射器距離測(cè)量，而不僅僅是適合于諸如具有特別高反射性的特殊反射器等 給定的協(xié)同目標(biāo)的距離測(cè)量。 所述距離測(cè)量裝置與所述望遠(yuǎn)鏡單元具有確定的特殊關(guān)系。因此，所述距離測(cè)量 裝置繞著水平軸和垂直軸的取向直接地或間接地由帶刻度的水平度盤(pán)和帶刻度的垂直度 盤(pán)來(lái)確定?；蛘?，所述距離測(cè)量裝置可以使用單獨(dú)的取向傳感器以便產(chǎn)生表示所述距離測(cè) 量裝置繞著水平軸和垂直軸的取向的取向數(shù)據(jù)。 所述測(cè)量?jī)x器還可以包括裝置控制計(jì)算機(jī)或裝置控制單元，所述裝置控制單元具 有處理器和用來(lái)與所述驅(qū)動(dòng)器和取向傳感器進(jìn)行連接的物理的和/或軟件接口 。所述裝置 控制計(jì)算機(jī)可以用來(lái)處理或評(píng)估測(cè)量數(shù)據(jù)。也可以為此目的提供一個(gè)單獨(dú)的評(píng)估單元。
所述處理單元可以與所述測(cè)量?jī)x器集成，也可以與所述測(cè)量?jī)x器分離。在后一種 情形中，所述處理單元可以包括至少一個(gè)與裝置控制計(jì)算機(jī)相連的接口和/或與所述驅(qū)動(dòng) 器、所述取向傳感器和所述探測(cè)器陣列相連的接口。如果所述處理單元是所述測(cè)量?jī)x器的 一部分，那么，它最好能從所述儀器上卸下來(lái)。 至少在所述處理單元的使用遠(yuǎn)離所述測(cè)量?jī)x器的情形中，所述處理單元可以通過(guò) 通信連接，最好是無(wú)線通信連接，與所述儀器相連接，并包含合適的通信接口 。
所述處理單元用來(lái)控制所述測(cè)量?jī)x器并用來(lái)處理由所述測(cè)量?jī)x器，具體說(shuō)是由所 述取向傳感器和所述探測(cè)器陣列，所獲得的信號(hào)或數(shù)據(jù)。所述存儲(chǔ)器可以以例如RAM、R0M、 閃存-ROM,硬盤(pán)或可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)(例如CD、 DVD、諸如USB棒等閃存-R0M、存儲(chǔ)卡)或者 其組合的形式來(lái)提供。當(dāng)使用可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)，所述處理單元還可以包括所述存儲(chǔ)介質(zhì) 的合適的驅(qū)動(dòng)器。為了進(jìn)行處理，所述處理單元包括至少一個(gè)處理器，它可以是例如多用途 微處理器或特別適合于處理視頻信息的DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)。下面為了簡(jiǎn)短起見(jiàn)，術(shù)語(yǔ) "處理器"也可以指至少兩個(gè)耦合處理器的組合。 所述處理單元用來(lái)執(zhí)行至少部分的本發(fā)明所述的方法，并在所述測(cè)量?jī)x器處于其它操作模式時(shí)也可以執(zhí)行其它的任務(wù)。在這種情形中，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令可以包括用 于進(jìn)行其它任務(wù)的指令。具體說(shuō)，所述處理單元可以用作如上所述的控制和評(píng)估單元。
如在引言中提到的，希望任何探測(cè)器元件都可以與指向在所述探測(cè)器元件上成像 的目標(biāo)點(diǎn)的方向相關(guān)聯(lián)。假設(shè)所述測(cè)量?jī)x器為此目的進(jìn)行了校準(zhǔn)。所完成的校準(zhǔn)可以提供 所述陣列中或所述望遠(yuǎn)鏡單元中的探測(cè)器元件的位置到相應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)方向的映射，如果所 述目標(biāo)點(diǎn)的距離已知的話，也提供了到所述目標(biāo)點(diǎn)在儀器坐標(biāo)系中的相應(yīng)坐標(biāo)的映射。一 般地，為了進(jìn)行校準(zhǔn)，可以使用一種模型，該模型能夠?qū)μ綔y(cè)器元件的位置和所述方向之間 的依賴(lài)關(guān)系進(jìn)行建模，它所具有的校準(zhǔn)參數(shù)可以被調(diào)整以便提供理想的映射。所述校準(zhǔn)參 數(shù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中作為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述模型至少不明顯地由所述存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的一些 指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)DE 10359415. 9和PCT/EP2004/014365給出了合適的進(jìn)行校準(zhǔn) 的方法，其內(nèi)容通過(guò)引述納入這里。 存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的所述指令至少可以是本發(fā)明所述的計(jì)算機(jī)程序的一部分。所述 計(jì)算機(jī)程序可以用任何編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且可以進(jìn)一步包括用于控制所述測(cè)量?jī)x器的控 制軟件。 為了測(cè)量目標(biāo)區(qū)，要獲得目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)。目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)可以是任何能定義目標(biāo)區(qū)的數(shù) 據(jù)。具體說(shuō)，可以使用一組至少三個(gè)方向，例如由相應(yīng)的垂直角和水平角給出，使得始于所 述測(cè)量?jī)x器并且沿著所述方向延伸的射線構(gòu)成了所述目標(biāo)區(qū)的邊，而所述目標(biāo)區(qū)可以是三 維的。或者，所述目標(biāo)區(qū)的范圍和形狀以及至少一個(gè)方向可以被用作目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)。此外，所 述目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)可以由這樣的數(shù)據(jù)給出，這些數(shù)據(jù)表明，所述目標(biāo)區(qū)由望遠(yuǎn)鏡單元的當(dāng)前的 取向和由成像光學(xué)系統(tǒng)和探測(cè)器陣列所構(gòu)成的相機(jī)的視野來(lái)定義。 在獲得所述目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)之前、期間或之后，獲得投影面數(shù)據(jù)。這里，投影面數(shù)據(jù)可 以是任何在三維空間中定義二維表面的數(shù)據(jù)。 所述目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)和投影面數(shù)據(jù)可以在任何坐標(biāo)系中定義。然而，所述目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù) 和投影面數(shù)據(jù)最好在同 一坐標(biāo)系中定義。 在獲得了目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)之后，如果望遠(yuǎn)鏡單元還沒(méi)有處于對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行成像的方向 上，那么可以控制所述驅(qū)動(dòng)器將所述望遠(yuǎn)鏡單元移動(dòng)到某個(gè)方向上，在這個(gè)方向上，至少一 部分目標(biāo)區(qū)可以被成像到所述探測(cè)器陣列上?？梢曰谒@得的目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)來(lái)確定所述取 向。 然后，獲得像素(即圖像微元)的一組像素?cái)?shù)據(jù)，所述一組像素?cái)?shù)據(jù)表示至少一部 分目標(biāo)區(qū)的二維圖像。為了獲得所述像素?cái)?shù)據(jù)，所述處理單元可以采集由探測(cè)器陣列所產(chǎn) 生的相應(yīng)地信號(hào)或數(shù)據(jù)。像素?cái)?shù)據(jù)可以包括可視信息或數(shù)據(jù)。根據(jù)探測(cè)器元件的類(lèi)型，所 述可視信息或數(shù)據(jù)可以以編碼的形式表示彩色和/或灰度信息。此外，所述陣列中相應(yīng)的 探測(cè)器元件的位置可以被編碼為一組像素?cái)?shù)據(jù)，例如可以由一系列像素?cái)?shù)據(jù)中的位置來(lái)編 碼，每個(gè)位置對(duì)應(yīng)著探測(cè)器元件的位置，或者由明確的數(shù)據(jù)來(lái)編碼。此外，可以壓縮所述數(shù) 據(jù)，最好是以無(wú)損的方式來(lái)壓縮。 然后，將所述像素?cái)?shù)據(jù)變換為一組投影圖像數(shù)據(jù)，所述投影圖像數(shù)據(jù)表示至少一 部分目標(biāo)區(qū)的二維圖像到所述投影面的投影。為了進(jìn)行這個(gè)變換，使用所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和用 于校準(zhǔn)的模型或者只是作為用于校準(zhǔn)的模型的一部分的相機(jī)模型，以便將每個(gè)探測(cè)器元件 的位置或者相應(yīng)的像素鏈接到相應(yīng)的方向上從而鏈接到所述投影面上的位置。
所述投影圖像數(shù)據(jù)可以包括可視數(shù)據(jù)，所述可視數(shù)據(jù)表示給定的或計(jì)算出的微元 或所述投影圖像的位置的彩色和/或灰度信息。然后，所述投影圖像的微元位置可以由三 維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)或者由確定投影面上的位置的兩個(gè)坐標(biāo)來(lái)表示。 此外，不用所述投影面上的微元的坐標(biāo)，所述投影圖像數(shù)據(jù)可以包含表示投影面 到顯示平面的投影的數(shù)據(jù)。 然后，至少臨時(shí)在所述處理單元上的存儲(chǔ)器或者在其它存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)投影圖像 數(shù)據(jù)作為測(cè)量數(shù)據(jù)。然后，可以將所述投影圖像數(shù)據(jù)用于其它測(cè)量目的。然后，可以將所述 投影圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到接收裝置中，例如發(fā)送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中，該遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)在其它應(yīng)用中 使用這些數(shù)據(jù)。 最好是，不僅存儲(chǔ)投影圖像數(shù)據(jù)作為測(cè)量數(shù)據(jù)，而且存儲(chǔ)與拍攝圖像時(shí)所用的參 數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)(例如望遠(yuǎn)鏡單元的相應(yīng)取向)、所使用的投影面數(shù)據(jù)和/或用于投影的其它 參數(shù)諸如比例因子?？梢砸匀魏魏线m的圖形格式來(lái)存儲(chǔ)和/或發(fā)送投影圖像數(shù)據(jù)，具體說(shuō)， 所述圖形格式能夠讓其它信息與投影圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)文件中。 本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，成像了的目標(biāo)區(qū)中的許多方向上的測(cè)量信息被包含在 投影圖像中，另外，為了獲得這個(gè)信息，只需要攝取一個(gè)圖像，因此測(cè)量過(guò)程可以非常快。此 外，使用所述投影圖像數(shù)據(jù)可以在辦公室中執(zhí)行其它測(cè)量任務(wù)。 —般地，所述測(cè)量?jī)x器可以是攝像測(cè)距儀。然而，所述測(cè)量?jī)x器最好還包含可控制 的距離測(cè)量單元，用來(lái)產(chǎn)生距離信號(hào)，所述距離信號(hào)表示所述儀器和要測(cè)量目標(biāo)之間沿著 視軸的距離，所述距離測(cè)量單元與所述處理單元相連接，用來(lái)發(fā)送和接收信號(hào)。因此，在測(cè) 量?jī)x器的處理單元中，其中，測(cè)量?jī)x器包含可控制的距離測(cè)量單元來(lái)產(chǎn)生距離信號(hào)，所述距 離信號(hào)表示所述儀器和要測(cè)量目標(biāo)之間沿著所述距離測(cè)量單元的視軸方向的距離，所述指 令包括用來(lái)讀取距離信號(hào)或讀取從所述距離信號(hào)中產(chǎn)生的距離數(shù)據(jù)的指令。在計(jì)算機(jī)程序 中，其中，所述測(cè)量?jī)x器還包含可控制的距離測(cè)量單元，用來(lái)產(chǎn)生距離信號(hào)，所述距離信號(hào) 表示所述儀器和要測(cè)量目標(biāo)之間沿著視軸的距離，所述指令包括用來(lái)讀取距離信號(hào)或讀取 從所述距離信號(hào)中產(chǎn)生的距離數(shù)據(jù)的指令。這樣的好處是，可以使用測(cè)量?jī)x器以及處理單 元來(lái)測(cè)量與所看到的目標(biāo)點(diǎn)的距離，這就允許只使用一個(gè)儀器來(lái)進(jìn)行更復(fù)雜的測(cè)量。
所述測(cè)量數(shù)據(jù)不需要被用來(lái)在地形中進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)量。然而，在所述方法中，所述 處理單元或所述儀器可以包括顯示單元和/或觸摸屏用來(lái)顯示數(shù)字圖像，所述方法還可以 包括分別在所述顯示單元和/或觸摸屏上顯示由探測(cè)器陣列所拍攝的圖像和/或所述投影 圖像。在所述處理單元中，最好為顯示單元或觸摸屏提供至少一個(gè)界面，用來(lái)顯示數(shù)字圖 像，所述指令可以包括用來(lái)分別在所述顯示單元和/或觸摸屏上顯示由探測(cè)器陣列所拍攝 的圖像和/或所述投影圖像的指令。在所述計(jì)算機(jī)程序中，所述指令可以包括用來(lái)分別在 (具體說(shuō)是所述處理單元或所述測(cè)量?jī)x器的)顯示單元和/或觸摸屏上顯示由探測(cè)器陣列 所拍攝的圖像和/或所述投影圖像的指令。所述測(cè)量?jī)x器還可以包括與所述處理裝置相連 的至少一個(gè)顯示單元或一個(gè)觸摸屏，用來(lái)從所述處理裝置接收顯示數(shù)據(jù)。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn) 是，用戶(hù)可以在測(cè)量之后馬上檢查測(cè)量操作的結(jié)果。 為了顯示所述圖像和/或投影圖像，在計(jì)算機(jī)程序中，所述指令可以包括將所述 投影圖像數(shù)據(jù)變換為顯示數(shù)據(jù)的指令，所述顯示數(shù)據(jù)表示所述投影圖像在顯示平面上的投 影，并包括顯示由所述顯示數(shù)據(jù)所表示的圖像的指令。在所述處理裝置中，所述指令可以包括將所述投影圖像數(shù)據(jù)變換為顯示數(shù)據(jù)的指令，所述顯示數(shù)據(jù)表示所述投影圖像在顯示平 面上的投影，并包括顯示由所述顯示數(shù)據(jù)所表示的圖像的指令。所述方法還可以包括將所 述投影圖像數(shù)據(jù)變換為顯示數(shù)據(jù)，所述顯示數(shù)據(jù)表示所述投影圖像在顯示平面上的投影， 并顯示由所述顯示數(shù)據(jù)所表示的圖像。 所述處理單元最好包括與所述界面相連接的顯示單元和/或觸摸屏。 此外，在這種情形中，可以使用所顯示的圖像或所顯示的投影圖像來(lái)輸入所述方
法中所使用的其它數(shù)據(jù)或進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)量。 為此，在所述處理單元中，為了在所拍攝的或所投影的圖像中選擇點(diǎn)，可以為定點(diǎn) 設(shè)備提供界面，所述顯示界面可以是觸摸屏的界面，存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的指令包括用于讀取 數(shù)據(jù)的指令，所述數(shù)據(jù)定義了至少一個(gè)像素，所述像素表示由所述定點(diǎn)設(shè)備的位置或者通 過(guò)觸摸所述觸摸屏所確定的顯示圖像中的一個(gè)點(diǎn)。在所述計(jì)算機(jī)程序中，為了在所拍攝的 或所投影的圖像中選擇點(diǎn)，所述指令包括用于讀取數(shù)據(jù)的指令，所述數(shù)據(jù)定義了至少一個(gè) 像素，所述像素表示由所述定點(diǎn)設(shè)備的位置或者通過(guò)觸摸所述觸摸屏所確定的顯示圖像中 的一個(gè)點(diǎn)。所述方法還包括讀取數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)定義了至少一個(gè)像素，所述像素表示由所述 定點(diǎn)設(shè)備的位置或者通過(guò)觸摸所述觸摸屏所確定的顯示圖像中的一個(gè)點(diǎn)。這個(gè)實(shí)施例的優(yōu) 點(diǎn)是，通過(guò)定點(diǎn)設(shè)備或觸摸屏，用戶(hù)可以很容易地在所顯示的圖像或所顯示的投影圖像中 選擇目標(biāo)。具體說(shuō)，所述指令可以包括表示圖形用戶(hù)界面的指令。所述定點(diǎn)設(shè)備最好是鼠 標(biāo)、軌跡球、軌跡點(diǎn)、觸摸板或操縱桿之一。使用觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)是，顯示和定位手段被結(jié)合在 單個(gè)裝置中，這就簡(jiǎn)化了處理單元并允許進(jìn)行更緊湊的設(shè)計(jì)。在使用定點(diǎn)設(shè)備的情形中，操 作最好包括在與定點(diǎn)設(shè)備的位置相對(duì)應(yīng)的位置處顯示標(biāo)記。所述計(jì)算機(jī)程序可以包括相應(yīng) 的指令。此外，當(dāng)對(duì)定點(diǎn)設(shè)備的操作元件(例如鼠標(biāo)按鈕)進(jìn)行操作時(shí)，通常讀取定點(diǎn)設(shè)備 的位置。 所述投影面數(shù)據(jù)可以永久地存儲(chǔ)在處理單元的存儲(chǔ)器中，并且可以從中讀取。為 了能夠更靈活地定義投影面，在所述方法中，獲取投影面數(shù)據(jù)的步驟可以包括在投影圖像 中獲取點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)定義所述投影面；將望遠(yuǎn)鏡單元移動(dòng)到由所述數(shù)據(jù)定義的取向上；獲取 每個(gè)方向上的距離數(shù)據(jù)，所述距離數(shù)據(jù)表示望遠(yuǎn)鏡單元和目標(biāo)區(qū)中與所述投影圖像中的點(diǎn) 相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)之間的距離；以及從所述取向以及相關(guān)的距離數(shù)據(jù)來(lái)確定并存儲(chǔ)投影面數(shù)據(jù)。 在所述處理單元中，存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的指令可以包括這樣一組指令，使得處理器可以對(duì)這 些指令進(jìn)行響應(yīng)以獲取所述投影圖像中的點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)定義所述投影面，控制驅(qū)動(dòng)器將望遠(yuǎn) 鏡單元移動(dòng)到由所述數(shù)據(jù)定義的取向上，控制距離測(cè)量單元來(lái)獲取每個(gè)取向上的距離數(shù) 據(jù)，以及從所述取向以及相關(guān)的距離數(shù)據(jù)來(lái)確定并存儲(chǔ)投影面數(shù)據(jù)。在所述計(jì)算機(jī)程序中， 可以包括這樣的指令，這些指令用于獲取所述投影圖像中的點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)定義所述投影面； 將望遠(yuǎn)鏡單元移動(dòng)到由所述數(shù)據(jù)定義的取向上；獲取每個(gè)取向上的距離數(shù)據(jù)，所述距離數(shù) 據(jù)表示望遠(yuǎn)鏡單元和目標(biāo)區(qū)中與所述投影圖像中的點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)之間的距離；以及從所述 取向以及相關(guān)的距離數(shù)據(jù)來(lái)確定并存儲(chǔ)投影面數(shù)據(jù)。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，可以 很容易地選擇投影面。這里，可以預(yù)先確定投影面的形狀，例如通過(guò)所述程序和/或處理單 元中的相應(yīng)指令來(lái)預(yù)先確定投影面的形狀，或者可以選擇投影面的類(lèi)型。為了能容易地輸 入投影面數(shù)據(jù)，所述處理單元可以包括裝置單元和輸入裝置，存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的所述指令 可以包括圖形用戶(hù)界面的指令，用來(lái)讀取用戶(hù)的輸入。所述投影面可以為任何形狀。具體說(shuō)，所述形狀可以是平面、具有圓形截面的柱面、或者球面。此外，可以使用數(shù)字地形模型或 者數(shù)字表面模型，這些模型由例如所述表面上的一組合適的點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)定義，這些坐標(biāo)可 以與儀器坐標(biāo)系相關(guān)。至少在后一種情形中，可以從外部存儲(chǔ)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接或者從可移 動(dòng)的存儲(chǔ)介質(zhì)中獲得所述投影面數(shù)據(jù)。所述處理單元可以包括網(wǎng)絡(luò)接口和/或用來(lái)讀取可 移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的驅(qū)動(dòng)器。其優(yōu)點(diǎn)是，可以容易地獲得數(shù)據(jù)。具體說(shuō)，在所述方法中，所述儀 器可以包括可控制的距離測(cè)量單元以產(chǎn)生距離信號(hào)，所述距離信號(hào)表示所述單元和要測(cè)量 目標(biāo)之間沿著視軸的距離，獲取投影面數(shù)據(jù)的步驟可以包括，在顯示單元和/或觸摸屏上 顯示由所述像素?cái)?shù)據(jù)表示的圖像；讀取定點(diǎn)設(shè)備的位置或通過(guò)觸摸觸摸屏所定義的位置； 計(jì)算望遠(yuǎn)鏡單元的取向，使得距離測(cè)量單元的視軸指向目標(biāo)區(qū)中與所讀取的位置相對(duì)應(yīng)的 方向；控制驅(qū)動(dòng)器將望遠(yuǎn)鏡單元移動(dòng)到所計(jì)算出的位置上；獲取距離數(shù)據(jù)，所述距離數(shù)據(jù) 表示所述單元和目標(biāo)之間沿著視軸的距離；存儲(chǔ)基于所述距離數(shù)據(jù)和表示所述取向的數(shù)據(jù) 而獲得的投影面數(shù)據(jù)。在所述測(cè)量?jī)x器包括可控制的距離測(cè)量單元以產(chǎn)生距離信號(hào)的情形 中，其中所述距離信號(hào)表示所述裝置和要測(cè)量目標(biāo)之間沿著視軸的距離，在所述處理單元 和所述計(jì)算機(jī)程序中，對(duì)于獲取投影面數(shù)據(jù)的步驟，所述指令所包括的指令用于在顯示單 元或觸摸屏上顯示由所述像素?cái)?shù)據(jù)表示的圖像；讀取定點(diǎn)設(shè)備的位置或通過(guò)觸摸觸摸屏所 定義的位置；計(jì)算望遠(yuǎn)鏡單元的取向，使得距離測(cè)量單元的視軸指向目標(biāo)區(qū)中與所讀取的 位置相對(duì)應(yīng)的方向；控制驅(qū)動(dòng)器將望遠(yuǎn)鏡單元移動(dòng)到所計(jì)算出的位置上；控制距離測(cè)量單 元獲取距離數(shù)據(jù)，所述距離數(shù)據(jù)表示所述單元和目標(biāo)之間沿著視軸的距離；存儲(chǔ)基于所述 距離數(shù)據(jù)和表示所述取向的數(shù)據(jù)而獲得的投影面數(shù)據(jù)。選擇出來(lái)表示所述投影面的點(diǎn)的數(shù) 目取決于所述投影面的幾何形狀。如果所述投影面是平面，那么，測(cè)量三個(gè)非共線的點(diǎn)就足 夠了。如果投影面為球面或垂直的柱面，且如果所述測(cè)量?jī)x器處于所述球面中心或者所述 柱面的截面中心的話，那么，獲取所述投影面上至少一個(gè)點(diǎn)的方向和距離就足夠了。本實(shí)施 例可以非常簡(jiǎn)單地輸入至少一些投影面數(shù)據(jù)。 如果所述投影面的形狀對(duì)應(yīng)著要成像的某個(gè)目標(biāo)的表面形狀的話，那么，投影圖 像的信息量就非常高。如果投影面的幾何形狀對(duì)應(yīng)著要測(cè)量的目標(biāo)的幾何形狀的話，那 么，所述圖像到所述投影圖像的投影就對(duì)應(yīng)著所謂的正交投影，其中，所拍攝的圖像在所述 投影面上進(jìn)行平行投影。如果投影面不是被顯示在所述顯示單元上的顯示平面，那么可以 使用附加的變換將所述投影圖像變換到所述顯示平面上。因此，所述方法還可以包括將所 述投影圖像數(shù)據(jù)變換為顯示數(shù)據(jù)，并顯示由所述顯示數(shù)據(jù)所表示的圖像。在處理裝置和/ 或計(jì)算機(jī)程序中，所述指令包括這樣的指令，這些指令用于將所述投影圖像數(shù)據(jù)變換為顯 示數(shù)據(jù)，并顯示由所述顯示數(shù)據(jù)所表示的圖像。如果所述投影面(例如柱面)可以顯示在 平面上，那么相應(yīng)地選擇所述變換，具體說(shuō)，相應(yīng)地選擇像素的排列。否則，所述變換可以 是一個(gè)投影。所述變換最好是使角度和/距離不會(huì)在所述變換中產(chǎn)生變形。具體說(shuō)，對(duì)于 球面，在本技術(shù)中已知有幾個(gè)不同的投影，將球面上的圖像投影到平面上。K皿tz， Eugen: Karte皿etzentwurf slehre :Gr皿dlagen undAnwend皿gen， Karlsruhe, Germany, Wichma皿， 1990， ISBN3-87907-186-l中給出了這些投影的例子，該文獻(xiàn)的內(nèi)容通過(guò)引述納入這里。
所述目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)可以簡(jiǎn)單地從存儲(chǔ)器中讀出，其中，在通過(guò)合適的通信鏈接從另 一個(gè)裝置中接收到這些數(shù)據(jù)之后可以永久地或臨時(shí)地將其存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中。或者，在 所述方法中，獲取目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)的步驟可以包括，讀取用戶(hù)的輸入，這些輸入確定了對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行限定的方向和/或所述投影圖像上的位置，最好是所述目標(biāo)區(qū)的范圍。在所述處理單 元和所述計(jì)算機(jī)程序中，對(duì)于獲取目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)的步驟，所述指令可以包括這樣一組指令，使 得所述處理器可以對(duì)這些指令進(jìn)行響應(yīng)，以通過(guò)讀取用戶(hù)的輸入來(lái)獲得所述目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)， 所述用戶(hù)輸入確定了對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行限定的方向和/或由探測(cè)器陣列所探測(cè)到的圖像中的 位置或在所述投影圖像中的位置，最好是所述目標(biāo)區(qū)的范圍。其優(yōu)點(diǎn)是，可以容易地輸入所 述目標(biāo)區(qū)?？梢韵鄬?duì)于儀器坐標(biāo)系輸入所述方向，即始于所述儀器并沿著所述方向的射線， 或者，如果所述儀器的位置已知的話，可以相對(duì)于外部坐標(biāo)系相對(duì)于地理方向輸入所述方 向?；蛘?，通過(guò)讀取所述圖像或所述投影圖像中的相應(yīng)位置并利用前述段落中所提到的步 驟使用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)確定所述方向，可以獲得所述方向。 通常發(fā)生的是，所述目標(biāo)區(qū)太大而不能只在由探測(cè)器陣列所拍攝的一個(gè)圖像中成 像。所以，在本方法中，獲取像素?cái)?shù)據(jù)的步驟可以包括確定望遠(yuǎn)鏡單元的取向，在這些取向 中將獲得表示所述目標(biāo)區(qū)的局部二維圖像的像素?cái)?shù)據(jù)，使得這些局部二維圖像可以覆蓋所 述目標(biāo)區(qū)；將所述望遠(yuǎn)鏡單元移動(dòng)到所確定的方向上；并在每個(gè)取向上獲取像素?cái)?shù)據(jù)，對(duì) 所述像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行變換的步驟可以包括使用所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)將每個(gè)取向上的像素?cái)?shù)據(jù)變換 為一組局部圖像投影數(shù)據(jù)，所述局部圖像投影數(shù)據(jù)表示所述各個(gè)局部圖像到所述投影面的 投影；從所述局部圖像投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生全景圖像數(shù)據(jù)，所述全景圖像數(shù)據(jù)表示投影到所述投 影面上的所述目標(biāo)區(qū)的全景圖像。在所述處理單元或所述計(jì)算機(jī)程序中，所述指令可以包 括這樣一組指令，使得所述處理器可以響應(yīng)所述一組指令來(lái)確定獲取像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)的取向， 所述像素?cái)?shù)據(jù)表示所述目標(biāo)區(qū)的局部二維圖像，這些局部二維圖像可以覆蓋所述目標(biāo)區(qū)； 控制所述驅(qū)動(dòng)器將所述望遠(yuǎn)鏡單元移動(dòng)到所確定的取向上并在每個(gè)取向上獲取像素?cái)?shù)據(jù)； 使用所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)將每個(gè)取向上的像素?cái)?shù)據(jù)變換為一組局部圖像投影數(shù)據(jù)，所述局部圖像 投影數(shù)據(jù)表示所述各個(gè)局部圖像到所述投影面的投影；從所述局部圖像投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生全景 圖像數(shù)據(jù)，所述全景圖像數(shù)據(jù)表示投影到所述投影面上的所述目標(biāo)區(qū)的全景圖像。這個(gè)實(shí) 施例的優(yōu)點(diǎn)是，不費(fèi)力就可以測(cè)量大的目標(biāo)區(qū)。具體說(shuō)，對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行測(cè)量的用戶(hù)只需要產(chǎn) 生和/或輸入目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)來(lái)獲得全景圖像。 望遠(yuǎn)鏡單元最好能在這樣的精度下進(jìn)行控制，使得所述局部圖像不必重疊。然 而，為了獲得高質(zhì)量的全景圖像，在所述方法中，這樣來(lái)確定取向，使得局部二維圖像產(chǎn)生 重疊，所述方法還包括通過(guò)分別使用所述重疊區(qū)中的局部圖像的像素?cái)?shù)據(jù)或所述局部圖 像投影的投影圖像數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整所述重疊區(qū)中的至少一個(gè)局部圖像中的像素?cái)?shù)據(jù)和至少一 個(gè)局部圖像投影的投影圖像數(shù)據(jù)。在所述處理單元和所述計(jì)算機(jī)程序中，所述指令可以 包括這樣一組指令，使得所述處理器可以響應(yīng)所述一組指令來(lái)確定取向，使得局部二維圖 像產(chǎn)生重疊；通過(guò)分別使用所述重疊區(qū)中的局部圖像的像素?cái)?shù)據(jù)或所述局部圖像投影的 投影圖像數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整所述重疊區(qū)中的至少一個(gè)局部圖像中的像素?cái)?shù)據(jù)和至少一個(gè)局部圖 像投影的投影圖像數(shù)據(jù)。具體說(shuō)，像素?cái)?shù)據(jù)或投影圖像數(shù)據(jù)的調(diào)整包括，通過(guò)輻射調(diào)整 (radiometricadjustment)來(lái)調(diào)整其中所包含的可視數(shù)據(jù)，例如色彩和/或亮度和/或灰度 信息。 —般地，在目標(biāo)區(qū)中可能有移動(dòng)目標(biāo)，它們可以干擾測(cè)量操作。因此，在所述方法 中，獲取像素?cái)?shù)據(jù)的步驟可以包括在隨后的時(shí)刻獲取與同一目標(biāo)區(qū)相對(duì)應(yīng)的初步像素?cái)?shù) 據(jù)，并通過(guò)平均從不同時(shí)刻的與同一目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的初步像素?cái)?shù)據(jù)中計(jì)算所述像素?cái)?shù)據(jù)。
20在所述處理單元和/或計(jì)算機(jī)程序中，所述指令可以包括這樣一組指令，使得所述處理器 可以響應(yīng)所述一組指令在隨后的時(shí)刻獲取與同一目標(biāo)區(qū)相對(duì)應(yīng)的初步像素?cái)?shù)據(jù)，并通過(guò)平 均從不同時(shí)刻的與同一目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的初步像素?cái)?shù)據(jù)中計(jì)算所述像素?cái)?shù)據(jù)。對(duì)同一場(chǎng)景 圖像進(jìn)行反復(fù)拍攝和平均的優(yōu)點(diǎn)是，至少可以近似地從所述圖像或局部圖像中消除移動(dòng)目 標(biāo)，不需要使用復(fù)雜的圖像處理算法來(lái)發(fā)現(xiàn)移動(dòng)目標(biāo)。此外，進(jìn)行變換所使用的像素?cái)?shù)據(jù)的 精度可以變得更高。 —般地，投影圖像數(shù)據(jù)可以通過(guò)由探測(cè)器陣列所拍攝的二維圖像的像素到投影面 的直接投影來(lái)獲得。然而，在所述方法中，投影圖像可以由投影圖像像素的排列來(lái)表示，其 中每個(gè)投影圖像像素都有相關(guān)的可視數(shù)據(jù)，對(duì)像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行變換的步驟可以包括從一組 像素中的至少一個(gè)像素的像素?cái)?shù)據(jù)中的可視信息來(lái)確定至少一個(gè)投影圖像像素的可視數(shù) 據(jù)，所述至少一個(gè)像素其位置最靠近逆投影到由探測(cè)器元件的位置或圖像的像素所確定的 圖像表面上的圖像的投影圖像像素的位置。在所述處理單元和/或計(jì)算機(jī)程序中，投影圖 像可以由投影圖像像素的排列來(lái)表示，其中每個(gè)投影圖像像素都有相關(guān)的可視數(shù)據(jù)，為了 對(duì)像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行變換，所述指令可以包括一組指令，從一組像素中的至少一個(gè)像素的像素 數(shù)據(jù)中的可視信息來(lái)確定至少一個(gè)投影圖像像素的可視數(shù)據(jù)，所述至少一個(gè)像素其位置最 靠近逆投影到由探測(cè)器元件的位置或圖像的像素所確定的圖像表面上的圖像的投影圖像 像素的位置。這種投影對(duì)應(yīng)著間接投影或逆投影(reverse projection)。從投影圖像中給 定投影圖像像素位置開(kāi)始，在圖像平面(即探測(cè)器陣列的平面)中確定相應(yīng)的位置，所述平 面用于確定所攝圖像的像素或相機(jī)模型，所攝圖像的像素被直接投影到投影面上的投影圖 像像素位置上。使用這種間接投影或逆投影的優(yōu)點(diǎn)是，諸如色彩和/或亮度和/或灰度信 息等可視數(shù)據(jù)或可視信息的確定比在直接投影中要快。優(yōu)選地，通過(guò)在由探測(cè)器陣列所拍 攝的圖像中確定相應(yīng)的位置并由鄰近像素的可視數(shù)據(jù)之間的插值計(jì)算可視信息來(lái)確定所 述至少一個(gè)投影圖像像素的可視信息。最好采用雙線性插值。 間接投影技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以避免相鄰像素之間的間隙或重疊。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn) 是，如果恰當(dāng)?shù)剡x擇了投影面中的像素，那么，不需要其它的操作來(lái)在顯示單元上顯示投影 圖像。 可以使用所獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)(即投影圖像)來(lái)進(jìn)行其它測(cè)量。在由合適的數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)然后進(jìn)行讀出之后，可以在遠(yuǎn)處(例如辦公室中)進(jìn)行這些測(cè)量。然而， 所述方法也可以包括這些操作讀取由定點(diǎn)設(shè)備或通過(guò)觸摸觸摸屏所選擇的顯示圖像上的 兩個(gè)位置，確定與所述投影圖像中所選擇的點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的所述投影圖像中的兩個(gè)點(diǎn)之間的距 離，顯示所確定的距離或從所確定的距離計(jì)算出的值。在所述處理單元和/或所述計(jì)算機(jī) 程序中，所述指令可以包括這樣的指令，這些指令用來(lái)讀取由定點(diǎn)設(shè)備或通過(guò)觸摸觸摸屏 所選擇的顯示圖像上的兩個(gè)位置，確定所述投影圖像中的相應(yīng)點(diǎn)之間的距離，顯示所確定 的距離或從所確定的距離計(jì)算出的值。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，只使用所述投影圖像和所述顯 示圖像就可以進(jìn)行測(cè)量，不需要進(jìn)一步移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡單元。所測(cè)量的數(shù)據(jù)也可以被存儲(chǔ)起來(lái)， 最好和定義所述距離的點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)。也可以在單獨(dú)的計(jì)算機(jī)上基于所存儲(chǔ)的投影圖像數(shù)據(jù) 進(jìn)行這些操作。 此外，所述方法可以包括這樣的操作讀取由定點(diǎn)設(shè)備或通過(guò)觸摸觸摸屏所選擇 的顯示圖像上的三個(gè)位置，確定由所述投影圖像中的相應(yīng)點(diǎn)所定義的兩條線之間的夾角，并顯示所確定的夾角或者從所確定的夾角計(jì)算出來(lái)的值。在所述處理單元和/或所述計(jì)算機(jī)程序中，所述指令可以包括這樣的指令，這些指令用來(lái)讀取由定點(diǎn)設(shè)備或通過(guò)觸摸觸摸屏所選擇的顯示圖像上的三個(gè)位置，確定由所述投影圖像中的相應(yīng)點(diǎn)所定義的兩條線之間的夾角，并顯示所確定的夾角或者從所確定的夾角計(jì)算出來(lái)的值。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，只使用所述投影圖像和所述顯示圖像就可以進(jìn)行測(cè)量，不需要進(jìn)一步移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡單元。所測(cè)量的數(shù)據(jù)也可以被存儲(chǔ)起來(lái)，最好和定義所述距離的點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)。也可以在單獨(dú)的計(jì)算機(jī)上基于所存儲(chǔ)的投影圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行這些操作。 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括這樣的操作在所述顯示單元上顯示其它信息。在所述處理單元和/或計(jì)算機(jī)程序中，所述指令可以包括這樣一組指令，這組指令用于在所述顯示單元上顯示由所述處理單元獲取或存儲(chǔ)的其它信息。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，用戶(hù)可以從同一顯示中讀取所述其它信息，使得操作所述處理單元或所述儀器變得更加舒適并更不容易產(chǎn)生誤差。所述其它信息可以涉及例如望遠(yuǎn)鏡單元的目前取向，該取向由通過(guò)取向傳感器探測(cè)出來(lái)的水平角和垂直角來(lái)確定。 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括這樣的操作存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，這些測(cè)量數(shù)據(jù)表示已經(jīng)測(cè)量了的目標(biāo)區(qū)中的點(diǎn)；在顯示單元上顯示標(biāo)記作為附加信息，所述標(biāo)記表示所述投影圖像中的至少一個(gè)被測(cè)點(diǎn)。在所述處理單元和/或計(jì)算機(jī)程序中，所述指令可以包括這樣一組指令，這組指令用于存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，這些測(cè)量數(shù)據(jù)表示已經(jīng)測(cè)量了的目標(biāo)區(qū)中的點(diǎn)；在顯示單元上顯示標(biāo)記，所述標(biāo)記表示所述投影圖像中的至少一個(gè)被測(cè)點(diǎn)。本實(shí)施例能夠使用戶(hù)監(jiān)視測(cè)量的進(jìn)程。具體說(shuō)，在中斷測(cè)量之后，辨認(rèn)剛測(cè)量了的目標(biāo)點(diǎn)變得比較簡(jiǎn)單。所有測(cè)量點(diǎn)最好都被指示在所述顯示單元上。 所述方法也包括這樣的操作獲取表示要測(cè)量的目標(biāo)區(qū)中的點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；在顯示單元上顯示標(biāo)記，該標(biāo)記表示所述投影圖像中還要測(cè)量的至少一個(gè)點(diǎn)。在所述處理單元和/或計(jì)算機(jī)程序中，所述指令可以包括這樣一組指令，這組指令用于獲取表示要測(cè)量的目標(biāo)區(qū)中的點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；在顯示單元上顯示標(biāo)記，該標(biāo)記表示所述投影圖像中還要測(cè)量的至少一個(gè)點(diǎn)。本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以指示要測(cè)量的點(diǎn)的整個(gè)順序，使得一個(gè)人可以更容易地將例如反射器移動(dòng)到要測(cè)量的位置上。最好也顯示一條曲線，該曲線連接著要測(cè)量的點(diǎn)。這就允許在有幾個(gè)要測(cè)量的目標(biāo)點(diǎn)的情形中更好地進(jìn)行概覽。 除了存儲(chǔ)或顯示所述投影圖像(即投影圖像數(shù)據(jù))之外，還可以打印所述投影圖像。為此，所述處理單元可以包括打印機(jī)接口 ，例如并行口 、 USB接口或IRDA接口 ，連同合適的軟件接口。 在所述處理單元中，還可以提供無(wú)線通信單元，用來(lái)將數(shù)據(jù)發(fā)送到反射器單元或者從反射器單元接收命令，所述反射器單元具有無(wú)線通信單元，用來(lái)從所述處理單元接收數(shù)據(jù)并將命令發(fā)送到所述處理單元、顯示單元和定點(diǎn)設(shè)備或觸摸屏以及處理器，所述處理器分別與所述顯示單元和定點(diǎn)設(shè)備或觸摸屏相連，所述指令可以包括這樣的指令，這些指令用于發(fā)送像素?cái)?shù)據(jù)或投影圖像數(shù)據(jù)到反射器單元，以便分別顯示在所述反射器單元的顯示單元或觸摸屏上；讀取命令數(shù)據(jù)，所述命令數(shù)據(jù)表示在所顯示的投影圖像中的像素的像素?cái)?shù)據(jù)，這些像素由反射器單元的定點(diǎn)設(shè)備或觸摸屏所選擇；確定與所選擇的像素相對(duì)應(yīng)的水平角和垂直角Hz和Vz ;控制所述驅(qū)動(dòng)器將望遠(yuǎn)鏡單元分別轉(zhuǎn)動(dòng)到水平角和垂直角Hz-18(T和Vz-18(T處。所述方法還可以包括這樣的操作將像素?cái)?shù)據(jù)和投影圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到反射器單元，其中所述反射器單元具有顯示單元和定點(diǎn)設(shè)備或觸摸屏以及處理器，處理器分別與所述顯示單元和定點(diǎn)設(shè)備或觸摸屏相連，以便在所述反射器單元的顯示單元或觸摸屏上顯示這些數(shù)據(jù)；所述指令可以包括這樣的指令，這些指令用于發(fā)送像素?cái)?shù)據(jù)或投影圖像數(shù)據(jù)到反射器單元，以便分別顯示在所述反射器單元的顯示單元或觸摸屏上；接收命令數(shù)據(jù)，所述命令數(shù)據(jù)表示在所顯示的投影圖像中的投影圖像像素的投影圖像像素?cái)?shù)據(jù)，這些像素由反射器單元的定點(diǎn)設(shè)備或觸摸屏所選擇；確定與所選擇的投影圖像像素相對(duì)應(yīng)的水平角和垂直角Hz和Vz ;控制所述驅(qū)動(dòng)器將望遠(yuǎn)鏡單元分別轉(zhuǎn)動(dòng)到水平角和垂直角Hz-18(T和Vz-18(T處。所述計(jì)算機(jī)程序可以包括這樣的指令，這些指令用于發(fā)送像素?cái)?shù)據(jù)或投影圖像數(shù)據(jù)到反射器單元，其中所述反射器單元具有顯示單元和定點(diǎn)設(shè)備或觸摸屏以及處理器，以便分別顯示在所述反射器單元的顯示單元或觸摸屏上；接收命令數(shù)據(jù)，所述命令數(shù)據(jù)表示在所顯示的投影圖像中的投影圖像像素的投影圖像像素?cái)?shù)據(jù)，這些像素由反射器單元的定點(diǎn)設(shè)備或觸摸屏所選擇；確定與所選擇的投影圖像像素相對(duì)應(yīng)的水平角和垂直角Hz和Vz ;控制所述驅(qū)動(dòng)器將望遠(yuǎn)鏡單元分別轉(zhuǎn)動(dòng)到水平角和垂直角Hz-180°和Vz-180°處。本實(shí)施例允許用戶(hù)以有利的方式使用所述反射器單元，以便至少是粗略地引導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡單元到預(yù)定的目標(biāo)上。所述測(cè)量?jī)x器最好包括跟蹤裝置，該跟蹤裝置能夠控制驅(qū)動(dòng)器使望遠(yuǎn)鏡單元移動(dòng)到這樣的取向上，使得望遠(yuǎn)鏡單元能夠跟蹤移動(dòng)的反射器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，所述介質(zhì)存儲(chǔ)本發(fā)明所述的計(jì)算機(jī)程序。所述存儲(chǔ)介質(zhì)可以是，例如RAM、R0M、閃存ROM、USB棒、存儲(chǔ)卡、光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(諸如CD、DVD、藍(lán)光光盤(pán))、磁光存儲(chǔ)介質(zhì)或磁存儲(chǔ)介質(zhì)(諸如磁帶、軟盤(pán)或硬盤(pán))。


從下面參考附圖對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)描述中可以更清楚地看到本發(fā)明前面的以及其它的有利特征。應(yīng)該指出，不是所有可能的本發(fā)明的實(shí)施例都必須具有這里所給出的每個(gè)或任何一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 下面通過(guò)例子結(jié)合附圖更詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在這些附圖中
圖1顯示了測(cè)距儀的示意透視圖連同相應(yīng)的坐標(biāo)系以及目標(biāo)點(diǎn)；
圖2顯示了攝像測(cè)距儀的簡(jiǎn)化透視圖； 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)示范性實(shí)施例所述的攝像測(cè)距儀的前視圖； 圖4顯示了圖3中的攝像測(cè)距儀的望遠(yuǎn)鏡單元的側(cè)視圖； 圖5顯示了圖3中的攝像測(cè)距儀的示意方框圖； 圖6A顯示了圖1中的測(cè)距儀的頂視圖，所述儀器具有瞄準(zhǔn)誤差； 圖6B顯示了圖1中的測(cè)距儀的前視圖，所述儀器具有傾斜軸誤差； 圖6C顯示了圖1中的測(cè)距儀的側(cè)視圖，所述儀器具有垂直高度指數(shù)誤差； 圖7示意地顯示了用于校準(zhǔn)圖3到圖5中的攝像測(cè)距儀的設(shè)置； 圖8顯示了圖7中的瞄準(zhǔn)儀的示意截面圖； 圖9示出了針孔相機(jī)模型； 圖10是透視圖，示出了坐標(biāo)系、坐標(biāo)軸的配置以及用于校準(zhǔn)圖3中的儀器的模型中所使用的圖像平面； 圖11顯示了圖10中的配置的頂視23
圖12顯示了圖11中的配置的側(cè)視圖； 圖13以流程圖的形式顯示了校準(zhǔn)方法的概覽； 圖14示出了虛圖像點(diǎn)的虛距離的計(jì)算； 圖15顯示了圖4到圖6中的攝像測(cè)距儀的第一圖像傳感器的一部分以及覆蓋所
述圖像傳感器的所述部分的元胞的配置； 圖16顯示了相對(duì)于儀器中心的方向的計(jì)算； 圖17顯示了圖3中的攝像測(cè)距儀的顯示單元的示意圖以及一個(gè)標(biāo)記，該標(biāo)記指示了所述顯示單元上所顯示的視軸； 圖18顯示了一個(gè)流程圖，說(shuō)明了用來(lái)提供根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)優(yōu)選示范性實(shí)施例的測(cè)量數(shù)據(jù)的方法； 圖19顯示了另一個(gè)流程圖，說(shuō)明了圖18中的步驟S13的子步驟； 圖20示意地顯示了用來(lái)獲取投影到投影平面上的圖像的設(shè)置； 圖21顯示了一個(gè)流程圖，說(shuō)明了在投影面為平面的情形中圖20中的步驟S18的
子步驟； 圖22顯示了一個(gè)流程圖，說(shuō)明了在投影面為平面的情形中圖20中的步驟S19的子步驟； 圖23顯示了一個(gè)流程圖，說(shuō)明了在投影面為平面的情形中圖20中的步驟S20的子步驟； 圖24顯示了圖像平面和投影平面，用來(lái)說(shuō)明圖20中的投影步驟S19和S20 ;
圖25示意地顯示了用于獲取投影到柱面上的圖像的設(shè)置； 圖26顯示了一個(gè)流程圖，說(shuō)明了在投影到柱面的情形中圖20中的步驟S19的子步驟； 圖27顯示了一個(gè)流程圖，說(shuō)明了在投影到柱面的情形中圖20中的步驟S20的子步驟； 圖28示意地顯示了用于獲取投影到形狀任意的面上的圖像的設(shè)置； 圖29顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)優(yōu)選示范性實(shí)施例的攝像測(cè)距儀的望遠(yuǎn)鏡單元
的示意側(cè)視截面圖； 圖30示意地顯示了一個(gè)流程圖，說(shuō)明了顯示投影圖像中已經(jīng)測(cè)量了的點(diǎn)和將要測(cè)量的點(diǎn)的步驟； 圖31示意地顯示了用于獲取投影到投影平面上的圖像和要測(cè)量的點(diǎn)的設(shè)置；
圖32示意地顯示了用來(lái)說(shuō)明一種方法的場(chǎng)景，該方法用于將圖29中的儀器的相機(jī)引導(dǎo)到預(yù)定的目標(biāo)上；以及 圖33顯示了用于將圖29中的儀器的相機(jī)引導(dǎo)到預(yù)定的目標(biāo)上的方法的步驟。
具體實(shí)施例方式
在下述示范性實(shí)施例中，在功能和結(jié)構(gòu)上相同的部件盡可能用相同的參考數(shù)字來(lái)指定。所以，為了理解某個(gè)特殊實(shí)施例中各個(gè)部件的特點(diǎn)，應(yīng)該參考其它實(shí)施例的描述和本發(fā)明的總結(jié)的描述。 在圖3到圖5中以簡(jiǎn)化的示意方式顯示了本發(fā)明的第一實(shí)施例所述的攝像測(cè)距儀11。 照準(zhǔn)儀(alidade) 12被置于作為攝像測(cè)距儀11的支架的三角架14的底座13上。照準(zhǔn)儀12可以繞著垂直軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，如果攝像測(cè)距儀11相對(duì)于地面正確放置的話，垂直軸15的取向垂直于地面。照準(zhǔn)儀12裝載著望遠(yuǎn)鏡單元16，望遠(yuǎn)鏡單元16在封裝殼17內(nèi)包含視野很寬的取景相機(jī)(finder camera) 18以及遠(yuǎn)距離攝像機(jī)(telecamera) 19。望遠(yuǎn)鏡單元16可以繞著傾斜軸20轉(zhuǎn)動(dòng)，傾斜軸20在傾斜軸誤差范圍內(nèi)與垂直軸15正交。因此，傾斜軸20隨著相機(jī)18和19之一繞著垂直軸15轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂泼姘?1安裝在照準(zhǔn)儀12上，可以拆卸。照準(zhǔn)儀12可以通過(guò)把手86來(lái)搬運(yùn)。 轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜驅(qū)動(dòng)器22和23分別用來(lái)使照準(zhǔn)儀12繞著垂直軸15轉(zhuǎn)動(dòng)以及使望遠(yuǎn)鏡單元16繞著傾斜軸20傾斜。 為了測(cè)量繞著垂直軸15的轉(zhuǎn)動(dòng)角或者說(shuō)是水平角，提供一個(gè)帶刻度的水平度盤(pán)24用于測(cè)量水平角和傳感頭25。水平度盤(pán)24與垂直軸15同軸。傳感頭25安裝在照準(zhǔn)儀12上，能夠探測(cè)照準(zhǔn)儀12相對(duì)于底座13的角位置，從而能夠探測(cè)望遠(yuǎn)鏡16以及相機(jī)18和19相對(duì)于底座13的角位置。 為了測(cè)量繞著傾斜軸20的轉(zhuǎn)動(dòng)(g卩，傾斜)角，即為了測(cè)量垂直角，在傾斜軸20上相應(yīng)地安裝帶刻度的垂直度盤(pán)26用于測(cè)量垂直角，垂直度盤(pán)26與傾斜軸20同軸。也安裝在照準(zhǔn)儀12上的用于探測(cè)垂直角的傳感頭27能夠探測(cè)望遠(yuǎn)鏡單元16的角位置。
因此，帶刻度的水平度盤(pán)24和帶刻度的垂直度盤(pán)26均為取向傳感器，能夠產(chǎn)生取向數(shù)據(jù)，表示望遠(yuǎn)鏡單元16繞著水平軸和垂直軸的取向。 攝像測(cè)距儀11還包括位于照準(zhǔn)儀12內(nèi)的光學(xué)鉛錘28，光學(xué)鉛錘28包含一個(gè)沿垂直方向指向下的小望遠(yuǎn)鏡。該小望遠(yuǎn)鏡的光軸基本與垂直軸15同軸。因此，光學(xué)鉛錘28可以用來(lái)使攝像測(cè)距儀ll定位在(或使其中心定位在)地面上的一點(diǎn)(諸如界石)的上方。或者，可以使用一種能夠沿著垂直方向向下發(fā)射光束的光學(xué)鉛錘，所述光束基本與垂直軸15同軸。 也位于照準(zhǔn)儀12內(nèi)的傾度傳感器或者說(shuō)是測(cè)角器29在彼此正交的兩個(gè)方向上測(cè)量照準(zhǔn)儀12的傾度，從而測(cè)量攝像測(cè)距儀11的傾度，從而可以檢查垂直軸15在給定的測(cè)量精度內(nèi)是否在真正垂直的方向上，傾斜軸20在傾斜軸誤差范圍內(nèi)相對(duì)于地面而言是否在真正的水平方向上。 在圖3中從正面以及在圖4中的橫向截面圖中顯示，在望遠(yuǎn)鏡單元16中有三個(gè)光學(xué)裝置。它們是取景相機(jī)18、遠(yuǎn)距離攝像機(jī)19和距離測(cè)量裝置30。 遠(yuǎn)距離攝像機(jī)19包括構(gòu)成第一成像光學(xué)系統(tǒng)的物鏡31和聚焦透鏡32，以及第一圖像傳感器33。物體或者說(shuō)是物點(diǎn)通過(guò)物鏡31和聚焦透鏡32成像在圖像傳感器33上，其中，為了使圖像聚焦在圖像傳感器上，聚焦透鏡32沿著物鏡31和聚焦透鏡32的光軸移動(dòng)，如圖4中的箭頭所示。遠(yuǎn)距離攝像機(jī)19的視野相當(dāng)窄，被限制在光束邊界34內(nèi)，如圖4所示。 取景相機(jī)18利用了遠(yuǎn)距離攝像機(jī)19的一些光學(xué)元件。取景相機(jī)18包括構(gòu)成第二成像光學(xué)系統(tǒng)的物鏡31、位于物鏡31的光路上的分束棱鏡35、輔助物鏡36以及光闌37，以及第二圖像傳感器38。由物鏡31和輔助物鏡36所構(gòu)成的物鏡組合將由取景相機(jī)18所采集的場(chǎng)景的光聚焦在第二圖像傳感器38上。在所述物鏡組合中，通過(guò)了物鏡31的光束由分束棱鏡35的半反射面39反射到輔助物鏡36上。輔助物鏡36使取景相機(jī)18的物鏡組合的焦距減小。光闌37可以保證幾米開(kāi)外的物體基本上能聚焦成像在第二圖像傳感器38上，使得對(duì)于取景相機(jī)18而言不需要聚焦透鏡。由于所述物鏡組合的焦距減小了 ，所以，取景相機(jī)18的視野(如圖4中的限制光束40所示)大于遠(yuǎn)距離攝像機(jī)19的視野。取景相機(jī)18的視界優(yōu)選是遠(yuǎn)距離攝像機(jī)19的視界的十倍以上。 第一和第二圖像傳感器33和38均為CCD矩陣傳感器，它們包括非常近似于矩形的光探測(cè)器元件33'的陣列。圖像傳感器所采集的圖像由下面要進(jìn)一步說(shuō)明的單元來(lái)處理。每個(gè)探測(cè)器元件在所述陣列中有一個(gè)位置，該位置由相應(yīng)的位置數(shù)據(jù)來(lái)表示。此外，每個(gè)探測(cè)器元件響應(yīng)于分別由第一和第二成像光學(xué)系統(tǒng)投射到所述陣列上的圖像，以產(chǎn)生相應(yīng)的表示圖像元素或點(diǎn)的像素的數(shù)據(jù)。 距離測(cè)量裝置(距離測(cè)量單元)30包括光輻射發(fā)射/接收單元41 、具有分光層43的二色分光棱鏡42以及物鏡31。所述發(fā)射/接收單元42發(fā)射紅外輻射，二色分光層43將該紅外輻射有選擇地向物鏡31反射。然后，該紅外輻射照射到地形中的反射鏡或目標(biāo)上并從那里返回。物鏡31對(duì)返回的紅外輻射進(jìn)行聚焦，使其經(jīng)過(guò)分光棱鏡42回到發(fā)射/接收單元41。發(fā)射/接收單元41發(fā)射紅外輻射脈沖，測(cè)量該脈沖從發(fā)射/接收單元41到目標(biāo)并從目標(biāo)返回發(fā)射/接收單元41所用的時(shí)間，并從所用的時(shí)間中確定目標(biāo)到攝像測(cè)距儀11的距離。 攝像測(cè)距儀11中各部件的任何移動(dòng)都受電子方式控制。圖5是一個(gè)方框圖，其中示意地顯示了攝像測(cè)距儀ll的各個(gè)功能塊，包括它們彼此之間的連接。虛線標(biāo)出了物理單元，其中設(shè)置有各個(gè)部件和裝置。 裝在照準(zhǔn)儀12中的電池44為電源單元45供電，電源單元45用來(lái)為攝像測(cè)距儀11提供電能。電源單元45為照準(zhǔn)儀12和望遠(yuǎn)鏡單元16中的所有部件和裝置以及為任何與其相連的模塊提供所需要的工作電壓。為了看清楚起見(jiàn)，沒(méi)有顯示這些連線。單個(gè)部件可以通過(guò)單獨(dú)的連線單個(gè)地連接，如同照準(zhǔn)儀12內(nèi)的部件那樣，也可以通過(guò)中央總線46來(lái)連接，中央總線46在照準(zhǔn)儀12和望遠(yuǎn)鏡單元16之間提供數(shù)據(jù)和電源線。安裝在傾斜軸20上的滑環(huán)(slip rings)47'連接照準(zhǔn)儀12和望遠(yuǎn)鏡單元16中的總線46的各部分。通過(guò)這些滑環(huán)47'，望遠(yuǎn)鏡單元16中的電部件或電子部件可以獲得電能，并且可以和照準(zhǔn)儀12中的部件交換數(shù)據(jù)。 安裝在垂直軸15上的滑環(huán)47'使得能夠從外部提供電源，并且允許通過(guò)未顯示的插頭與外部裝置交換數(shù)據(jù)。 為了控制或操作攝像測(cè)距儀11，為攝像測(cè)距儀11提供控制面板21和操作元件48、49和50，所述操作元件以角度編碼器的形式安裝在照準(zhǔn)儀12上，可以通過(guò)相應(yīng)的旋鈕來(lái)操作。 用來(lái)控制攝像測(cè)距儀11的操作的一個(gè)重要的電裝置是裝置控制計(jì)算機(jī)或者說(shuō)是裝置控制單元51，該單元安裝在照準(zhǔn)儀12中并由電源單元45提供電能。
裝置控制計(jì)算機(jī)51包括揮發(fā)性存儲(chǔ)器、非揮發(fā)性存儲(chǔ)器、以及用來(lái)執(zhí)行非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的程序的處理器。所述程序包含用于操作攝像測(cè)距儀的各個(gè)部件的指令，特別是包含對(duì)分別從圖像傳感器33和38獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并將之傳輸?shù)娇刂泼姘?1以進(jìn)行進(jìn)一步處理的指令。
操作元件48、49和50通過(guò)相應(yīng)的接口 57與裝置控制計(jì)算機(jī)51相連。該接口 57允許產(chǎn)生分別與操作元件48、49和50的轉(zhuǎn)動(dòng)位置相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，這些信號(hào)被傳輸?shù)窖b置控制計(jì)算機(jī)51中。 操作元件48和49用于分別控制照準(zhǔn)儀12繞著垂直軸15的轉(zhuǎn)動(dòng)和望遠(yuǎn)鏡單元16繞著傾斜軸20的傾斜。作為對(duì)分別來(lái)自操作元件48和49以及來(lái)自接口 57的信號(hào)的響應(yīng)，裝置控制計(jì)算機(jī)51通過(guò)照準(zhǔn)儀12中的控制電路58和59控制驅(qū)動(dòng)器22和23以分別使照準(zhǔn)儀12繞著垂直軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，使望遠(yuǎn)鏡單元16繞著傾斜軸20傾斜。角度測(cè)量可以用來(lái)控制驅(qū)動(dòng)器22和23。 驅(qū)動(dòng)器22和23不必分別只由操作元件48和49來(lái)控制，也可以基于裝置控制計(jì)算機(jī)51中所存儲(chǔ)并執(zhí)行的程序或者基于從例如控制面板21發(fā)送到裝置控制計(jì)算機(jī)51的命令來(lái)控制。 驅(qū)動(dòng)器22和23與角度測(cè)量裝置協(xié)作，即分別與用來(lái)測(cè)量水平角的帶刻度的水平度盤(pán)24以及相應(yīng)的傳感頭25或者用來(lái)測(cè)量垂直角的帶刻度的垂直度盤(pán)26以及相應(yīng)的傳感頭27協(xié)作，使得照準(zhǔn)儀12連同望遠(yuǎn)鏡單元16可以按照期望以可測(cè)量的方式繞著垂直軸15轉(zhuǎn)動(dòng)以及望遠(yuǎn)鏡單元16可以以可測(cè)量的方式繞著傾斜軸20轉(zhuǎn)動(dòng)，并且可以使它們到達(dá)所希望的水平角位置和垂直角位置。這個(gè)目的特別可以由裝置控制計(jì)算機(jī)51來(lái)實(shí)現(xiàn)，裝置控制計(jì)算機(jī)51從傳感頭25和27接收信號(hào)，并且作為對(duì)所述信號(hào)的響應(yīng)，對(duì)用于水平驅(qū)動(dòng)器22的控制電路58以及對(duì)用于垂直驅(qū)動(dòng)器23的控制電路58進(jìn)行控制。
照準(zhǔn)儀12繞著垂直軸15要轉(zhuǎn)動(dòng)到的角度和望遠(yuǎn)鏡單元16繞著傾斜軸20要轉(zhuǎn)動(dòng)到的角度可以用三種辦法來(lái)提供。首先，操作元件48和49允許將相應(yīng)的角度輸入到裝置控制計(jì)算機(jī)51中。其次，裝置控制計(jì)算機(jī)51也可以根據(jù)來(lái)自攝像測(cè)距儀11的其它部件(例如控制面板21)的數(shù)據(jù)來(lái)確定要設(shè)置的角度，并相應(yīng)地分別對(duì)控制電路58和59進(jìn)行控制。第三，可以通過(guò)接口 60(例如，RS232接口 )將相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入裝置控制單元51。
與裝置控制計(jì)算機(jī)51相連并具有天線62的無(wú)線電模塊61用來(lái)與遠(yuǎn)距離裝置(諸如遙控器)交換數(shù)據(jù)。例如，攝像測(cè)距儀ll可以由遙控器或遙控臺(tái)進(jìn)行遙控，而該遙控器位于測(cè)量的目標(biāo)點(diǎn)處，但在圖中沒(méi)有顯示。 為了處理圖像傳感器33和38的信號(hào)，在望遠(yuǎn)鏡單元16中提供數(shù)據(jù)壓縮單元63，該數(shù)據(jù)壓縮單元對(duì)從圖像傳感器33和38接收到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。然后，壓縮過(guò)的數(shù)據(jù)被傳送到裝置控制計(jì)算機(jī)51 ，而裝置控制計(jì)算機(jī)51可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和/或?qū)?shù)據(jù)傳到控制面板21。 為了控制聚焦透鏡32的位置，與安裝在照準(zhǔn)儀12中的操作單元48和49類(lèi)型相
同的操作元件50通過(guò)接口 57以將信號(hào)提供給裝置控制計(jì)算機(jī)51，裝置控制計(jì)算機(jī)51反過(guò)
來(lái)將相應(yīng)的控制信號(hào)提供給安裝在望遠(yuǎn)鏡單元16中的伺服控制單元64，以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的聚
焦驅(qū)動(dòng)器來(lái)移動(dòng)聚焦透鏡32。所述聚焦驅(qū)動(dòng)器在圖中沒(méi)有顯示。 裝置控制計(jì)算機(jī)51還與上述光學(xué)鉛錘28以及傾度傳感器29相連接。 根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，代表一個(gè)處理單元的控制面板21用于在操作人
員和攝像測(cè)距儀之間進(jìn)行通信，它配備有用于進(jìn)行輸入的鍵盤(pán)52、用于分別輸出照相機(jī)18
或19之一所拍攝的數(shù)據(jù)和圖像的顯示單元53 (例如LCD)、作為定點(diǎn)裝置的鼠標(biāo)114、與顯
示單元53、定點(diǎn)裝置114和鍵盤(pán)52相連接的計(jì)算機(jī)54。
控制面板21通過(guò)可松開(kāi)的連線55與安裝在照準(zhǔn)儀12中的裝置控制計(jì)算機(jī)51以及電源單元45相連接。由于控制面板21可以移開(kāi)，所以它可以配備自己的電池，這就保證即使當(dāng)控制面板21從照準(zhǔn)儀上12移開(kāi)，計(jì)算機(jī)54也能繼續(xù)工作。 計(jì)算機(jī)54包括具有揮發(fā)性和非揮發(fā)性部分的存儲(chǔ)器112。所述非揮發(fā)性部分存儲(chǔ)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)程序的指令。計(jì)算機(jī)54還包括處理器113，該處理器對(duì)所述指令進(jìn)行響應(yīng)以執(zhí)行下述本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例所述的方法。計(jì)算機(jī)54也可以借助其程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器來(lái)進(jìn)行很多測(cè)地學(xué)計(jì)算。 計(jì)算機(jī)54通過(guò)連線55與裝置控制計(jì)算機(jī)51相連接，使得命令和數(shù)據(jù)可以被傳送到裝置控制計(jì)算機(jī)51中，而數(shù)據(jù)，尤其是圖像數(shù)據(jù)和角度數(shù)據(jù)，可以被傳送到計(jì)算機(jī)54中。
處理器113與存儲(chǔ)器112以及與包含硬件和軟件的連接顯示單元53的接口 102相連接。 此外，處理器113通過(guò)相應(yīng)的接口 115與定點(diǎn)裝置114相連接。存儲(chǔ)器112中的指令包括用來(lái)控制顯示器53和用來(lái)從鼠標(biāo)103和鍵盤(pán)52讀取輸入的指令，使得可以形成圖形用戶(hù)界面。 計(jì)算機(jī)程序還包括程序模塊，即指令，處理器113可以執(zhí)行該程序模塊，以便使用存儲(chǔ)器112中所存儲(chǔ)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)根據(jù)圖像傳感器33上的物點(diǎn)圖像的位置以及從水平度盤(pán)和垂直度盤(pán)24和26上讀取的水平角和垂直角來(lái)計(jì)算物點(diǎn)的方向，其中該物點(diǎn)的圖像由遠(yuǎn)距離攝像機(jī)19拍攝。為此目的以及為了進(jìn)行相反的計(jì)算，使用一個(gè)模型，該模型具有由攝像測(cè)距儀11的特性所給出的模型參數(shù)。 根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，控制面板21代表一個(gè)處理單元。
為了使這些計(jì)算具有高的精度，為具體攝像測(cè)距儀11確定模型參數(shù)。為了獲得模型參數(shù)的值(在下文中也稱(chēng)作校準(zhǔn)數(shù)據(jù))，進(jìn)行攝像測(cè)距儀的校準(zhǔn)。進(jìn)行這種類(lèi)型的校準(zhǔn)有幾個(gè)原因。在引言中曾提到，測(cè)距儀的軸應(yīng)該是嚴(yán)格垂直和水平的。然而，實(shí)際上，理想測(cè)距儀的上述狀況不會(huì)實(shí)現(xiàn)。相反，測(cè)量的精度會(huì)因各種誤差而減小，在圖6A到6C和3中以簡(jiǎn)化的方式分別顯示了圖1和圖3中的儀器的這些誤差。 第一個(gè)誤差涉及到垂直軸2的取向。垂直軸2應(yīng)該嚴(yán)格垂直于地面，即，它應(yīng)該指向重力的方向，但在實(shí)際中卻不一定如此。這個(gè)誤差并不是由儀器本身引起的，因此只能通過(guò)測(cè)量?jī)x器的恰當(dāng)取向來(lái)避免?？赡馨l(fā)生的第二個(gè)誤差是視線誤差或者說(shuō)是瞄準(zhǔn)誤差，該誤差是視軸7和傾斜軸4之間的夾角g偏離直角而產(chǎn)生的誤差(參見(jiàn)圖6A)。第三個(gè)誤差是所謂的傾斜軸誤差(參見(jiàn)圖6B)，該誤差是傾斜軸和垂直軸之間的夾角偏離直角而產(chǎn)生的誤差。最后，會(huì)發(fā)生所謂的高度指數(shù)(height-index)誤差z0，該誤差是視軸和垂直軸之間的真正夾角相對(duì)于垂直度盤(pán)上所讀取的相應(yīng)角度的偏離(參見(jiàn)圖6C)。這最后三個(gè)誤差由測(cè)量?jī)x器的公差導(dǎo)致。為了能夠進(jìn)行正確的測(cè)量，需要校準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器，就是說(shuō)需要建立從水平度盤(pán)以及垂直度盤(pán)上讀取的角度和對(duì)應(yīng)的真正角度之間的關(guān)系。 攝像測(cè)距儀與傳統(tǒng)測(cè)距儀的不同之處在于，它包括照相機(jī)，而照相機(jī)可以例如取代整個(gè)望遠(yuǎn)鏡或者只取代望遠(yuǎn)鏡的目鏡或者可以和望遠(yuǎn)鏡一起提供。如圖2所示意性地示出的，要測(cè)量的P點(diǎn)被成像在圖像傳感器10的某個(gè)位置上，而圖像傳感器10由探測(cè)器元件的矩形陣列10'構(gòu)成，能對(duì)形成在該陣列上的圖像進(jìn)行響應(yīng)以產(chǎn)生表示圖像像素的像素?cái)?shù)據(jù)。為了能夠從圖像傳感器上的所述點(diǎn)的圖像位置來(lái)確定從測(cè)量?jī)x器到所述點(diǎn)的方向(該
28方向由真實(shí)的垂直角和水平角來(lái)定義)，需要知道圖像傳感器上的位置和空間中的相應(yīng)方 向之間的關(guān)系。 理想相機(jī)的光軸應(yīng)該垂直于圖像傳感器平面，并且該光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)該沒(méi)有色差或畸 變。此外，所述光軸應(yīng)該平行于相機(jī)的參考軸。 然而，實(shí)際的相機(jī)并沒(méi)有這些理想的特性。因此要進(jìn)行校準(zhǔn)，即在空間中的方向和 圖像傳感器上的這些方向的相應(yīng)圖像位置之間建立映射。 通過(guò)一種使用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65和可伸縮的瞄準(zhǔn)儀66來(lái)校準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器的方法，可 以校準(zhǔn)攝像測(cè)距儀11。在未決專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/EP2004/014365中也公布了校準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器的方 法，其內(nèi)容通過(guò)引述納入這里。也可以使用其它校準(zhǔn)方法。
校準(zhǔn)裝置三示意性地示于圖7。 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65包括處理器67、存儲(chǔ)器68和接口 69，其中，存儲(chǔ)器68用于存儲(chǔ) 處理器67所要執(zhí)行的程序以及永久和臨時(shí)的數(shù)據(jù)，接口 69用于讀取校準(zhǔn)所用的數(shù)據(jù)并將 命令發(fā)送到要被校準(zhǔn)的測(cè)量?jī)x器(即，攝像測(cè)距儀11)中。在本例中，接口 69為RS232接 口。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65還包括存儲(chǔ)介質(zhì)讀取器，在本情形中為CD-ROM驅(qū)動(dòng)器70，用來(lái)從存儲(chǔ) 介質(zhì)上讀取用于校準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)程序，存儲(chǔ)介質(zhì)為CD 71形式的介質(zhì)，上面存儲(chǔ)有用于校準(zhǔn) 的計(jì)算機(jī)程序。當(dāng)通過(guò)CD-ROM驅(qū)動(dòng)器70從CD 71上讀出了計(jì)算機(jī)程序并將之存儲(chǔ)在存儲(chǔ) 器68中時(shí)，可以由處理器67執(zhí)行該計(jì)算機(jī)程序以便實(shí)施由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行的校準(zhǔn)方法 的各步驟。 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65還通過(guò)連線72 (在本例中為合適的電纜)與攝像測(cè)距儀11的接 口 60相連。 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65通過(guò)另一個(gè)用于輸出命令的輸出接口 85與瞄準(zhǔn)儀66相連。
可伸縮瞄準(zhǔn)儀66(參見(jiàn)圖8)用于產(chǎn)生虛校準(zhǔn)點(diǎn)。瞄準(zhǔn)儀66更詳細(xì)地示于圖8， 它包括引導(dǎo)管元件73和被引導(dǎo)管元件74。當(dāng)受到引導(dǎo)管元件73引導(dǎo)時(shí)，被引導(dǎo)管元件74 可以在引導(dǎo)管元件73中滑動(dòng)。 引導(dǎo)管元件73可以通過(guò)圖中沒(méi)有顯示出來(lái)的安裝設(shè)施安裝在相對(duì)于地面固定的
位置上。被引導(dǎo)管元件74可以在電驅(qū)動(dòng)器84(例如步進(jìn)馬達(dá))的控制下相對(duì)于引導(dǎo)管元
件73滑動(dòng)，電驅(qū)動(dòng)器84與輸出接口 85相連并由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65控制。 被引導(dǎo)管元件74相對(duì)于引導(dǎo)管元件73的位置完全由電驅(qū)動(dòng)器84的位置來(lái)確定，
因此不需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。 安裝在被引導(dǎo)管元件74中的照明裝置76照亮毛玻璃屏77。被照亮的毛玻璃屏 77則照亮第一十字叉絲78。 放置在照明裝置76所發(fā)射的光的光路中的分束器79將通過(guò)了第一十字叉絲78 的光導(dǎo)向安裝在引導(dǎo)管元件73中的物鏡80。物鏡80在某個(gè)距離上形成十字叉絲78的實(shí) 像或虛像，該距離由物鏡80和第一十字叉絲78之間的距離決定。為了進(jìn)行校準(zhǔn)，將第一十 字叉絲78定位于物鏡80及其物體端的焦點(diǎn)之間。因此，十字叉絲78就等于是可以用來(lái)產(chǎn) 生虛校準(zhǔn)點(diǎn)的浮標(biāo)。 第二十字叉絲81設(shè)置于物鏡80的光軸上，在分束器79之后，它可以由目鏡82來(lái) 觀察。 此外，存儲(chǔ)器68中所存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序包含程序代碼，當(dāng)在處理器67上運(yùn)行這些代碼時(shí)，這些代碼可令處理器67通過(guò)輸出接口 85將控制命令發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器84中，以便將 十字叉絲78移動(dòng)到預(yù)定的位置上，并計(jì)算虛校準(zhǔn)點(diǎn)的相應(yīng)的虛擬距離，如下面所述。
為了校準(zhǔn)帶有遠(yuǎn)距離攝像機(jī)19的攝像測(cè)距儀ll，采用一種模型，該模型包括為了 進(jìn)行校準(zhǔn)而要調(diào)整的模型參數(shù)。包括所述模型參數(shù)的這個(gè)模型也構(gòu)成了對(duì)圖像傳感器所拍 攝的圖像進(jìn)行處理的基礎(chǔ)，如下面所進(jìn)一步描述的。該模型包括兩個(gè)子模型。
第一個(gè)子模型是將固定在底座元件13上的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)變換到固定在相機(jī) (即遠(yuǎn)距離攝像機(jī)19)上的相機(jī)坐標(biāo)系中的模型，包括作為參數(shù)的在儀器上所設(shè)定的水平 角和垂直角以及在引言中提到的涉及軸誤差(即傾斜軸誤差以及某種形式的瞄準(zhǔn)誤差和 垂直指數(shù)誤差)的參數(shù)。 第二個(gè)子模型為照相機(jī)模型，該模型表示由相機(jī)將物點(diǎn)成像在相機(jī)的圖像傳感器 上。在本實(shí)施例中，使用針孔模型。 在本模型中，實(shí)質(zhì)上使用兩個(gè)坐標(biāo)系。第一個(gè)坐標(biāo)系稱(chēng)作儀器坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系相 對(duì)于底座元件13固定(參見(jiàn)圖3)。它是一個(gè)笛卡兒坐標(biāo)系，其原點(diǎn)位于垂直軸15和傾斜 軸20的交點(diǎn)處，其X軸、Y軸和Z軸彼此正交。如果這些軸并不相交，那么，最接近這些軸的 點(diǎn)被用作該坐標(biāo)系的原點(diǎn)。X軸和Y軸與垂直軸15正交，如果垂直軸15垂直于地面的話， 那么X軸和Y軸就是水平的。在這個(gè)坐標(biāo)系中，P點(diǎn)的笛卡兒坐標(biāo)為(X， Y， Z)。
其次，使用相機(jī)坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系相對(duì)于相機(jī)19固定。該坐標(biāo)系由x軸、y軸和z 軸來(lái)定義，所有這些軸彼此正交。在相機(jī)坐標(biāo)系中，P點(diǎn)的位置可以用坐標(biāo)(x， y， z)來(lái)描 述。 下面，儀器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)總是用大寫(xiě)字母表示，而相機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)總是用 小寫(xiě)字母表示。 首先，參考圖9更詳細(xì)地描述相機(jī)模型。 用作相機(jī)模型的針孔模型假設(shè)，由相機(jī)成像在圖像傳感器上的P點(diǎn)可以由該點(diǎn)通 過(guò)投影中心0在圖像平面IP上的投影來(lái)描述，所述圖像平面與圖像傳感器33相關(guān)，具體說(shuō) 可以處于同一平面內(nèi)。 因此，針孔模型由圖像平面IP和投影中心O相對(duì)于該圖像平面的位置來(lái)確定。由 于投影中心相對(duì)于圖像平面的位置由成像光學(xué)系統(tǒng)(即相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，這里的物鏡31和聚 焦透鏡32)來(lái)確定，所以，所述位置表示了相機(jī)的光學(xué)特性，特別是相機(jī)的成像特性。物點(diǎn)P 在圖像平面上的成像用該物點(diǎn)通過(guò)投影中心0在該圖像平面上的投影來(lái)表示(參見(jiàn)圖9)。 假設(shè)所述圖像平面實(shí)質(zhì)上是圖像傳感器的平面，使得相機(jī)坐標(biāo)系的x軸和y軸平行于所述 圖像平面。相機(jī)直角坐標(biāo)系的z軸是通過(guò)投影中心并與圖像平面正交的直線。由于圖像總 是在圖像平面內(nèi)，所以，位置就只由x和y坐標(biāo)來(lái)表征。 令(x， y， z)為P點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，(x。， y。， z。)為投影中心在相機(jī)坐標(biāo)系 中的坐標(biāo)。因此，通過(guò)投影中心O并與圖像平面IP正交的直線(即z軸)的貫穿點(diǎn)Hp在 x-y平面內(nèi)的坐標(biāo)為x。和y。。此外，(x' ，y' ，z')表示在圖像平面內(nèi)由相機(jī)產(chǎn)生的P點(diǎn) 的圖像P'的坐標(biāo)。如果相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)不產(chǎn)生畸變，那么，通過(guò)簡(jiǎn)單的幾何推導(dǎo)可以得到下 面的關(guān)系(參見(jiàn)圖9):
30

缺陷和
/ - y0 = y -少o
這里，Ck是所謂的相機(jī)常數(shù)，它表示投影中心到圖像平面的距離。因此有z' = ck。
相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)可以使圖像產(chǎn)生畸變，所述畸變是由相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)中所用的透鏡的
或由這些透鏡的對(duì)齊問(wèn)題所導(dǎo)致的。為了說(shuō)明一階徑向畸變，引入另一個(gè)參數(shù)v。 由畸變所引起的圖像位置的相對(duì)變化被模型化為常數(shù)v乘以圖像到貫穿點(diǎn)Hp的徑向距離 的平方。如果點(diǎn)(x， y， z)的圖像在沒(méi)有畸變時(shí)落在圖像平面的(x' ， y')處，那么，圖像 點(diǎn)到貫穿點(diǎn)Hp的徑向距離的平方就等于(x' _x。)2+(y' _y。)2。因此，加入畸變校正Ax' 和Ay'(參見(jiàn)圖9)，這導(dǎo)致下面的方程
:X0 + C4
-+ Ax,
Z一
, V 一 >"。 ,
z 一 zn



射 Ax' Ay'
v((x' v((x'
-x0)2+(y' -x0)2+(y'
■y0)2) (x' _x0)
■y0)2) (y' -y0)
而v是相機(jī)模型參數(shù)，它表示相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的上述一階徑向畸變。 這些方程只在相機(jī)坐標(biāo)系中成立。如果物點(diǎn)的坐標(biāo)將在儀器坐標(biāo)系中表示的話， 那么，要進(jìn)行在這些坐標(biāo)系之間的變換。這就是用于坐標(biāo)變換的子模型。 —般地，所述變換可以由繞著坐標(biāo)軸的一系列三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和在空間中的一個(gè)平移矢
量來(lái)表示。因此，可以由下列方程將點(diǎn)P在相機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)pt = (x，y，z)變換為在儀
器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)pt = (X， Y， Z):
p = T+R—丄P 其中，T為平移矢量，R—1為轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣之積R的逆。由于在校準(zhǔn)期間要調(diào)整投影中 心的位置以及圖像平面的位置和取向，所以，相機(jī)坐標(biāo)系的原點(diǎn)可以選為所述投影中心，于 是就產(chǎn)生了下述方程
p = R—1 (P-0) 將這個(gè)關(guān)系代入x '和y '的方程就得到了所謂的共線方程 (collinearityeqimtions):
&(u0) + + - z0)
r,2(Z —Z0) + r22(r — y。) + r32(Z —Z。), r13(U0) + r2U + r33(Z-Z0) X' = 4 - q
=Vn — C,,射AX,=Ay'=其中，A
(X0， Y0，Z0)。
v ((rn (X-X0) +r21 (Y-Y0) +r31 (Z_Z0)) 2+ (r12 (X_X0) +r22 (Y_Y0) +r32 (Z_Z0))2) (ril(X-X0)+r21 (Y-Y0)+r31 (Z_Z0))
v ((rn (X-X0) +r21 (Y-Y0) +r31 (Z_Z0)) 2+ (r12 (X_X0) +r22 (Y_Y0) +r32 (Z_Z0))2) (ri2(X-X0)+r22(Y-Y0)+r32(Z-Z0))
j， i， j = 1， ... ，3為R的矩陣元，投影中心0在儀器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為
31
由于相機(jī)坐標(biāo)系的原點(diǎn)選為投影中心并且假設(shè)z軸與圖像平面正交，所以，在圖 像傳感器上讀出的圖像傳感器坐標(biāo)系(其x〃軸和y〃軸沿著CCD傳感器陣列的行和列取 向)中的圖像位置(x 〃，y〃 )對(duì)應(yīng)著相機(jī)坐標(biāo)系中的圖像位置x' =x〃 -x/和y'=
y〃 _ys〃 ，其中(xs〃 ，ys〃 )為由圖像傳感器所測(cè)量的z軸和圖像平面的交點(diǎn)的位置坐標(biāo)， 即，圖像傳感器上相應(yīng)像素的位置。因此，在上述方程中，用x〃 -Xs和y" -L來(lái)替換x' 和y'。 總之，相機(jī)模型的參數(shù)為，貫穿點(diǎn)的坐標(biāo)xs和L、相機(jī)常數(shù)ck、以及表示相機(jī)光學(xué)
系統(tǒng)的畸變特性的參數(shù)v。根據(jù)相機(jī)坐標(biāo)系的定義，有x。 = y。 = 0。 可以以各種方式推導(dǎo)出相機(jī)坐標(biāo)系和儀器坐標(biāo)系之間的變換，例如，從相機(jī)坐標(biāo) 系與儀器坐標(biāo)系一致的狀態(tài)開(kāi)始，通過(guò)對(duì)相機(jī)坐標(biāo)系進(jìn)行相繼轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)推導(dǎo)這種變換，如下 面所說(shuō)明的那樣。 圖10顯示了坐標(biāo)軸為x、 y和z的相機(jī)坐標(biāo)系、坐標(biāo)軸為x〃 、 y〃 、原點(diǎn)坐標(biāo)為 (xs〃 ，ys〃 ，ck)的圖像坐標(biāo)系，以及它們和儀器坐標(biāo)系(X，Y，Z)的關(guān)系，其中x 〃軸和y〃 軸平行于x軸和y軸。在圖10中，儀器坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于理論上的傾斜軸、垂直軸和視軸 的交點(diǎn)處(即在儀器中心或者說(shuō)是測(cè)距儀中心處)。對(duì)于這些理論上的軸，滿足上述條件 假設(shè)理論上的垂直軸15垂直于地面，假設(shè)理論上的傾斜軸20'與理論上的垂直軸15之間 的夾角以及理論上的視軸83與理論上的傾斜軸20'之間的夾角為直角。所有這三個(gè)軸相 交于于一點(diǎn)，即儀器坐標(biāo)系的原點(diǎn)。還假設(shè)實(shí)際上的垂直軸就是理論上的垂直軸。儀器坐 標(biāo)系的Z軸與儀器的垂直軸一致，而Y軸與水平度盤(pán)24上所標(biāo)記的零方向一致。
相機(jī)坐標(biāo)系的原點(diǎn)為投影中心O。然而，在圖10中，為了看起來(lái)方便，該原點(diǎn)被移 動(dòng)到圖像平面上。在圖像坐標(biāo)系中，主點(diǎn)(principal point)Hp(即穿過(guò)投影中心并與圖像 平面IP正交的直線的貫穿點(diǎn))在圖像平面內(nèi)的坐標(biāo)為xs〃和ys〃 。 如圖10到12所示，實(shí)際的傾斜軸20可能偏離理論上的傾斜軸20' —個(gè)角度i， 該角度為實(shí)際傾斜軸20與垂直軸15之間的夾角偏離直角的角度。因此，角度i表示了傾 斜軸誤差。 此外，理論上的視軸83不必穿過(guò)投影中心0。這個(gè)偏離可以用兩個(gè)角度c。和z。來(lái) 表示。角度c。定義為在理論上的傾斜軸20'和理論上的視軸83所決定的平面內(nèi)的理論上 的傾斜軸20'與穿過(guò)投影中心0并穿過(guò)理論上的視軸83和理論上的傾斜軸20'的交點(diǎn)的 直線之間的夾角。角度z。定義為在垂直軸15和理論上的視軸83所決定的平面內(nèi)的理論 上的視軸83與穿過(guò)投影中心0并穿過(guò)理論上的視軸83和理論上的傾斜軸20'的交點(diǎn)的直 線之間的夾角。 望遠(yuǎn)鏡的軸110相對(duì)于理論上的視軸83的偏離由望遠(yuǎn)鏡的軸110和理論上的視 軸83之間的夾角cp來(lái)定義，其中，望遠(yuǎn)鏡的軸110由相機(jī)透鏡的安裝來(lái)確定。
相機(jī)坐標(biāo)系也可以繞著儀器坐標(biāo)系的軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角為"、①、k ，假設(shè)這些 角與攝像測(cè)距儀11的任何誤差和方向無(wú)關(guān)。 上述偏離導(dǎo)致了實(shí)際的或者說(shuō)是真實(shí)的水平和垂直角度分別相對(duì)于從水平度盤(pán) 和垂直度盤(pán)24和26上讀出的角度的偏離。 相機(jī)坐標(biāo)系的實(shí)際傾斜角或者說(shuō)是有效傾斜角由下面的公式給出
VQ = Vm+z0
32

響

這可以從圖10和圖12來(lái)確定。這里，Vm表示從垂直度盤(pán)26上讀出的垂直角。
作為瞄準(zhǔn)誤差，角度c。和cf分別對(duì)投影中心的球坐標(biāo)和實(shí)際的水平角有同樣的影
下
sin(F。)禾口sin(。
角度i所引起的水平角的偏離為 i cot(V。)
因此，相機(jī)坐標(biāo)系繞著垂直軸所轉(zhuǎn)動(dòng)的有效水平角HzE c
為
他
他~ +
sin(。
十"COt(Fo)
其中，Hzm表示從水平度盤(pán)24上讀出的水平角。
這些公式的詳細(xì)推導(dǎo)可以參見(jiàn)De咖lich， F. ， Staiger， R. :"Inst進(jìn)entenk皿de der Vermess皿gstechnik，，， Heidelberg, Germany, 9. edtion， pages 206 to 208。
轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣R—1可以通過(guò)考慮相機(jī)坐標(biāo)系從與儀器坐標(biāo)系一致的起始取向開(kāi)始的下 述系列的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)得到。 首先，相機(jī)坐標(biāo)系繞著垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)有效水平角Hzeff。通過(guò)下面的轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣可 以得到轉(zhuǎn)動(dòng)后的坐標(biāo)系中的相應(yīng)坐標(biāo)。
cos(—他^)sin(-他嫂.)0 _sin(_//ze#) cos(-他嫂.)0 0 0 1
傾斜軸誤差可以通過(guò)繞著變換后(即轉(zhuǎn)動(dòng)后)的相機(jī)坐標(biāo)系的y軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度i來(lái)"(他,)=
計(jì)算。
水
相應(yīng)的坐標(biāo)變換由下面的轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣給出 cos(Z) 0 sin(i)
0 1 0 一 sin(z') 0 cos(z')
此時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)了兩次的相機(jī)坐標(biāo)系再繞著轉(zhuǎn)動(dòng)了兩次的相機(jī)坐標(biāo)系的x軸轉(zhuǎn)動(dòng) 有效垂直角V。?？紤]到在測(cè)地學(xué)中垂直角是從天頂(zenith)測(cè)量的，坐標(biāo)變換的相應(yīng)的轉(zhuǎn) 動(dòng)矩陣為
1 0 0
0 cos(200go" - K0)sin(200go" - K0) 0 — sin(200go" — K。 ) cos(200go" — F0)— 在第四步中，轉(zhuǎn)動(dòng)到當(dāng)前位置的相機(jī)坐標(biāo)系再繞著當(dāng)前的y軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度cv相 應(yīng)的坐標(biāo)變換可以由下面的轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣表示<formula>formula see original document page 33</formula> 最后，經(jīng)過(guò)上一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)所獲得的相機(jī)坐標(biāo)系繞著x軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度"，繞著y軸轉(zhuǎn)動(dòng)角 度小，以及繞著z軸轉(zhuǎn)動(dòng)k 。相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣為 《(70)=
(&(w).，).iC、
cos⑨cos(" - cos⑨sin(ft:) sin⑨
cos(cu) sin(/c) + sin(w) sin⑨cos(a:) cos(w) cos(/c) - sin(w) sin⑨sin(/c) - sin(w) cos⑨
sin(w) sin(O - cos(w) sin⑨cos(/c) sinO) cos(k) + cos(w) sin⑨sin(/c) cos( ) cos⑨ 具有矩陣元rij， i， j = 1， . . . ，3的完整的轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣為 R = RK (HZk) Rjk0) RU(V0) RjcF) Ru(") Rj小) RK ( k )從圖10中，
投影中心O在儀器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)可以寫(xiě)為 O =
S0 .sin(Km +z0)'cos(/izm +
sin(Km十z。)
sin(Fm + z0) S0'cos(7m + z0)
+ Z-cot(Fm +z0))
+ i.cot(Km +z0))其中，S。表示投影中心到儀器坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離。 因此，完整的變換由轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣R和投影中心的位置給出。變換中所用的變換參數(shù)， 即，使變換參數(shù)化的變換參數(shù)為i， c。， cF， z。， S。， " ， (K k 。該變換也依賴(lài)于從水平度盤(pán)上 讀出的水平角和垂直角Hzm和Vm。 使用共線方程和坐標(biāo)變換，利用相機(jī)模型參數(shù)和變換參數(shù)，可以計(jì)算物點(diǎn)的圖 像位置x〃和y〃 ，其中，物點(diǎn)的球坐標(biāo)為Hz、 V和S，在儀器坐標(biāo)系中的笛卡兒坐標(biāo)為(S cos(Hz)sin(V)， S sin (Hz) sin (V) ， S cos (V))，開(kāi)且物點(diǎn)的圖像成像在水平角和垂直角Hzm 和Vm :
;(u0) + r2(y-r0) + r3,(z-z0) ' At,
Kr|3(Z —X。) + r23(y — yo) + r33(Z —Z0)
(1)
7 = A _ c,
射
Ax'
2 (U0) + ) + r32 (Z - Z0)
。3(x — i0) + r23(y_:r0) + r33(z —z0) Ax' = v ((rn (X_X0) +r21 (Y_Y0) +r31 (Z_Z0)) 2+ (r12 (X_X0) +r22 (Y_Y0) +r32 (Z_Z0))"
(ru (X-X0) +r21 (Y_Y0) +r31 (Z_Z0)) A y' = v ((rn (X-X0) +r21 (Y_Y0) +r31 (Z_Z0)) 2+ (r12 (X_X0) +r22 (Y_Y0) +r32 (Z_Z0))2)
(r12 (X-X0) +r22 (Y_Y0) +r32 (Z_Z0)) 上述方程可以簡(jiǎn)寫(xiě)為 x〃 = Ux(i， c0， cF， z0， w ，小，k ;S0， cK ， xs， ys， v ;S， V邁，Hz邁)以及
y〃 = Uy(i， c0， cF， z0， w ，小，k ;S0， ck ， xs， ys， v ;S， V邁，Hz邁) 實(shí)際上，圖像傳感器33中的每個(gè)探測(cè)器元件在陣列中都有一個(gè)固定的位置，因而 在圖像傳感器坐標(biāo)系中有相應(yīng)的固定坐標(biāo)。因此，所測(cè)量到的坐標(biāo)只能是離散值。每個(gè)探 測(cè)器元件對(duì)由成像光學(xué)系統(tǒng)投影到陣列上的圖像進(jìn)行響應(yīng)，以產(chǎn)生表示圖像點(diǎn)的像素的數(shù) 據(jù)。在本例中，使用具有RGB通道(RGB cha皿els)的探測(cè)器元件陣列，使得像素?cái)?shù)據(jù)包括
34每個(gè)通道的相應(yīng)的強(qiáng)度數(shù)據(jù)。 參考圖13來(lái)描述校準(zhǔn)方法。 首先，用戶(hù)將攝像測(cè)距儀11相對(duì)于瞄準(zhǔn)儀66放在預(yù)定的(例如標(biāo)記的)位置上， 其中，十字叉絲78的虛像可以被成像在圖像傳感器33上。所述位置根據(jù)瞄準(zhǔn)儀的特性以 及相機(jī)的特性來(lái)確定，所述位置的選擇要使得通過(guò)移動(dòng)十字叉絲78可以提供虛的校準(zhǔn)點(diǎn)。 此外，攝像測(cè)距儀11的取向要使得其垂直軸垂直于地面，即在平行于地球引力的方向上。
所述方法可以細(xì)分為三個(gè)主要部分S1到S4。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65( S卩，處理器67)自 動(dòng)執(zhí)行SC1到SC3部分中的所有步驟，發(fā)送命令到瞄準(zhǔn)儀電驅(qū)動(dòng)器84和測(cè)量?jī)x器11 (如果 需要的話)，從測(cè)量?jī)x器ll接收?qǐng)D像位置數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的取向數(shù)據(jù)，并進(jìn)行下面要描述的 計(jì)算。用于校準(zhǔn)的模型以數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65中所執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序的程序代碼的形式來(lái)提 供。 在第一部分SC1中，通過(guò)瞄準(zhǔn)儀66、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65和攝像測(cè)距儀11獲得用于校 準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。 通過(guò)瞄準(zhǔn)儀66可以提供幾個(gè)虛的校準(zhǔn)點(diǎn)Pi， i = 1， . . . ， N， N為正整數(shù)。這些虛 的校準(zhǔn)點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)，即十字叉絲78與物鏡之間的光路距離以及物鏡80與攝像測(cè)距儀11 之間的已知距離，由電驅(qū)動(dòng)器的位置或者存儲(chǔ)器68中的相應(yīng)的數(shù)據(jù)給出。此外，對(duì)于每個(gè) 校準(zhǔn)點(diǎn)，該校準(zhǔn)點(diǎn)的圖像產(chǎn)生在圖像傳感器的不同位置處，并在攝像測(cè)距儀11的兩個(gè)面中 獲得表示圖像傳感器上的圖像位置的相應(yīng)的圖像位置數(shù)據(jù)以及表示相應(yīng)的水平角和垂直 角的取向數(shù)據(jù)。 在第二部分SC2中，使用最小二乘估計(jì)法來(lái)估計(jì)模型參數(shù)的值以及儀器坐標(biāo)系中 校準(zhǔn)點(diǎn)的方向數(shù)據(jù)。這個(gè)部分中的所有步驟也通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65中的計(jì)算機(jī)程序來(lái)完 成。 在第三部分SC3中，將所獲得的模型參數(shù)存儲(chǔ)在測(cè)量?jī)x器(即攝像測(cè)距儀11)中 作為那里要使用的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算圖像傳感器上的給定位置在儀器坐標(biāo)系中相對(duì)應(yīng)的方 向，如果在圖像傳感器33上成像的點(diǎn)到攝像測(cè)距儀的距離已知的話，也計(jì)算相對(duì)應(yīng)的笛卡 兒坐標(biāo)。 在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65上，啟動(dòng)用于校準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)程序，該程序首先要求通過(guò)圖中未 顯示的顯示器和鍵盤(pán)輸入正整數(shù)N。在輸入整數(shù)N之后，該程序要求輸入與第一校準(zhǔn)點(diǎn)相關(guān) 的距離數(shù)據(jù)。在輸入這些數(shù)據(jù)后，處理器67將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的存儲(chǔ)器68 中。 在SC1部分中，對(duì)于每個(gè)測(cè)量點(diǎn)(即，N次)，執(zhí)行下面的步驟。
首先，改變瞄準(zhǔn)儀68中的十字叉絲78相對(duì)于物鏡80的位置，產(chǎn)生該十字叉絲78 的虛像，從而提供新的校準(zhǔn)點(diǎn)。為此，處理器101控制電驅(qū)動(dòng)器84使十字叉絲78在物鏡80 的焦點(diǎn)和物鏡80之間移動(dòng)一個(gè)距離A f 。 然后，獲得測(cè)量?jī)x器(即攝像測(cè)距儀11)和虛的校準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離D。圖14圖示 了這個(gè)計(jì)算。在該圖中，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，將第一十字叉絲78顯示在物鏡80的光軸上。為了計(jì) 算距離D，通過(guò)下面的公式由物鏡80的焦距f和十字叉絲78到物鏡80的焦點(diǎn)的距離A f 來(lái)計(jì)算十字叉絲78的虛像到物鏡80 (更精確地說(shuō)是到物鏡80在攝像測(cè)距儀一側(cè)的主平面 H)的距離s :<formula>formula see original document page 36</formula>
然后，將虛像距離s與物鏡80 (即物鏡80的上述主平面H)到測(cè)量?jī)x器(即攝像
測(cè)距儀ll)的距離STh/H相加。 然后，對(duì)于給定的校準(zhǔn)點(diǎn)，在圖像傳感器33上產(chǎn)生不同的圖像，獲得相應(yīng)的圖像
位置數(shù)據(jù)和取向數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65中。 校準(zhǔn)點(diǎn)圖像的產(chǎn)生以及校準(zhǔn)所需要的數(shù)據(jù)的產(chǎn)生如下。 對(duì)第一校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行第一產(chǎn)生步驟。對(duì)于之后的校準(zhǔn)點(diǎn)，只有當(dāng)至少在使用瞄準(zhǔn)儀 來(lái)提供校準(zhǔn)點(diǎn)以及除去望遠(yuǎn)鏡單元16(即相機(jī)19)的重新取向之外瞄準(zhǔn)儀相對(duì)于測(cè)量?jī)x器 (即攝像測(cè)距儀ll)的取向保持不變的情形中必要的時(shí)候才進(jìn)行這個(gè)產(chǎn)生步驟。在這個(gè)產(chǎn) 生步驟中，將相機(jī)19指向所產(chǎn)生的校準(zhǔn)點(diǎn)。在本實(shí)施例中，校準(zhǔn)點(diǎn)的圖像出現(xiàn)在圖像傳感 器33上就足夠了。 此外，將相機(jī)置于第一面(first face)中，這意味著，相機(jī)19的垂直角在0gon和 200gon之間，0gon即為由垂直度盤(pán)26所確定的天頂。 接著，在第二產(chǎn)生步驟中，轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜相機(jī)19，使圖像傳感器33上的校準(zhǔn)點(diǎn)圖像 移動(dòng)到圖像傳感器33上預(yù)定的起始位置。所述起始位置優(yōu)選位于圖像傳感器的一個(gè)角落 附近。為此，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65中所存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序包含用于圖像(諸如圖像傳感器33所 拍攝的圖像)中的目標(biāo)識(shí)別的程序模塊。在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65的存儲(chǔ)器68中，存儲(chǔ)有表示 十字叉絲78的模板。通過(guò)使用已知的目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，例如模板匹配算法，在圖像傳感器33 上所獲取的圖像中可以獲得校準(zhǔn)點(diǎn)圖像的位置。計(jì)算機(jī)程序此時(shí)計(jì)算是否應(yīng)該使相機(jī)19 繞著垂直軸15轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)給定的角度增量并且/或者繞著傾斜軸20傾斜以便使校準(zhǔn)點(diǎn)的圖 像移近起始位置。然后，計(jì)算機(jī)程序發(fā)送相應(yīng)的命令到測(cè)量?jī)x器，其中，裝置控制計(jì)算機(jī)51 接收所述相應(yīng)的命令并通過(guò)驅(qū)動(dòng)器22和/或23使相機(jī)19移動(dòng)相應(yīng)的角度。然后拍攝新 的圖像并重復(fù)所述過(guò)程，直到校準(zhǔn)點(diǎn)的圖像達(dá)到起始位置。因此，當(dāng)校準(zhǔn)點(diǎn)的圖像接近起始 位置時(shí)，所述角度增量的大小會(huì)減小。 在第三產(chǎn)生步驟中，程序計(jì)算覆蓋圖像傳感器的矩陣元胞中的隨機(jī)位置，以作為
校準(zhǔn)點(diǎn)圖像的目標(biāo)位置。為此，將圖像傳感器分成LXM矩陣，L和M是預(yù)定的正整數(shù)，并計(jì)
算元胞的幾何中心。在圖15中，元胞88位于覆蓋圖像傳感器33的矩形陣列中。元胞的幾
何中心用叉來(lái)標(biāo)記。對(duì)于每個(gè)幾何中心，對(duì)于矩陣中的每個(gè)方向，使用偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器來(lái)確
定一個(gè)隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)的大小小于相應(yīng)方向上的元胞大小之半，然后在各自的方向上將
其加到幾何中心的坐標(biāo)上。每個(gè)元胞中所產(chǎn)生的隨機(jī)位置顯示在圖15中，用圈來(lái)表示。隨
機(jī)數(shù)的使用顯著地減小了圖像傳感器中有缺陷的光探測(cè)元件的影響，因?yàn)榭梢员苊鈭D像位
置總是在有缺陷的像素上。這些位置存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65上的存儲(chǔ)器68中。 在第四產(chǎn)生步驟中，轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜望遠(yuǎn)鏡單元16，從而轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜相機(jī)19，以便將
圖像傳感器33上的校準(zhǔn)點(diǎn)圖像移動(dòng)到目標(biāo)位置處。為此，使用與第二產(chǎn)生步驟同樣的算
法。 一旦校準(zhǔn)點(diǎn)的圖像到達(dá)了目標(biāo)位置，則根據(jù)從數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65發(fā)送到測(cè)量?jī)x器的相應(yīng)
命令存儲(chǔ)圖像位置數(shù)據(jù)(即圖像在圖像平面中的坐標(biāo)x〃和y〃 )，并且從測(cè)量?jī)x器中讀取
取向數(shù)據(jù)(即，分別由水平度盤(pán)和垂直度盤(pán)所確定的水平角Hzm和垂直角Vm)。 在存儲(chǔ)了每個(gè)目標(biāo)位置的圖像位置數(shù)據(jù)和取向數(shù)據(jù)之后，在第五產(chǎn)生步驟中，在
36第二面(second face)中，即由垂直度盤(pán)所確定的垂直角在200到400gon之間，將相機(jī)19 對(duì)準(zhǔn)校準(zhǔn)點(diǎn)。為了確保在第二面中校準(zhǔn)點(diǎn)的圖像也出現(xiàn)在圖像傳感器33上，最好將相機(jī)繞 著垂直軸15轉(zhuǎn)動(dòng)200gon，然后傾斜400gon減去在第四產(chǎn)生步驟中所獲得的上一個(gè)目標(biāo)位 下面的兩個(gè)產(chǎn)生步驟對(duì)應(yīng)著第三和第四產(chǎn)生步驟，唯一的不同是，相機(jī)19處于第 二面中。 SC2部分中的步驟由計(jì)算機(jī)程序來(lái)執(zhí)行。 一旦對(duì)于每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)Pi， i = 1， . . . ， N 產(chǎn)生了 Q個(gè)圖像j， j = 1， ... ， Q(Q為正整數(shù))并且通過(guò)讀取相應(yīng)的圖像位置和取向數(shù)據(jù) 獲得了這些數(shù)據(jù)，那么調(diào)整模型參數(shù)，使得根據(jù)模型參數(shù)、儀器坐標(biāo)系中校準(zhǔn)點(diǎn)的方向以及 各個(gè)取向數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)校準(zhǔn)點(diǎn)的圖像位置的模型符合所測(cè)量到的圖像位置數(shù)據(jù)。所述估計(jì)方 法(最小二乘估計(jì)方法)等效于使用最小二乘的典型調(diào)整方法，該方法基于由下面的對(duì)所 有校準(zhǔn)點(diǎn)i和校準(zhǔn)點(diǎn)的所有圖像j的求和所給出的誤差函數(shù)E(i， c。， cF， z。， " ， (K k ;S。， ck，Xs，ys，v;(Si， {x〃 ij，y〃 "■， V邁ij， HZniij}})。 E = Z ￡ — R (" c0, cF, z。,-, k; S0, cK, &, h, v; , F呵.，他呵.，他呵.))2+ (X; - K (/, cQ' , z。,叫A /c; S。, cK, xs., , v; &, , ，他呵))2 ] 這里，Si，(x〃 ij，y〃 ij，Vmij，HZmij]表示校準(zhǔn)點(diǎn)i的距離和校準(zhǔn)點(diǎn)的所有圖像的數(shù) 據(jù)集j二l，...，Q，圖像j的數(shù)據(jù)集包括圖像位置數(shù)據(jù)x" ij，y〃 ij和垂直角及水平角Vmij，
HZmij集。 使用合適的最小化過(guò)程可以使誤差函數(shù)E最小化，例如使用高斯_牛頓算法，
該算法的描述參見(jiàn)Be皿ing， Wilhelm :"Statistik in GeodSsie, Geoinformation皿d
Ba騰sen"， Heidelberg, Germany, 2002， ISBN3_87907_383_X pp. 140。 在SC3部分中，由計(jì)算機(jī)程序所獲得的模型數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在控制面板(即處理單元)
的存儲(chǔ)器中作為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。為此，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)65通過(guò)接口 69和連線72將這些數(shù)據(jù)發(fā)送
到測(cè)量?jī)x器(即攝像測(cè)距儀11)中，該測(cè)量?jī)x器將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)54的存儲(chǔ)器112
的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器部分中。 通過(guò)下面的例子可以示范性地說(shuō)明該方法的執(zhí)行。在這個(gè)例子中，使用上述方法 的一個(gè)變體，但是其中，對(duì)于每個(gè)角度組合，進(jìn)行多于一個(gè)的測(cè)量。為了校準(zhǔn)安裝在角度測(cè) 量精度為1〃的儀器中的焦距為300mm、固定聚焦在100m處的相機(jī)，可以使用位于例如20m、 80m和500m距離處的三個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，以及每個(gè)望遠(yuǎn)鏡位置(例如設(shè)置于8 X 6位置格點(diǎn)上)的 總共48個(gè)角度組合。如果每個(gè)角度組合進(jìn)行30次測(cè)量，其中隨機(jī)偏離都不大于0. 05像素， 并使用相應(yīng)的數(shù)據(jù)，那么儀器可以被校準(zhǔn)到在垂直和水平方向上的方向測(cè)量精度約為1〃 。 因此，所述方法也適合于焦距較大的相機(jī)的校準(zhǔn)。 使用所述模型，從圖像傳感器上的目標(biāo)點(diǎn)圖像的圖像位置數(shù)據(jù)，可以計(jì)算所述目 標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于儀器坐標(biāo)系的方向(參見(jiàn)圖16)。使用方程(2) <formula>formula see original document page 37</formula>
其中，^表示從儀器坐標(biāo)系原點(diǎn)到投影中心0的矢量，可以將與成像了的目標(biāo)點(diǎn)P相對(duì)應(yīng)的測(cè)量到的圖像位置數(shù)據(jù)x' p，y' p變換到儀器(即攝像測(cè)距儀ll)坐標(biāo)系中。 P' T是儀器坐標(biāo)系中表示與測(cè)量到的圏像位置相對(duì)應(yīng)的方向的矢量。投影中心0和點(diǎn)P' T 相對(duì)于測(cè)量?jī)x器的坐標(biāo)都是已知的，定義成像射線a，被成像在圖像傳感器上用x' p，y' p 表示的位置上的目標(biāo)點(diǎn)就位于成像射線a上。由于所述射線不需要通過(guò)攝像測(cè)距儀的中心 (即儀器坐標(biāo)系的原點(diǎn))，所以必須給出目標(biāo)點(diǎn)P到攝像測(cè)距儀中心的距離(近似距離)以 便正確計(jì)算相對(duì)于攝像測(cè)距儀中心的方向。這個(gè)距離被用作一個(gè)球面的半徑，該球面繞著 攝像測(cè)距儀的中心(即儀器坐標(biāo)系的原點(diǎn))并與成像射線a相交。這樣就獲得兩組三維坐 標(biāo)，用于根據(jù)具有相機(jī)功能的望遠(yuǎn)鏡單元16的位置進(jìn)行方向計(jì)算。攝像測(cè)距儀的中心離成 像射線越近，這個(gè)方法就變得越少依賴(lài)于所給定的距離。 存儲(chǔ)器112還存儲(chǔ)著用于處理器113根據(jù)公式(1)和上述段落中提到的過(guò)程來(lái)計(jì) 算位置或方向的指令。 在攝像測(cè)距儀11上的計(jì)算機(jī)54(即存儲(chǔ)器112)中存儲(chǔ)著程序代碼，用來(lái)顯示視 軸標(biāo)記111(例如十字叉絲)，該標(biāo)記在顯示器53上指示視軸(參見(jiàn)圖17)，視軸與距離測(cè) 量裝置30測(cè)量距離的方向一致。顯示器53上相應(yīng)的位置可以根據(jù)該儀器中所存儲(chǔ)的校準(zhǔn) 參數(shù)來(lái)計(jì)算，或者可以計(jì)算一次然后永久地將其存儲(chǔ)在儀器中，例如存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)54上的 非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中。 使用上述的方法、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、瞄準(zhǔn)儀和計(jì)算機(jī)程序也可以校準(zhǔn)取景相機(jī)18。由 于投影中心的位置可以視為只是模型中的一組參數(shù)，所以，光路不直的實(shí)際情況不要求對(duì) 該校準(zhǔn)方法進(jìn)行修正。 在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)更詳細(xì)的模型被用于相機(jī)的畸變問(wèn)題，其中，也使用高階 的禾口/或非徑向?qū)虪柕捻?xiàng)。Luhma皿，Thomas :"Nahbereichsphotogrammetrie :Gr皿dlagen， Methoden undAnwendungen"， Heidelberg, Germany,2000， ISBN 3-87907-321_X， PP. 119-122中描述了上述模型的相應(yīng)修正。 根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的方法，可以使用校準(zhǔn)了的攝像測(cè)距儀11來(lái)提供 為此，存儲(chǔ)器112中存儲(chǔ)著用于實(shí)施所述方法的指令，其中，這些指令由處理器 113來(lái)執(zhí)行。 首先，用戶(hù)134在希望的位置上裝好攝像測(cè)距儀ll，例如，在任意的位置上，或者 在由預(yù)定坐標(biāo)所確定的位置上，并且使其垂直軸處于垂直取向，其中，垂直軸平行于地球的 重力。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，用戶(hù)可以使用光學(xué)鉛錘28。 然后，用戶(hù)134通過(guò)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)54上的存儲(chǔ)器112中的計(jì)算機(jī)程序來(lái)開(kāi)始進(jìn)行測(cè) 量。所執(zhí)行的這些步驟顯示在圖18所示的流程圖中。點(diǎn)劃線左邊的部分顯示了用戶(hù)的操 作，而中間一列顯示了處理器113所進(jìn)行的操作。右邊一列顯示了所述方法中所產(chǎn)生和/ 或所使用的一些數(shù)據(jù)。 所述方法實(shí)質(zhì)上可以被細(xì)分成四個(gè)部分S10到S13，下面的部分S14到S16構(gòu)成第
五部分。 在用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)52或定點(diǎn)設(shè)備114輸入了開(kāi)始命令之后，在S10部分中，處理器 113從存儲(chǔ)器112的非揮發(fā)性部分中獲取校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。 在Sll部分中，處理器獲取表示三維空間中的(全景)投影面的數(shù)據(jù)。該投影面
38是第一圖像傳感器33所獲得的圖像所投影的面。處理器113將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112 中作為投影面數(shù)據(jù)。 在S12部分中，處理器通過(guò)獲取表示目標(biāo)區(qū)的數(shù)據(jù)來(lái)確定要測(cè)量的目標(biāo)區(qū)。然后， 處理器將定義目標(biāo)區(qū)的目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112中。 在S13部分中，處理器113獲取一組像素?cái)?shù)據(jù)，這組像素?cái)?shù)據(jù)由光學(xué)探測(cè)器陣列產(chǎn) 生，它們表示使用探測(cè)器元件陣列(即遠(yuǎn)距離攝像機(jī)19的第一圖像傳感器33)所獲得的至 少一部分目標(biāo)區(qū)的二維圖像。然后，處理器使用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)和投影面數(shù)據(jù)將所述 一組像素?cái)?shù)據(jù)變換為一組投影圖像數(shù)據(jù)，這組投影圖像數(shù)據(jù)表示所述圖像在投影面上的投 影。 一些像素?cái)?shù)據(jù)的獲取和所述變換可以依次進(jìn)行也可以同時(shí)進(jìn)行。 用來(lái)獲取像素?cái)?shù)據(jù)并對(duì)該像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行變換的S13部分可以分成三個(gè)主要操作 確定望遠(yuǎn)鏡單元的一系列取向，在這些取向中將拍攝多個(gè)局部圖像以覆蓋目標(biāo)區(qū)，獲取每 個(gè)局部圖像的像素?cái)?shù)據(jù)并利用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和投影面數(shù)據(jù)將這些像素?cái)?shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù) 據(jù)，該投影圖像數(shù)據(jù)表示由像素?cái)?shù)據(jù)所表示的圖像在投影面上的投影，以及在所拍攝的局 部圖像多于一個(gè)的情形中，確定變換了的像素?cái)?shù)據(jù)的子集，所述變換了的像素?cái)?shù)據(jù)表示通 過(guò)拼合局部圖像所獲得的目標(biāo)區(qū)的(全景)圖像。圖20和圖25中的矩形132顯示了投影 了的局部圖像。 對(duì)于望遠(yuǎn)鏡單元的一系列取向(在這些取向中將拍攝多個(gè)局部圖像以覆蓋目標(biāo) 區(qū))，處理器113根據(jù)目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)(即目標(biāo)區(qū)邊界的邊或角落的方向所對(duì)應(yīng)的水平角和垂 直角)、由成像光學(xué)系統(tǒng)和探測(cè)器陣列33所構(gòu)成的遠(yuǎn)距離攝像機(jī)19的水平和垂直視角、以 及相鄰局部圖像之間的預(yù)定重疊來(lái)確定覆蓋目標(biāo)區(qū)所需要的局部圖像的數(shù)目。在這個(gè)例子 中，確定各水平角之間的最大差異和各垂直角之間的最大差異，并分別與水平視角和垂直 視角進(jìn)行比較。所述差異除以減去了存儲(chǔ)器100中所永久存儲(chǔ)的預(yù)定重疊后的相應(yīng)視角， 就可以計(jì)算出水平和垂直方向上所需要的局部圖像的數(shù)目。對(duì)于完整的全景圖像，水平角 的范圍為400gon，即360° 。 此外，處理器113確定并存儲(chǔ)望遠(yuǎn)鏡單元16的一系列取向，使得在每個(gè)取向中所 拍攝的局部圖像所構(gòu)成的集合覆蓋目標(biāo)區(qū)，而兩個(gè)相鄰局部圖像沿著它們的邊緣重疊一個(gè) 預(yù)定的量，這個(gè)預(yù)定量可以由重疊的像素?cái)?shù)給出并被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112中作為預(yù)定的數(shù)。 例如，第一局部圖像(即第一取向)的選擇使得該局部圖像的左上角與包含攝像機(jī)所看到 的目標(biāo)區(qū)的角落的最小矩形的左上角一致。然后，選擇隨后的取向，使得各局部圖像沿著彎 曲的路徑被拍攝，如圖20所示。如果目標(biāo)區(qū)足夠小的話，那么所述系列圖像可以只包含單 個(gè)局部圖像，從而只有單個(gè)取向。 —般地，獲取像素?cái)?shù)據(jù)并對(duì)像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行變換的操作可以這樣來(lái)進(jìn)行，使得首先 獲取所有的像素?cái)?shù)據(jù)，然后進(jìn)行所有的變換。然而，在這個(gè)例子中，在獲取一個(gè)局部圖像的 像素?cái)?shù)據(jù)之后，所述相應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)在獲取下一個(gè)局部圖像的像素?cái)?shù)據(jù)之前或期間被變換 到投影面上。 獲取一個(gè)局部圖像的像素?cái)?shù)據(jù)的步驟包括，控制驅(qū)動(dòng)器按確定的取向序列連續(xù)地 移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡單元16到所述各個(gè)取向中，從探測(cè)器陣列讀取每個(gè)取向上的像素?cái)?shù)據(jù)。然后將 所述像素?cái)?shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112中。 在這個(gè)例子中，使用一種間接的投影技術(shù)將表示局部圖像的大多數(shù)像素?cái)?shù)據(jù)變換到投影平面上。為此，在投影面為平面或柱面的情形中，用給定數(shù)目的投影圖像像素來(lái)表示 投影圖像，所述投影圖像像素按預(yù)定的排列位于投影面上。 對(duì)探測(cè)器元件陣列所拍攝的圖像或局部圖像的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行變換的步驟包括 (參見(jiàn)圖28)，確定表示投影面的參數(shù)(步驟S18)、將圖像的角落像素直接投影到投影面 上(步驟S19)、以及確定由間接投影得到的投影圖像的投影圖像像素的可視化數(shù)據(jù)(步驟 S20)。 直接投影角落像素的步驟S19包括，確定圖像或者局部圖像的角落像素，確定投 影圖像角落像素在投影面上的位置，該位置通過(guò)方程(2)以及方程(2)之后所提到的步驟 由與所述角落像素相關(guān)的方向來(lái)確定，在本例中，是穿過(guò)儀器坐標(biāo)系原點(diǎn)沿著與各個(gè)角落 像素相關(guān)的方向的射線與投影面的交點(diǎn)。步驟S19還包括將各個(gè)角落像素的可視化數(shù)據(jù)分 配給所得到的投影圖像角落像素。 確定由間接投影得到的投影圖像的投影圖像像素的可視化數(shù)據(jù)的步驟S20包括， 為每個(gè)不是投影圖像角落像素的投影圖像像素確定可視化數(shù)據(jù)，即，使用方程(1)在要投 影的圖像的平面內(nèi)確定某個(gè)位置的坐標(biāo)，利用在確定位置處的像素(或者在確定位置處的 像素及其鄰近像素)的可視化數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算所述位置的可視化數(shù)據(jù)，以及將計(jì)算出的可視化 數(shù)據(jù)分配給投影圖像像素。 下面將進(jìn)一步描述步驟S19到S20的細(xì)節(jié)。 在拍攝了多于一個(gè)局部圖像的情形中，步驟S13還包括對(duì)各個(gè)局部圖像投影進(jìn)行 拼合以獲得由全景圖像數(shù)據(jù)所確定的合并的投影圖像。這個(gè)操作相當(dāng)簡(jiǎn)單，因?yàn)樗械耐?影圖像數(shù)據(jù)都被定義在同一個(gè)投影面上，從而在(局部)投影圖像由投影圖像像素表示的 情形中，投影圖像像素的位置是已知的。局部圖像投影的排列示于圖20和圖25中。如果 局部圖像不重疊，那么，要進(jìn)行拼合的局部圖像投影的局部圖像投影數(shù)據(jù)就被排列在表示 單一圖像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。在存在重疊的情形中，兩個(gè)重疊的局部圖像投影之一中的重疊像 素就被略去。為沒(méi)有被略去的重疊像素所分配的投影圖像像素?cái)?shù)據(jù)就可以是被保留的像素 的投影圖像像素?cái)?shù)據(jù)，或者是重疊像素的像素?cái)?shù)據(jù)的平均。 如果拍攝了多于一個(gè)的圖像以覆蓋目標(biāo)區(qū)，那么在步驟S14中，處理器113利用重 疊的局部圖像投影的重疊像素之間的重疊信息來(lái)調(diào)整投影圖像數(shù)據(jù)。 在步驟S15中，處理器在存儲(chǔ)器112的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)投影圖像(即，投影圖像數(shù) 據(jù))和其它信息作為測(cè)量數(shù)據(jù)。 根據(jù)進(jìn)一步的處理，通過(guò)無(wú)線電模塊61可以將所述投影圖像數(shù)據(jù)和其它信息傳 送到另一個(gè)存儲(chǔ)裝置(例如，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)裝置)中。此外，可以將所述投影圖像數(shù) 據(jù)和其它信息存儲(chǔ)在可移動(dòng)的存儲(chǔ)裝置中，例如存儲(chǔ)在通過(guò)適配器插入控制面板21的 PCMCIA插口中的致密閃存卡(圖中未顯示)中。所述其它信息可以包括，例如校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以 及當(dāng)拍攝圖像時(shí)由角度傳感器24、25和22、23所探測(cè)到的水平角和垂直角Hz和Vz。投影 圖像優(yōu)選也被分解成投影像素。于是，所述投影圖像數(shù)據(jù)包括一組表示投影像素特性的投 影像素?cái)?shù)據(jù)。所述其它信息還可以包括每個(gè)投影像素的方向信息，例如，水平角和垂直角。
可以由處理器使用所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)量工作，或者在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上 (例如在辦公室中)基于所獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)量操作。 在步驟S16中，處理器控制顯示單元53以顯示投影圖像。為此，處理器從投影圖
40像數(shù)據(jù)中產(chǎn)生顯示數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示單元53，顯示單元53顯示相應(yīng)的圖像。
很明顯，在Sll到S13部分中要進(jìn)行的詳細(xì)操作依賴(lài)于投影面的類(lèi)型。因此，下面 將描述用于不同類(lèi)型投影面的詳細(xì)步驟。由于局部圖像投影的拼接對(duì)于所有類(lèi)型的投影面 都是相同的，所以不需要進(jìn)一步說(shuō)明這個(gè)子步驟。 在Sll部分的第一個(gè)步驟中，處理器控制顯示單元52顯示四種投影面中的一種 平面、柱面、球面和任意形狀的面。然后，處理器讀取作為鍵盤(pán)53的輸入或者當(dāng)操作定點(diǎn)設(shè) 備的選擇按鈕(例如鼠標(biāo)按鈕)時(shí)作為定點(diǎn)設(shè)備的位置的選擇數(shù)據(jù)，該選擇數(shù)據(jù)確定四種 類(lèi)型投影面中的一種。在其它實(shí)施例中，或許只有一種投影面可用。在這種情形中，選擇步 驟可以略去。存儲(chǔ)投影面的類(lèi)型作為投影面數(shù)據(jù)的一部分。 下面的步驟根據(jù)選擇的類(lèi)型而不同。為了增強(qiáng)可讀性，對(duì)每種類(lèi)型的投影面分別 描述選擇步驟之后的步驟系列。 圖19顯示了投影面為平面時(shí)的步驟。圖18示意地說(shuō)明了這種情形，其中顯示老 用戶(hù)134攜帶攝像測(cè)距儀11位于目標(biāo)區(qū)之前。 處理器113控制顯示單元53以顯示三種選擇來(lái)輸入定義一個(gè)平面的投影面數(shù)據(jù)， 即，使用鍵盤(pán)52進(jìn)行數(shù)字輸入、通過(guò)無(wú)線電模塊61從遠(yuǎn)程存儲(chǔ)裝置或計(jì)算機(jī)讀取數(shù)據(jù)、或 者通過(guò)測(cè)量定義所述平面的三個(gè)點(diǎn)相對(duì)于測(cè)量?jī)x器ll的位置來(lái)進(jìn)行定義。在任何情形中， 都讀取定義投影平面135的不共線的三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)(參見(jiàn)圖20)。 在讀取了用戶(hù)的相應(yīng)選擇后，處理器113可以從鍵盤(pán)52讀取投影面數(shù)據(jù)(水平角
和垂直角以及與測(cè)量?jī)x器11的距離)并將所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為投影面數(shù)據(jù)。 或者處理器113也可以通過(guò)無(wú)線電模塊61從裝置控制計(jì)算機(jī)21和連線55讀取
數(shù)據(jù)(水平角和垂直角以及與測(cè)量?jī)x器11的距離)并將所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為投影面數(shù)據(jù)。 或者處理器113還可以控制顯示單元53顯示遠(yuǎn)距離攝像機(jī)19當(dāng)前所攝取的圖像
并在定點(diǎn)設(shè)備的選擇元件被操作時(shí)從定點(diǎn)設(shè)備讀取輸入，所述輸入定義了顯示單元53所
顯示的圖像上的位置，即相應(yīng)的像素。在讀取輸入的間隙中，用戶(hù)可以重新調(diào)整望遠(yuǎn)鏡單元
16的取向。因此，通過(guò)在所顯示圖像中選擇合適的點(diǎn)，用戶(hù)可以對(duì)點(diǎn)進(jìn)行選擇。在圖20中，
相應(yīng)的點(diǎn)用參考數(shù)字133來(lái)標(biāo)記。所述圖像點(diǎn)必須不能共線。用戶(hù)最好首先輸入投影圖像
的左下角的點(diǎn)的位置，然后輸入表示投影圖像中的一條垂線的兩個(gè)點(diǎn)的位置。 然后，對(duì)于所述三個(gè)點(diǎn)133中的每個(gè)點(diǎn)，處理器113利用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和方程(2)(包
括方程(2)之后所提到的步驟)來(lái)確定與所述位置相關(guān)的方向(即水平角和垂直角)，其
中，x〃和y〃由使用定點(diǎn)設(shè)備所獲得的坐標(biāo)來(lái)給出。 處理器113然后控制驅(qū)動(dòng)器22和23來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡單元16，使其視軸指向由所確 定的水平角和垂直角所給出的方向。 一旦望遠(yuǎn)鏡單元16達(dá)到所希望的取向，處理器113就 控制距離測(cè)量裝置30來(lái)測(cè)量從距離測(cè)量裝置30到視軸上的對(duì)象的距離，并產(chǎn)生相應(yīng)的距 離信號(hào)。處理單元21(具體說(shuō)是處理器113)接收所述距離信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為距離數(shù)據(jù)。然 后，處理器113將所述與相應(yīng)的水平角和垂直角相關(guān)的距離數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112中作為 各個(gè)點(diǎn)的投影面數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)定義了所述點(diǎn)在儀器坐標(biāo)系中的位置。 接著，在步驟S12中，定義目標(biāo)區(qū)。處理器首先通過(guò)圖形用戶(hù)界面獲取有關(guān)拍攝 400gon的全景還是只拍攝其一部分的信息。 在第一種情形中，處理器113讀取鍵盤(pán)52或定點(diǎn)設(shè)備114輸入的角度數(shù)據(jù)，該角
41度數(shù)據(jù)定義了全景圖像的中心在垂直方向的位置。此外，處理器113通過(guò)從鍵盤(pán)52上讀取 相應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)讀取全景圖像的高度，所述數(shù)據(jù)表示全景圖像邊界的垂直位置，或者表示垂 直方向上的至少一個(gè)邊界或中心以及高度。處理器113將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112中作 為目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)。 在第二種情形中，獲得至少兩個(gè)通常是四個(gè)角落點(diǎn)，其獲得方式與定義投影面的 所述點(diǎn)133的情形相同，其中不需要獲得距離數(shù)據(jù)。如果目標(biāo)區(qū)具有矩形截面，那么只需要 確定兩個(gè)點(diǎn)(在圖20中的左下角落點(diǎn)130和右上角落點(diǎn)131)，因?yàn)槠渌鼉蓚€(gè)點(diǎn)可以通過(guò)幾 何計(jì)算來(lái)獲得。在四個(gè)點(diǎn)的情形中，具有水平角的最大絕對(duì)差值的點(diǎn)定義全景圖像的水平 角及其水平角位置，具有垂直角的最大絕對(duì)差值的點(diǎn)定義全景圖像的高度及其垂直位置。 然后將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112中作為目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)。 對(duì)于由投影圖像像素來(lái)定義投影圖像的情形，處理器113讀取一個(gè)比例因子，該 比例因子定義了目標(biāo)區(qū)單位長(zhǎng)度(例如，每米)上的投影圖像的像素?cái)?shù)。
為此，首先確定最適宜的比例因子。處理器計(jì)算沿著與投影平面正交的方向從投 影面到儀器的距離D。rth。以及比率 其中，f表示成像光學(xué)系統(tǒng)的焦距。f的值被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
處理器計(jì)算并存儲(chǔ)最適宜的比例因子 1 <formula>formula see original document page 42</formula> 其中，lpiMl表示探測(cè)器陣列中的探測(cè)器元件(即所拍攝圖像中的像素)的長(zhǎng)度。 使用這個(gè)比例因子可以確保對(duì)于儀器和對(duì)象平面之間的最小距離使用相機(jī)的最大分辨率。 增加這個(gè)值是不可取的，因?yàn)椴荒苁狗直媛试黾?。減小所述比例因子可以導(dǎo)致精確度的減 小。 處理器113控制顯示單元53來(lái)顯示理想的比例因子，并通過(guò)鍵盤(pán)52或圖形用戶(hù) 界面讀取確認(rèn)信息或者是不同的比例因子。 對(duì)于平面投影面的情形，圖21到圖23更詳細(xì)地顯示了步驟S18到S20，這些步驟 用來(lái)確定表示投影面的參數(shù)以及將一個(gè)局部圖像的像素?cái)?shù)據(jù)變換為相應(yīng)的局部圖像投影 數(shù)據(jù)。 首先，在步驟S21到S27中，使用定義上述至少三個(gè)點(diǎn)的投影面數(shù)據(jù)來(lái)獲得投影面 的表示(cf 圖36)。 在步驟S21中，處理器113確定用來(lái)定義投影圖像的左下角的第一個(gè)點(diǎn)和用來(lái)定 義最好是投影圖像中的一條垂線的其它兩個(gè)點(diǎn)。 在步驟S22中，處理器113計(jì)算所有這三個(gè)點(diǎn)在儀器坐標(biāo)系中的垂直角Vz和水平 角Hz。 在步驟S23中，處理器113計(jì)算三個(gè)相應(yīng)的投影點(diǎn)在儀器坐標(biāo)系中的笛卡兒坐標(biāo)， 這些坐標(biāo)表示一些射線與投影面的交點(diǎn)，其中這些射線具有與步驟S21中所確定的點(diǎn)相關(guān) 的所計(jì)算出的水平角和垂直角Hz和Vz。 在步驟S24中，處理器113計(jì)算儀器坐標(biāo)系中的第一矢量，該矢量連接著步驟S23中的第二和第三投影點(diǎn)。 然后，在步驟S25中，處理器113計(jì)算第二矢量，該矢量與第一矢量正交并位于投 影平面內(nèi)。為此，可以使用第一矢量和連接第一投影點(diǎn)與第二和第三投影點(diǎn)之一的矢量的 矢量積。 在步驟S26中，處理器113通過(guò)將所述坐標(biāo)除以這些矢量的長(zhǎng)度將第一和第二矢 量縮放到長(zhǎng)度為1，以獲得單位矢量E2和E工的坐標(biāo)。于是投影平面的參數(shù)表示為
Rab = a E,b E2+RUL 在儀器坐標(biāo)系中，其中IV表示到投影面上對(duì)應(yīng)著所述第一個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)的矢量，a和b 為任意實(shí)數(shù)，Rab為到投影面內(nèi)由參數(shù)a和b (可以被認(rèn)為是投影平面內(nèi)的點(diǎn)Rab的坐標(biāo)(a， b))所定義的點(diǎn)的矢量。 在步驟S27中，處理器101將所述第一個(gè)點(diǎn)和所述兩個(gè)單位矢量的笛卡兒坐標(biāo)存 儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112中。 使用投影圖像像素來(lái)表示投影圖像，投影圖像像素由所希望的分辨率(即上述讀 取的比例因子)來(lái)確定。在本例中，使用投影平面上的矩形陣列中的方形像素(參見(jiàn)圖24)。 為每個(gè)投影圖像像素Ui,.分配一個(gè)位置，該位置由方程(3)給出尺.
一 A +丄五？ +《〃
yv 1 a/ 2 〖〃' 其中，i = 1， ... ，N， j = 1， ... ，M，為非負(fù)整數(shù)，N和M表示投影圖像的水平方向 和垂直方向上的像素的最大數(shù)目。因此，使用上述表示，a二i/N，b二 j/M。下文中，像素或 者投影像素的位置意味著其幾何中心的位置。 圖24中顯示了所述投影，該圖在左邊示意地顯示了所拍攝的局部圖像，在右邊顯 示了局部圖像投影。每個(gè)圖像都由顯示為方形的像素構(gòu)成。 直接投影角落像素Q， . . . ， C4的步驟S19包括，確定圖像或局部圖像的角落像素， 確定投影面上的投影圖像角落像素的位置，該位置通過(guò)方程(2)(包括方程(2)之后提到的 步驟)由與所述角落像素相關(guān)的方向來(lái)定義。如果對(duì)于矩形投影圖像當(dāng)前只確定了兩個(gè)角 落像素，那么確定另外兩個(gè)角落像素，這兩個(gè)角落像素是由已經(jīng)獲得的角落像素所確定的 矩形的角落。因此，在任何情形中都有四個(gè)角落像素。圖21顯示了用于每個(gè)角落像素的步 驟S19的子步驟。處理器113在兩個(gè)步驟中對(duì)每個(gè)角落像素計(jì)算投影圖像角落像素的位置 坐標(biāo)。 在步驟S28中，處理器113使用圖像平面內(nèi)各個(gè)角落像素的坐標(biāo)以及方程(2)(包 括在方程(2)之后的段落中提到的步驟)，即一些校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以及基于校準(zhǔn)模型產(chǎn)生的方程， 來(lái)計(jì)算與各個(gè)角落像素相關(guān)的水平角和垂直角Hz和Vz。這些角度定義了與目標(biāo)區(qū)的邊相 對(duì)應(yīng)的角落方向。 在步驟S29中，處理器113確定始于儀器坐標(biāo)系原點(diǎn)并具有由角度Hz和Vz定義 的方向的射線與投影面的交點(diǎn)的坐標(biāo)。這些坐標(biāo)確定了角落像素的投影，即各個(gè)投影圖像 所述射線可以由下面的方程來(lái)表示 'cos(Z/z)sin(Kz)、= c
<formula>formula see original document page 43</formula>
其中，R是一個(gè)矢量，該矢量指向與儀器坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離為c(c為任意實(shí)數(shù))的 直線上的一個(gè)點(diǎn)。如上所述，所述平面可以表示為
<formula>formula see original document page 44</formula>
通過(guò)使上述方程的左邊都相等，對(duì)于給定的角度Hz和Vz，對(duì)于a、b和c可以獲得 三個(gè)方程，使用標(biāo)準(zhǔn)的公式可以解出這些方程。通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算a、 b和c的指令可以在計(jì) 算機(jī)程序中表示所述的解。 在步驟S30中，處理器113將各個(gè)角落像素的可視化數(shù)據(jù)分配給所得到的投影圖 像角落像素P&，... ，PC4。 因此，投影圖像角落像素由a和b的值(即分別對(duì)應(yīng)i、j)和相關(guān)的可視化數(shù)據(jù)來(lái) 定義。 對(duì)于每個(gè)不是投影圖像角落像素的投影圖像像素可以進(jìn)行步驟S20中的間接投 影。由于投影圖像像素的排列完全覆蓋了投影圖像區(qū)而沒(méi)有重疊，所以使用間接投影可以 避免投影面中像素的直接投影的重疊所導(dǎo)致的問(wèn)題。 圖23中更詳細(xì)地顯示了處理這些投影圖像像素中的每個(gè)投影圖像像素的步驟。
在步驟S30中，對(duì)于投影圖像像素PUij的給定位置Rij，處理器使用方程(3)計(jì)算 儀器坐標(biāo)系中相應(yīng)的坐標(biāo)。 在步驟S31中，處理器113使用所計(jì)算出的儀器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和方程(1)來(lái)確 定與投影圖像像素相對(duì)應(yīng)的圖像平面內(nèi)的位置。為此，處理器113從計(jì)算出的坐標(biāo)計(jì)算水 平角和垂直角Hz和Vz，然后使用方程(1)從所獲得的值計(jì)算圖像平面內(nèi)的坐標(biāo)。在這個(gè)計(jì) 算過(guò)程中也使用了 一些校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。 在步驟S32中，處理器確定所計(jì)算出的位置的可視化信息。所述可視化信息將被 分配給像素PUij。為此，處理器113在最靠近所計(jì)算出的位置的所攝圖像的像素(在圖24 中用帶陰影的方塊表示)之間進(jìn)行可視化數(shù)據(jù)的雙線性插值。雙線性插值在本領(lǐng)域中是眾 所周知的。Sections in Press (章節(jié)待出版)，W. H. ， et al. :N聽(tīng)rical Recipes in C(C 語(yǔ)言中的數(shù)值方法)，2nd edition, 1992， ISBN 0-521-43108-5， pp. 123-124或者Luhmann， T. :Nahbereichsphotogrammetrie， Heidelberg ;Wichmann，2000， ISBN3_87907_321_X， pp. 385-386描述了雙線性插值，并通過(guò)引述被納入這里。如果可視化信息為例如RGB通道 編碼的彩色信息，那么，對(duì)每個(gè)通道R、 G和B進(jìn)行插值。 在步驟S33中，處理器113將計(jì)算出的可視化數(shù)據(jù)分配給i和j，并存儲(chǔ)所述可視 化數(shù)據(jù)，使得所述可視化數(shù)據(jù)以及i和j表示投影圖像數(shù)據(jù)。 然后，拼接局部圖像以形成全景圖像。為此，除了最右邊和最下邊的局部圖像外，
對(duì)于其它所有的局部圖像，略去每個(gè)局部圖像中右邊和下邊重疊區(qū)中的像素。 在下一個(gè)步驟S14中，處理器113使用被略去像素的信息在重疊區(qū)中進(jìn)行局部圖
像投影數(shù)據(jù)的輻射調(diào)整(radiometric adjustment)。具體說(shuō)，處理器對(duì)與同一位置相對(duì)應(yīng)
的局部投影圖像的像素的強(qiáng)度進(jìn)行比較。然后，處理器調(diào)整一個(gè)局部圖像的強(qiáng)度，如果使用
了曲折的序列，那么調(diào)整所述路徑上的下一個(gè)投影圖像，通過(guò)乘以比例因子對(duì)所有像素進(jìn)
行調(diào)整，使得重疊區(qū)中的強(qiáng)度一致。 在步驟S15中，所得到的投影圖像像素?cái)?shù)據(jù)被存儲(chǔ)起來(lái)作為投影圖像數(shù)據(jù)。在這 個(gè)步驟中，也存儲(chǔ)其它的數(shù)據(jù)，例如，投影面數(shù)據(jù)和/或拍攝圖像或局部圖像時(shí)所使用的水平角和垂直角。 在步驟S16中，處理器113控制顯示單元53以基于投影圖像數(shù)據(jù)顯示圖像。
或者，用戶(hù)可以選擇柱面作為投影面。這一點(diǎn)顯示在圖25中，其中，柱面用參考數(shù) 字136來(lái)標(biāo)記。 假設(shè)柱面的軸是垂直的(即平行于儀器的垂直軸)并且穿過(guò)儀器坐標(biāo)系的原點(diǎn)。 因此它就是儀器坐標(biāo)系的z軸。為了投影到柱面上，柱面上的位置由沿著圓周方向的x坐 標(biāo)和沿著柱軸因而垂直于x方向的y坐標(biāo)來(lái)定義。 投影圖像的像素構(gòu)成了矩形陣列，所述像素的幾何中心在x和y方向上是等距的。 像素的這種排列允許在顯示單元53上進(jìn)行簡(jiǎn)單的顯示，因?yàn)橥队皥D像像素在平面顯示單 元53上的顯示對(duì)應(yīng)著在平面上展開(kāi)柱面。 接著，在步驟S12中，必須定義目標(biāo)區(qū)。處理器113首先通過(guò)圖形用戶(hù)界面獲取是 拍攝全景圖像還是只拍攝一部分圖像的信息。 在第一種情形中，處理器113讀取鍵盤(pán)52或定點(diǎn)設(shè)備輸入的角度數(shù)據(jù)，該角度數(shù) 據(jù)定義了全景圖像的在垂直方向上的中心的位置。此外，處理器113通過(guò)從鍵盤(pán)52上讀取 相應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)讀取全景圖像的高度，所述數(shù)據(jù)表示全景圖像邊界的垂直位置，或者表示垂 直方向上的至少一個(gè)邊界或中心以及高度。處理器113將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中作為目 標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)。 在第二種情形中，在向平面投影的情形中獲取四個(gè)角落點(diǎn)。水平角具有最大絕對(duì)
差值的點(diǎn)定義全景圖像的水平角及其水平角位置，垂直角具有最大絕對(duì)差值的點(diǎn)定義全景
圖像的高度及其垂直位置。然后將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112中作為目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)。 在步驟S18中，對(duì)于投影面為柱面的情形，為了用投影像素來(lái)定義投影圖像，處理
器113讀取比例因子，該比例因子定義了水平方向上單位角度(例如每?；蛎縢on)中局部
圖像投影的像素?cái)?shù)與水平方向上單位角度(例如每。或每gon)中由探測(cè)器陣列所拍攝的
圖像的像素?cái)?shù)(該數(shù)目依賴(lài)于成像光學(xué)系統(tǒng)和探測(cè)器元件并且是已知的)之比。 此外，處理器113通過(guò)用所述比例因子乘以單位角度(例如每gon)中在水平方向
上的像素?cái)?shù)(該數(shù)目由單位角度中探測(cè)器元件的相應(yīng)數(shù)目給出)來(lái)計(jì)算一個(gè)因子q，該因子
為單位角度(在本例中為每gon)中投影圖像的像素?cái)?shù)。此外，處理器以投影圖像的像素為
單位計(jì)算并存儲(chǔ)投影面(即柱面)的半徑RDan : 在步驟S19中，對(duì)于柱形投影面的情形，處理器113將所拍攝的圖像的所有四個(gè)角 落像素直接投影到投影面上。對(duì)于每個(gè)角落像素來(lái)說(shuō)，所述步驟包括圖26中所顯示的那些 步驟。 步驟S34和S36對(duì)應(yīng)著平面投影面情形中的步驟S28和S30，因此就不再具體地定 義這些步驟了。 然而，在步驟S35中(該步驟類(lèi)似于步驟S29)，處理器113確定射線與投影面的交 點(diǎn)的坐標(biāo)，其中該射線始于投影中心的原點(diǎn)并沿著由步驟S34中所計(jì)算出來(lái)的水平角和垂 直角Hz和Vz所給出的方向延伸。更詳細(xì)地說(shuō)，處理器113使用下面的公式以投影圖像的 像素為單位計(jì)算各個(gè)角落像素的x坐標(biāo)xpan :
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與其它類(lèi)型表面的情形一樣，獲取投影圖像。 在數(shù)字地形模型的情形中，到任意形狀表面的投影會(huì)在數(shù)字地形模型(即投影 面)上的平行投影中產(chǎn)生所攝圖像(其顯示了目標(biāo)區(qū))的正交投影。在所攝圖像或者在所 攝局部圖像之一中看不見(jiàn)的地形部分在投影圖像中產(chǎn)生空區(qū)域，并且可以用任何希望的顏 色或者亮度(例如黑色)來(lái)顯示。 作為進(jìn)一步的測(cè)量操作，例如，可以在投影圖像中測(cè)量距離，尤其是在使用投影面 的情形中。相應(yīng)的步驟包括這樣的操作，即，在顯示出來(lái)的投影圖像中讀取由定點(diǎn)設(shè)備選擇 的兩個(gè)位置，確定與投影圖像中所選擇的點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的儀器坐標(biāo)系中的點(diǎn)之間距離，并在顯 示單元53上顯示所確定的距離。為此，當(dāng)例如通過(guò)按下鼠標(biāo)按鈕給出選擇信號(hào)時(shí)，處理器 113讀取定點(diǎn)設(shè)備的位置，并確定在投影平面中的坐標(biāo)(a， b)。然后，處理器使用方程(3) 計(jì)算所選擇的每個(gè)點(diǎn)的笛卡兒坐標(biāo)。最后，處理器使用本技術(shù)中眾所周知的標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算 所述點(diǎn)之間的線段長(zhǎng)度，在存儲(chǔ)器112中存儲(chǔ)所述長(zhǎng)度，并在顯示單元53上在投影圖像中 顯示所述長(zhǎng)度作為附加的數(shù)據(jù)。 具體說(shuō)，在投影面為平面的情形中，測(cè)量操作也可以包括在所顯示的投影圖像中 讀取由定點(diǎn)設(shè)備所選擇的三個(gè)位置，確定由所述投影圖像中的相應(yīng)點(diǎn)所確定的兩條線之間 的夾角，在顯示單元53上顯示所確定的夾角。首先，處理器113將所顯示的投影圖像中的 位置(例如a和b)變換為儀器坐標(biāo)系中的笛卡兒坐標(biāo)。然后，處理器確定兩個(gè)矢量，這兩 個(gè)矢量始于儀器坐標(biāo)系中的同一點(diǎn)，該點(diǎn)與所選擇的點(diǎn)之一相對(duì)應(yīng)，這兩個(gè)矢量止于儀器 坐標(biāo)系中與所選擇的點(diǎn)中剩下的點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。使用標(biāo)準(zhǔn)公式，處理器113計(jì)算所述兩條 線之間的夾角。 此外，在投影面137是基于數(shù)字地形模型定義的任意形狀的表面的情形中(參考 圖28)，可以使用所述儀器為所述模型提供其它的點(diǎn)。為此，用戶(hù)使用定點(diǎn)設(shè)備在投影圖像 中選擇一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)將構(gòu)成數(shù)字地形模型的另一個(gè)點(diǎn)。處理器113通過(guò)讀取進(jìn)行選擇操作 時(shí)由定點(diǎn)設(shè)備所指向的位置在所顯示的投影圖像中獲得所選擇的點(diǎn)PS的位置數(shù)據(jù)。然后， 處理器根據(jù)方程(2)以及方程(2)之后的段落中所提到的步驟計(jì)算儀器坐標(biāo)系中的一條射 線L以及這條射線與投影面的交點(diǎn)的坐標(biāo)。這些坐標(biāo)表示能夠用于定義數(shù)字地形模型的另 一個(gè)點(diǎn)。 或者，根據(jù)方程(2)以及方程(2)之后的段落中所提到的步驟確定了水平角和垂 直角之后，處理器113通過(guò)相應(yīng)地控制驅(qū)動(dòng)器22和23使望遠(yuǎn)鏡單元16的視軸指向所計(jì)算出的方向。然后，處理器控制距離測(cè)量裝置30來(lái)測(cè)量到與所選擇的點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的地形中的那 個(gè)點(diǎn)的距離，并將這個(gè)距離和相應(yīng)的水平角和垂直角或者等價(jià)的笛卡兒坐標(biāo)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器 112中作為數(shù)字地形模型中的另一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。 圖29中顯示了本發(fā)明的第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例所述的具有望遠(yuǎn)鏡單元16'的攝像測(cè) 距儀ll'。所述望遠(yuǎn)鏡單元16'不同于上述的望遠(yuǎn)鏡單元16。此外，裝置控制計(jì)算機(jī)51 和存儲(chǔ)器112中所存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序不同于第一個(gè)例子中的攝像測(cè)距儀11中的那些程序。
它包括由與第一個(gè)示范性實(shí)施例相同的物鏡31所構(gòu)成的望遠(yuǎn)鏡89、聚焦透鏡91、 反像棱鏡(reversing prism)92、十字叉絲93以及目鏡94。通過(guò)沿著望遠(yuǎn)鏡的光軸移動(dòng)聚 焦透鏡91，圖像被聚焦在十字叉絲93上，如圖29中的箭頭所指示的。望遠(yuǎn)鏡用于觀察目 標(biāo)。 望遠(yuǎn)鏡單元16'中的另一個(gè)裝置由跟蹤裝置或者跟蹤器構(gòu)成，所述跟蹤器用來(lái)自 動(dòng)盯住位于目標(biāo)點(diǎn)的反射器并在它從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)跟蹤它。跟蹤器包括，發(fā)射 器，它能發(fā)射一束窄光束；物鏡31，所述光束沿著傳播方向穿過(guò)物鏡31，在目標(biāo)上反射后沿 著接收方向再穿過(guò)物鏡31 ;接收光學(xué)系統(tǒng)；接收器95，它探測(cè)由目標(biāo)反射回來(lái)并由接收光 學(xué)系統(tǒng)聚焦到它上面的光束的位置；以及閉環(huán)控制系統(tǒng)，它引導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡單元16'或者照準(zhǔn) 儀12，使得由目標(biāo)反射回來(lái)的光束的位置在接收器95上保持恒定。 更精確地說(shuō)，跟蹤器中的發(fā)射器包括用于發(fā)射光學(xué)輻射(優(yōu)選為紅外輻射)的輻 射源96 (例如激光二極管)以及傳輸光學(xué)系統(tǒng)，所述傳輸光學(xué)系統(tǒng)包括第一準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng) 97和棱鏡98，來(lái)自輻射源96并經(jīng)過(guò)第一準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)97準(zhǔn)直后的光束在所述棱鏡的傾斜 面上反射到物鏡31的光軸方向上。接收光學(xué)系統(tǒng)由分束棱鏡99和第二準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)100 構(gòu)成。最后，接收器95包括幾個(gè)對(duì)來(lái)自所述發(fā)射器的輻射敏感的探測(cè)元件。對(duì)于接收器 95，可以使用例如象限二極管(quadrant diode)或者相機(jī)電路。 跟蹤器中的發(fā)射器發(fā)射光束，所述光束由輻射源96發(fā)射，由第一準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)97 進(jìn)行準(zhǔn)直，由棱鏡98偏轉(zhuǎn)到物鏡31的光軸上，所述光束穿過(guò)物鏡的中心后發(fā)射到目標(biāo)上。 所述光束由目標(biāo)(例如三面鏡或三面反射鏡)反射回測(cè)距儀，然后再穿過(guò)物鏡31進(jìn)入望遠(yuǎn) 鏡單元16'。如果與目標(biāo)的距離足夠大，那么開(kāi)始時(shí)很窄的光束在往返目標(biāo)的路上會(huì)變得 如此之寬以至于光束在返回時(shí)會(huì)覆蓋物鏡31的整個(gè)直徑，使得一部分沒(méi)有照射到棱鏡98 的光束會(huì)通過(guò)二色鏡101。選擇由發(fā)射器所發(fā)射的光束的波長(zhǎng)，使得光束可以通過(guò)二色鏡 101而沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的反射，從而所述二色鏡實(shí)際上對(duì)所述光束沒(méi)有影響。通過(guò)了二色鏡101 的光束然后進(jìn)入分束棱鏡99。分束棱鏡的分束層有選擇地在發(fā)射器所發(fā)射的輻射的波長(zhǎng) 上進(jìn)行反射，使得它可以使所述進(jìn)入分束棱鏡99的光束偏轉(zhuǎn)到第二準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)100的方 向上，但允許可見(jiàn)光通過(guò)。第二準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)ioo將來(lái)自發(fā)射器并由目標(biāo)進(jìn)行了反射的光 束聚焦到跟蹤器中的接收器95上。如果目標(biāo)圖像在接收器95上的位置偏離了預(yù)定的位置 (例如中心)，那么，跟蹤器提供與這種偏離的量和方向相關(guān)的信號(hào)到裝置控制計(jì)算機(jī)(圖 3中未顯示)，裝置控制計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器以便轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡單元16'(連同照準(zhǔn)儀12，如果 要求的話)，使得接收器95上的圖像再次處于預(yù)定的位置上，在這個(gè)例子中該位置為中心。
此外，在望遠(yuǎn)鏡單元16'中提供取景相機(jī)102。取景相機(jī)102包括相機(jī)物鏡103 和圖像傳感器104。圖像傳感器104的信號(hào)由圖像處理電路105來(lái)處理，圖像處理電路105 與裝置控制計(jì)算機(jī)51相連接。取景相機(jī)102可以用來(lái)更加容易地發(fā)現(xiàn)要測(cè)量的目標(biāo)。可
48以使用與第一個(gè)示范性實(shí)施例中所描述的同樣的方法來(lái)校準(zhǔn)取景相機(jī)102，因?yàn)獒樋紫鄼C(jī)模型的投影中心的原則上相對(duì)于垂直軸來(lái)說(shuō)可以是任意的。 通過(guò)將輻射投射到目標(biāo)上并接收由目標(biāo)反射回來(lái)的輻射，距離測(cè)量裝置106可以測(cè)量從目標(biāo)到測(cè)距儀的距離。距離測(cè)量裝置106由望遠(yuǎn)鏡的部件以及其它部件構(gòu)成。紅外光源(例如，激光二極管，圖29中沒(méi)有明確地顯示)在預(yù)定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)以脈沖方式發(fā)射紅外輻射，在經(jīng)過(guò)傳輸/接收光學(xué)系統(tǒng)107聚焦后，紅外輻射被導(dǎo)向棱鏡108的表面，棱鏡108的表面可以對(duì)來(lái)自紅外光源的光進(jìn)行反射，并將其從那里導(dǎo)向二色鏡IOI，二色鏡101反射距離測(cè)量裝置106中的紅外光源所發(fā)射的紅外光，所以，可以使紅外光偏轉(zhuǎn)到物鏡31上。紅外光源和傳輸/接收光學(xué)系統(tǒng)107的排列和構(gòu)成要使紅外光源所發(fā)射的光束沿著距離測(cè)量裝置106的光路聚焦在離物鏡31 —定距離處，該距離就是物鏡31的聚距(focalwidth)，因此，可以從物鏡31發(fā)射出準(zhǔn)平行的光束，然后，所述光束投射到目標(biāo)上，諸如投射到反射鏡(例如三面鏡)或者也可以是自然目標(biāo)(例如房子的墻)上。反射光束沿著同樣的路徑從目標(biāo)反射回來(lái)，穿過(guò)物鏡31、二色鏡101和棱鏡98的表面108，回到傳輸/接收光學(xué)系統(tǒng)107，傳輸/接收光學(xué)系統(tǒng)107將所述光束聚焦到距離測(cè)量裝置106的接收元件(圖29中沒(méi)有顯示)上，接收元件用來(lái)探測(cè)輻射。然后，從脈沖在發(fā)射和接收期間的傳輸時(shí)間可以確定到目標(biāo)的距離，所述傳輸時(shí)間通過(guò)相應(yīng)的電路來(lái)確定。由于光束沿著物鏡31的光軸進(jìn)行發(fā)射，所以，可以確定到望遠(yuǎn)鏡所看到的目標(biāo)的在光軸上的距離。
所述其它部件對(duì)應(yīng)著第一示范性實(shí)施例中的那些部件，對(duì)于相應(yīng)的部件，使用同樣的參考符號(hào)。此外，在第一示范性實(shí)施例的描述中對(duì)這些部件的說(shuō)明也適用于這個(gè)示范性實(shí)施例。 —般地，可以使用與上述同樣的方法以及使用取景相機(jī)替代望遠(yuǎn)鏡19來(lái)校準(zhǔn)所述儀器。 可以以與上述相同的方法來(lái)產(chǎn)生投影圖像。 此外，如圖31所示，可以使用反射臺(tái)120，反射臺(tái)120包括遙控單元121和安裝在柱子123上的反射器122。 遙控單元121包括顯示單元、圖形輸入板以及相應(yīng)的作為定點(diǎn)設(shè)備的筆、和控制部分?；蛘?，它可以包括觸摸屏和筆作為顯示器和定點(diǎn)設(shè)備以替代所述顯示單元、圖形輸入板和相應(yīng)的筆。所述控制部分具有適合于與攝像測(cè)距儀ll'的無(wú)線電模塊61—起工作的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口。具體說(shuō)，所述控制部分可以通過(guò)無(wú)線連接來(lái)接收投影圖像數(shù)據(jù)并在顯示單元上顯示相應(yīng)的圖像。此外，如果用戶(hù)使用所述筆在輸入板上觸及一個(gè)點(diǎn)，那么，控制部分可以從輸入板獲得位置信息?？刂撇糠挚梢酝ㄟ^(guò)無(wú)線連接將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌z像測(cè)距儀11'(具體說(shuō)是計(jì)算機(jī)54)，使得計(jì)算機(jī)54和遙控單元121可以被視為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選示范性實(shí)施例所述的處理單元。 對(duì)于測(cè)量來(lái)說(shuō)，用戶(hù)可以使用處于遙控模式的攝像測(cè)距儀11'，其中所述儀器由反射臺(tái)120來(lái)控制。根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例所述的下面的方法特別適合于要監(jiān)視至少一個(gè)通常是數(shù)個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的情形。 首先，如第一實(shí)施例中所述的那樣，產(chǎn)生目標(biāo)區(qū)的投影圖像。 為了更好地概覽測(cè)量目標(biāo)，可以在投影圖像中標(biāo)出要測(cè)量的(即要監(jiān)視的)點(diǎn)和已經(jīng)測(cè)量過(guò)的(即監(jiān)視過(guò)的)點(diǎn)。通過(guò)無(wú)線接口在所述儀器和操作單元之間傳輸任何控制命令、信號(hào)和數(shù)據(jù)。相應(yīng)的步驟示于圖30。 在產(chǎn)生并顯示了投影圖像之后，在步驟S41中，處理器113讀取要測(cè)量的點(diǎn)的坐標(biāo)。處理器113可以從鍵盤(pán)、從存儲(chǔ)介質(zhì)(即插入操作板21上的PCMCIA插口中的致密閃存卡)、或者通過(guò)無(wú)線電模塊61來(lái)讀取這些坐標(biāo)，并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112中。
在步驟S42中，處理器113計(jì)算與要測(cè)量的點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的投影圖像數(shù)據(jù)(即投影圖像像素的位置)，并控制顯示單元53和遙控單元121的顯示單元以在投影圖像中顯示要測(cè)量的點(diǎn)的第一標(biāo)記124。處理器113還控制顯示單元來(lái)顯示連接這些點(diǎn)的多邊形。
處理器113控制儀器中的裝置控制計(jì)算機(jī)51以工作在監(jiān)視模式中，就是說(shuō)，自動(dòng)控制所述儀器，使其使用跟蹤裝置來(lái)跟蹤反射臺(tái)120中的反射器122。此時(shí)，用戶(hù)將反射臺(tái)120移動(dòng)到要監(jiān)視的位置處，同時(shí)在反射器控制單元121的顯示單元上監(jiān)視他的位置。所述控制單元自動(dòng)將望遠(yuǎn)鏡單元16'移動(dòng)到反射器122的方向上。 在步驟S43中，一旦用戶(hù)操作某個(gè)操作元件在遙控單元121上顯示他已經(jīng)完成了
所述點(diǎn)的測(cè)量(即監(jiān)視)，處理器113就從例如鍵盤(pán)讀取用戶(hù)的測(cè)量命令輸入，并控制所述
儀器去測(cè)量水平角和垂直角以及反射器122和儀器之間的距離，產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)并將這些
信號(hào)發(fā)送到處理器113中。處理器113將這些信號(hào)變換為數(shù)據(jù)并控制顯示單元53和遙控
單元121的顯示器顯示所測(cè)量到的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器112中。 然后，用戶(hù)可以將反射臺(tái)120移動(dòng)到更靠近要監(jiān)視的下一個(gè)點(diǎn)的位置上并重復(fù)所 可以重復(fù)進(jìn)行這個(gè)過(guò)程，直到反射臺(tái)120在給定誤差范圍內(nèi)達(dá)到了要監(jiān)視的點(diǎn)。由于可以顯示所述點(diǎn)和所述反射臺(tái)，所以只需要很少幾個(gè)循環(huán)。為了確定何時(shí)達(dá)到了所希望的精確度，處理器113將實(shí)際測(cè)量到的水平角和垂直角以及測(cè)量到的距離與相應(yīng)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。 如果所述角度和距離數(shù)據(jù)的差異小于預(yù)定的最大誤差，那么在步驟S44中，處理器113顯示第二標(biāo)記125而不是第一標(biāo)記124。所述第二標(biāo)記表示所述點(diǎn)已經(jīng)被監(jiān)視。
在另一個(gè)應(yīng)用中，圖像被用來(lái)至少近似地將望遠(yuǎn)鏡單元16'導(dǎo)向反射臺(tái)120(參見(jiàn)圖32和圖33)。 為此，也使用上述反射臺(tái)120。 選用柱面作為投影面。然后，和上述一樣產(chǎn)生目標(biāo)區(qū)的全景圖像投影，并將其傳輸?shù)竭b控單元121。 在步驟S45中，處理器獲取所顯示的投影圖像中的參考點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。用戶(hù)沿著連接反射臺(tái)120和儀器11'的直線觀察目標(biāo)區(qū)中的目標(biāo)點(diǎn)126。然后，用戶(hù)使用定點(diǎn)設(shè)備在投影圖像中選擇所選定的目標(biāo)點(diǎn)。當(dāng)定點(diǎn)設(shè)備被操作時(shí)，處理器113讀取定點(diǎn)設(shè)備的位置。 在步驟S46中，處理器113由所述位置數(shù)據(jù)計(jì)算與該位置相對(duì)應(yīng)的水平角和垂直角Hz禾口 Vz。 在步驟S47中，處理器113以水平角和垂直角的形式確定反射臺(tái)相對(duì)于所述儀器
的大致坐落方向。 Hzreflect。r = 180° -Hz Vzreflect。r = 180° -Vz
然后，處理器控制驅(qū)動(dòng)器將望遠(yuǎn)鏡單元移動(dòng)到由所計(jì)算出的水平角和垂直角
HzreflertOT和VzreflertOT所確定的取向。 此時(shí)，從所確定的望遠(yuǎn)鏡單元16'的取向開(kāi)始，用戶(hù)可以進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)量作業(yè)。
盡管結(jié)合某些示范性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但很明顯，對(duì)那些熟悉本技術(shù)的人員來(lái)說(shuō)，可以進(jìn)行許多選擇、修飾和改變。因此，這里所闡述本發(fā)明的示范性實(shí)施例只是用于說(shuō)明的，在任何意義上都不是用于限制的?？梢赃M(jìn)行各種改變而不偏離由下述權(quán)利要求書(shū)所確定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種測(cè)量?jī)x器，包括用來(lái)產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)的距離測(cè)量單元，所述距離數(shù)據(jù)表示所述距離測(cè)量單元和要測(cè)量目標(biāo)之間沿著所述距離測(cè)量單元的測(cè)量方向的距離；用來(lái)產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的望遠(yuǎn)鏡單元，所述圖像數(shù)據(jù)是關(guān)于所述目標(biāo)的二維圖像的數(shù)據(jù)，所述望遠(yuǎn)鏡單元相對(duì)于所述距離測(cè)量單元有確定的空間關(guān)系；以及處理單元，配置為用來(lái)控制所述望遠(yuǎn)鏡單元以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)；控制所述距離測(cè)量單元以產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)；獲取表示平面的表面數(shù)據(jù)，其中，所述平面的位置基于所述距離數(shù)據(jù)來(lái)選擇，所述平面的取向經(jīng)過(guò)在所述目標(biāo)的二維圖像中確定并分析所述目標(biāo)上的至少一個(gè)橢圓形和菱形微元通過(guò)圖像處理來(lái)選擇；以及將所述圖像數(shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù)據(jù)，所述投影圖像數(shù)據(jù)表示所述圖像到由所述表面數(shù)據(jù)所確定的平面的投影。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量?jī)x器，其中，所述儀器還包括界面，用于由用戶(hù)在所述二 維圖像中選擇所述目標(biāo)上的至少一個(gè)橢圓形和菱形微元，所述處理單元配置為利用所述所 選擇的微元來(lái)選擇所述平面的取向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元還配置為用來(lái)將執(zhí)行如下至 少一種操作至少將所述投影圖像數(shù)據(jù)連同與所述平面的距離有關(guān)的信息作為測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)和發(fā)送到接收裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的測(cè)量?jī)x器，其中，所述距離測(cè)量單元被安裝為能夠繞著水平軸和垂直軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；所述儀器還包括用來(lái)產(chǎn)生取向數(shù)據(jù)的取向傳感器，所述取向數(shù)據(jù)表示所述距離測(cè)量單 元繞著所述水平軸和垂直軸的取向；以及所述處理單元還配置為用來(lái)控制所述距離測(cè)量單元為所述目標(biāo)上的不同位置產(chǎn)生距 離數(shù)據(jù)，所述距離數(shù)據(jù)連同相應(yīng)的取向數(shù)據(jù)由所述處理單元接收。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元還配置為用來(lái)執(zhí)行如下至少一種操作將至少所述投影圖像數(shù)據(jù)連同與所述表面的距離有關(guān)的信息作為測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 起來(lái)和發(fā)送到接收裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元還配置為用來(lái)在由所述投影 圖像數(shù)據(jù)所表示的所述圖像的投影中識(shí)別用戶(hù)選擇的點(diǎn)并確定所述目標(biāo)上所述被選擇的 點(diǎn)的位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的測(cè)量?jī)x器，其中， 所述望遠(yuǎn)鏡單元被安裝為能夠繞著水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述望遠(yuǎn)鏡包括用來(lái)產(chǎn)生取向數(shù)據(jù)的取向傳感器，所述取向數(shù)據(jù)表示所述望遠(yuǎn)鏡單元 繞著所述水平軸和垂直軸的取向；以及 所述處理單元還配置為用來(lái)確定獲取圖像數(shù)據(jù)的各方向，所述方向確定目標(biāo)區(qū)的多個(gè)二維局部圖像，使得所述多 個(gè)局部圖像覆蓋所述目標(biāo)區(qū)；控制所述望遠(yuǎn)鏡單元在每個(gè)方向上獲取局部圖像數(shù)據(jù)，所述局部圖像數(shù)據(jù)連同相應(yīng)的取向數(shù)據(jù)由所述處理單元接收；獲取表示全景表面的全景表面數(shù)據(jù)，其中，所述全景表面的形狀從錐面、柱面和球面所 構(gòu)成的組中選擇；將每個(gè)方向上的所述局部圖像數(shù)據(jù)變換為一組局部圖像投影數(shù)據(jù)，每個(gè)局部圖像投影 數(shù)據(jù)表示各個(gè)所述局部圖像數(shù)據(jù)到所述全景表面的投影；以及基于所述一組局部圖像投影數(shù)據(jù)以及與各個(gè)所述局部圖像投影數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的取向數(shù) 據(jù)來(lái)產(chǎn)生全景圖像數(shù)據(jù)，所述全景圖像數(shù)據(jù)表示投影到所述全景表面上的所述目標(biāo)區(qū)的全 景圖像。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元還配置為用來(lái)執(zhí)行如下至少 一種操作將所獲得的全景圖像數(shù)據(jù)作為測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)和發(fā)送到接收裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元還用來(lái)確定使所述二維局部 圖像產(chǎn)生重疊的方向，并通過(guò)分別使用所述重疊區(qū)中的所述局部圖像數(shù)據(jù)的像素?cái)?shù)據(jù)或所 述局部圖像投影的局部圖像投影數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整所述重疊區(qū)中的至少一個(gè)所述局部圖像數(shù)據(jù) 中的像素?cái)?shù)據(jù)和至少一個(gè)所述二維局部圖像的局部圖像投影數(shù)據(jù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述測(cè)量?jī)x器，其中，所述儀器還包括轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，用來(lái)使所述距離測(cè)量單元和所述望遠(yuǎn)鏡單元中的至少一 個(gè)繞著所述水平軸和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)；以及所述處理單元用來(lái)控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器從而分別使所述距離測(cè)量單元和所述望遠(yuǎn)鏡 單元轉(zhuǎn)動(dòng)到確定方向上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的處理單元，其中，所述儀器包括顯示單元的界面以及觸摸屏的定點(diǎn)設(shè)備和界面中的至少一個(gè)，用來(lái)分別 在所述顯示單元和所述觸摸屏上顯示所述二維圖像和所述圖像的投影中的至少一個(gè)，并用 來(lái)分別在所述二維圖像和所述圖像的投影中選擇所述目標(biāo)上的位置；以及所述處理單元還用來(lái)分別讀取所述定點(diǎn)設(shè)備的位置和通過(guò)觸摸所述觸摸屏而確定的 位置，計(jì)算所述距離測(cè)量單元和所述望遠(yuǎn)鏡單元中的至少一個(gè)的取向，使得所述距離測(cè)量 單元和所述望遠(yuǎn)鏡單元的測(cè)量方向分別指向與所讀取的位置相對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)上的位置， 并所述處理單元還用來(lái)控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器分別將所述距離測(cè)量單元和所述望遠(yuǎn)鏡單元 移動(dòng)到所計(jì)算出來(lái)的取向上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元包括存儲(chǔ)有指令的存儲(chǔ)器以 及處理器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的測(cè)量?jī)x器，其中所述望遠(yuǎn)鏡單元具有成像光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)探測(cè)器元件陣列，每個(gè)探測(cè)器元件在所述陣 列中占有一個(gè)位置，并且對(duì)由所述成像光學(xué)系統(tǒng)投影到所述陣列上的圖像產(chǎn)生響應(yīng)以產(chǎn)生 表示所述圖像上的點(diǎn)的像素的數(shù)據(jù)；以及所述處理單元存儲(chǔ)有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將每個(gè)光學(xué)探測(cè)器元件的位置與一個(gè)光路相 聯(lián)系。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元用來(lái)通過(guò)下述過(guò)程將所述 圖像數(shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù)據(jù)基于所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)解析探測(cè)每個(gè)光學(xué)探測(cè)器元件的光路分別與由所述表面數(shù)據(jù)所表示的表面和由所述全景表面數(shù)據(jù)所表示的全景表面的交點(diǎn)；以及將所述二維圖像的每個(gè)像素值分別存儲(chǔ)到在所述表面和所述全景表面上所探測(cè)到的 交點(diǎn)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的測(cè)量?jī)x器，其中所述儀器包括顯示單元和觸摸屏中的至少一個(gè)的界面，用來(lái)顯示數(shù)字圖像；以及 所述處理單元用來(lái)分別在所述顯示單元和所述觸摸屏上顯示所述二維圖像和所述圖 像的投影的至少其中之一。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的測(cè)量?jī)x器，其中為了在所述二維圖像或所述圖像的投影中選擇所述目標(biāo)上的位置，提供用于定點(diǎn)設(shè)備 的界面，或者所述顯示界面為觸摸屏的界面；以及所述處理單元用來(lái)讀取確定至少一個(gè)像素的數(shù)據(jù)，所述像素表示通過(guò)所述定點(diǎn)設(shè)備的 位置或者通過(guò)觸摸所述觸摸屏所確定的所顯示圖像中的點(diǎn)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元用于通過(guò)讀取用戶(hù)輸入來(lái)獲 取表示所述目標(biāo)區(qū)的目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)，所述用戶(hù)輸入確定了對(duì)所述目標(biāo)區(qū)進(jìn)行限定的方向和/ 或所述二維圖像中或所述圖像的投影中的位置，優(yōu)選是所述目標(biāo)區(qū)的范圍。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元用于讀取通過(guò)所述定點(diǎn)設(shè)備 或通過(guò)觸摸所述觸摸屏而選擇的所述圖像的被顯示的投影中的兩個(gè)位置，確定與在所述圖 像的投影中所選擇的位置相對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)上的兩個(gè)位置之間的距離，并顯示所確定的距 離或者從所確定的距離計(jì)算出來(lái)的值。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元還用于讀取通過(guò)所述定點(diǎn)設(shè) 備或通過(guò)觸摸所述觸摸屏而選擇的所述圖像的被顯示出來(lái)的投影中的三個(gè)位置，確定由所 述目標(biāo)上的相應(yīng)位置所定義的兩條線之間的夾角，并顯示所確定的夾角或者從所確定的夾 角計(jì)算出來(lái)的值。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元用于在所述顯示單元上顯示 由所述處理單元所獲得的或者存儲(chǔ)在所述處理單元中的其它信息。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元用于存儲(chǔ)表示已經(jīng)測(cè)量了的 所述目標(biāo)區(qū)中的位置的測(cè)量數(shù)據(jù)，并在所述顯示單元上顯示標(biāo)記，該標(biāo)記表示至少一個(gè)被 測(cè)量的位置。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15所述測(cè)量?jī)x器，其中，所述處理單元用于獲取表示要測(cè)量的位置 的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并在所述顯示單元上顯示標(biāo)記，蓋標(biāo)記表示至少一個(gè)要測(cè)量的點(diǎn)。
23. —種使用測(cè)量?jī)x器提供測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，包括的步驟有 產(chǎn)生關(guān)于要測(cè)量的目標(biāo)的二維圖像的圖像數(shù)據(jù)；產(chǎn)生距離數(shù)據(jù)，所述距離數(shù)據(jù)表示所述測(cè)量?jī)x器和所述目標(biāo)之間沿著所述測(cè)量?jī)x器的 測(cè)量方向的距離；獲取表示平面的表面數(shù)據(jù)，其中，所述平面的位置基于所述距離數(shù)據(jù)來(lái)選擇，所述平面 的取向通過(guò)在所述目標(biāo)的二維圖像中確定并分析所述目標(biāo)上的至少一個(gè)橢圓形和菱形微 元經(jīng)過(guò)圖像處理來(lái)選擇；以及將所述圖像數(shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù)據(jù)，所述投影圖像數(shù)據(jù)表示所述圖像到由所述表面 數(shù)據(jù)所確定的平面的投影。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括步驟 在由所述投影圖像數(shù)據(jù)表示的圖像投影中識(shí)別用戶(hù)所選的點(diǎn)；以及 確定所述目標(biāo)上的所選點(diǎn)的位置。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述望遠(yuǎn)鏡單元具有成像光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)探測(cè)器元件陣列，每個(gè)探測(cè)器元件在所述陣 列中占有一個(gè)位置并且對(duì)由所述成像光學(xué)系統(tǒng)投影到所述陣列上的圖像產(chǎn)生響應(yīng)以產(chǎn)生 表示所述圖像的點(diǎn)的像素的數(shù)據(jù)，每個(gè)光學(xué)探測(cè)器元件與一條光路的對(duì)應(yīng)關(guān)系被存儲(chǔ)在校 準(zhǔn)數(shù)據(jù)中；以及通過(guò)下述步驟將所述圖像數(shù)據(jù)變換為投影圖像數(shù)據(jù)基于所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)解析探測(cè)每個(gè)光學(xué)探測(cè)器元件的光路分別與由所述表面數(shù)據(jù)所表 示的表面和由所述全景表面數(shù)據(jù)所表示的全景表面的交點(diǎn)；以及將所述二維圖像的每個(gè)像素值分別存儲(chǔ)到在所述表面和所述全景表面上所探測(cè)到的 交點(diǎn)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括步驟 在所顯示的圖像投影中讀取由用戶(hù)所選擇的兩個(gè)位置；確定與所述圖像投影中所選擇的位置相對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)上的兩個(gè)位置之間的距離；以及顯示所確定的距離或者從所確定的距離計(jì)算出來(lái)的值。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括步驟 在所顯示的圖像投影中讀取由用戶(hù)所選擇的三個(gè)位置； 確定由所述目標(biāo)上的相應(yīng)位置所確定的兩條線之間的夾角；以及 顯示所確定的夾角或者從所確定的夾角計(jì)算出來(lái)的值。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述測(cè)量?jī)x器為根據(jù)權(quán)利要求1所確定的儀
全文摘要
一種測(cè)量?jī)x器(11)包括具有成像光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)探測(cè)器元件陣列的望遠(yuǎn)鏡單元、用于探測(cè)所述望遠(yuǎn)鏡單元的取向的取向傳感器、用于使所述望遠(yuǎn)鏡單元繞著水平軸和垂直軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器、可控制的距離測(cè)量單元和處理單元。所述處理單元包含存儲(chǔ)有指令和用來(lái)使每個(gè)光學(xué)探測(cè)器元件的位置與一個(gè)視方向相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器以及處理器，用來(lái)獲取目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)；獲取表示投影面(135)的投影面數(shù)據(jù)(133)；獲取表示目標(biāo)區(qū)的二維圖像的一組像素?cái)?shù)據(jù)；使用所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)將所述一組像素?cái)?shù)據(jù)變換為一組表示所述圖像到所述投影面的投影的投影圖像數(shù)據(jù)；以及存儲(chǔ)所述投影圖像數(shù)據(jù)作為測(cè)量數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01S17/89GK101788290SQ20091025801
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2006年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
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