專利名稱：多點(diǎn)測(cè)量方法及測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可在寬廣范圍內(nèi)對(duì)對(duì)象物的多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的多點(diǎn)測(cè)量方法及測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
以往已知有向測(cè)量對(duì)象物投射掃描脈沖激光，根據(jù)來自測(cè)量對(duì)象物的反射光進(jìn)行測(cè)距，從所得到的測(cè)距值和測(cè)量點(diǎn)的傾斜角、水平角進(jìn)行測(cè)量對(duì)象物的三維測(cè)量的所謂非棱鏡測(cè)量^f義；或最近稱為激光掃描儀的可以進(jìn)行高速多點(diǎn)測(cè)量的三維測(cè)量?jī)x。
非棱鏡測(cè)量?jī)x能進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量，測(cè)量精度也高，能夠可靠地測(cè)量測(cè)量對(duì)象物，但測(cè)量以手工操作逐點(diǎn)進(jìn)行。對(duì)于巖石、坡面等進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量來獲得平面的數(shù)據(jù)時(shí)，需要耗用大量時(shí)間。另外，操作者在現(xiàn)場(chǎng)每次都需要確認(rèn)漏測(cè)或重測(cè)，作為另一個(gè)方法，對(duì)用數(shù)碼相機(jī)等拍攝測(cè)量對(duì)象物所得的圖像進(jìn)行硬拷貝，在觀測(cè)時(shí)標(biāo)出測(cè)量位置等來進(jìn)行管理。
另外，使用激光掃描儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)取得測(cè)量對(duì)象物的詳細(xì)和平面的三維數(shù)據(jù)，但通常，在土木測(cè)量、計(jì)量領(lǐng)域等需得到的最終成果是圖紙，只需要測(cè)量對(duì)象物的角部或輪廓等特定部位的數(shù)據(jù)。因而，存在這樣的問題，即作為測(cè)量后的數(shù)據(jù)處理，為了從所得到的龐大點(diǎn)群數(shù)據(jù)抽取形成圖紙所需部分的測(cè)量數(shù)據(jù)，需要耗用大量時(shí)間，還需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)記錄或管理。進(jìn)而，大部分激光掃描儀只能測(cè)量到數(shù)百米，難以進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量，另外，還存在掃描時(shí)的噪聲和點(diǎn)密度不均勻的問題。
鑒于這種情況，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠高效、高精度
4地測(cè)量多個(gè)點(diǎn)，另外能夠簡(jiǎn)單且容易地進(jìn)行測(cè)量后的數(shù)據(jù)處理與管理 的測(cè)量裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及多點(diǎn)測(cè)量方法，其中包括取得包含測(cè)量對(duì)象物的圖 像的步驟；處理該圖像，抽取測(cè)量對(duì)象物的特征點(diǎn)并設(shè)為預(yù)定測(cè)量點(diǎn) 的步驟；掃描該預(yù)定測(cè)量點(diǎn)，取得該預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的遠(yuǎn)視圖像的步驟； 從該遠(yuǎn)視圖像抽取對(duì)應(yīng)于上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)的步驟；以 及對(duì)該測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距的步驟。另外，涉及一種多點(diǎn)測(cè)量方法，其中 取得包含測(cè)量對(duì)象物的步驟是取得包含該測(cè)量對(duì)象物的寬廣范圍的 全景圖像的步驟。另外，涉及一種多點(diǎn)測(cè)量方法，其中上述多點(diǎn)測(cè)量 方法包括設(shè)定包含測(cè)量對(duì)象物的臨時(shí)測(cè)量范圍的步驟；按照比上述 遠(yuǎn)牙見圖4象廣角的廣角圖^f象，分割并耳又得上述臨時(shí)測(cè)量范圍的圖像的步 驟；以及合成廣角圖像，取得上述全景圖像的步驟。另外，涉及一種 多點(diǎn)測(cè)量方法，其中通過邊緣處理求出上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)。另外，涉及 一種多點(diǎn)測(cè)量方法，其中通過設(shè)定邊緣處理中的閾值來選擇上述預(yù)定 測(cè)量點(diǎn)的密度。另外，涉及一種多點(diǎn)測(cè)量方法，其中通過指定邊緣處 理中的特征點(diǎn)的間隔，選擇上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的密度。另外，涉及一種 多點(diǎn)測(cè)量方法，其中含有對(duì)廣角圖像或遠(yuǎn)視圖像進(jìn)行邊緣處理，將由 邊緣處理得到的特征點(diǎn)重疊在上述全景圖像上的步驟。另外，涉及一 種多點(diǎn)測(cè)量方法，其中具有根據(jù)特征點(diǎn)，對(duì)測(cè)量對(duì)象物的最外輪廓部 分進(jìn)行連線來設(shè)定正式測(cè)量范圍的步驟。另外，涉及一種多點(diǎn)測(cè)量方 法，其中上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的掃描對(duì)于上述正式測(cè)量范圍進(jìn)行。另外， 涉及一種多點(diǎn)測(cè)量方法，其中上述測(cè)距是對(duì)同一測(cè)量點(diǎn)執(zhí)行預(yù)定次數(shù) 而得到的平均測(cè)距。進(jìn)而，還涉及一種多點(diǎn)測(cè)量方法，其中將已測(cè)完 的測(cè)量點(diǎn)顯示在圖像上。
另外，本發(fā)明涉及測(cè)量裝置，其中設(shè)有望遠(yuǎn)鏡部，具有取得廣 角圖像的第1拍攝部和取得倍率比上述廣角圖像高的遠(yuǎn)視圖像的第2拍攝部；測(cè)距部，射出測(cè)距光，接收來自測(cè)量對(duì)象物的反射光，進(jìn)行 測(cè)距；測(cè)角部，4企測(cè)上述望遠(yuǎn)鏡部的水平角和垂直角；驅(qū)動(dòng)部，在水 平方向和垂直方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述望遠(yuǎn)鏡部件；以及控制裝置，控制上 述第1拍攝部和上述第2拍攝部的拍攝，根據(jù)來自上述測(cè)角部的檢測(cè) 結(jié)果，控制上述驅(qū)動(dòng)部，所述控制裝置構(gòu)造成連接用上述第l拍攝 部得到的上述廣角圖像合成全景圖像，對(duì)上述廣角圖像進(jìn)行邊緣處理 并設(shè)置預(yù)定測(cè)量點(diǎn)，對(duì)該預(yù)定測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行掃描，用上述第2拍攝部對(duì) 各預(yù)定測(cè)量點(diǎn)取得上述遠(yuǎn)視圖像，從遠(yuǎn)視圖像中抽取對(duì)應(yīng)于上述預(yù)定 測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量點(diǎn)，對(duì)該測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。另外，涉及一種測(cè)量裝置， 其中上述控制裝置算出上述測(cè)量點(diǎn)的水平角和垂直角，取得測(cè)量點(diǎn) 的三維數(shù)據(jù)。另外，涉及一種測(cè)量裝置，其中通過使上述望遠(yuǎn)鏡部 朝向隔開的2點(diǎn)，設(shè)定具有以2點(diǎn)為對(duì)角線的矩形的臨時(shí)測(cè)量范圍。 另外，涉及一種測(cè)量裝置，其中上述控制裝置根據(jù)上述臨時(shí)測(cè)量范 圍的特征點(diǎn)，對(duì)測(cè)量對(duì)象物的最外輪廓部分進(jìn)行連線，設(shè)定正式測(cè)量 范圍，并控制上述驅(qū)動(dòng)部而掃描該正式測(cè)量范圍。進(jìn)而，還涉及一種 測(cè)量裝置，其中上述測(cè)距部對(duì)同一測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行所要次數(shù)的測(cè)距，以其 平均值作為測(cè)距結(jié)果。


圖1是表示實(shí)施本發(fā)明的測(cè)量裝置的一例的斜視圖;
圖2是該測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)框圖3是表示本發(fā)明測(cè)量流程的流程圖4是表示對(duì)應(yīng)于測(cè)量流程的圖像的說明圖5是表示對(duì)應(yīng)于測(cè)量流程的圖像的說明圖6是表示對(duì)應(yīng)于測(cè)量流程的圖像的說明圖7是表示對(duì)應(yīng)于測(cè)量流程的圖像的說明圖8是表示對(duì)應(yīng)于測(cè)量流程的圖像的說明圖9是表示對(duì)應(yīng)于測(cè)量流程的圖像的說明圖；圖IO是表示第1拍攝部和第2拍攝部位置關(guān)系的說明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。 圖l表示實(shí)施本發(fā)明的測(cè)量裝置1。另外，所用的測(cè)量裝置l，例 如為全站式電子測(cè)速儀，對(duì)測(cè)量點(diǎn)照射脈沖激光，接收來自測(cè)量點(diǎn)的 脈沖反射光，對(duì)每個(gè)脈沖進(jìn)行測(cè)距，對(duì)測(cè)距結(jié)果求平均，從而進(jìn)行高 精度距離測(cè)量。
該測(cè)量裝置1，主要由可以安裝在圖中未示出的三腳架上的校平 部2、設(shè)置在該校平部2上的基座部3、能夠以垂直軸為中心旋轉(zhuǎn)地 設(shè)置在該基座部3上的托架部4和能夠以水平軸為中心旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在 該托架部4上的望遠(yuǎn)鏡部5構(gòu)成。另外，在上述測(cè)量裝置l中，設(shè)置 設(shè)定該測(cè)量裝置1的大致瞄準(zhǔn)方向用的瞄準(zhǔn)器10。
上述托架部4設(shè)有顯示部6和操作輸入部7,上述望遠(yuǎn)鏡部5設(shè) 有瞄準(zhǔn)測(cè)量對(duì)象物的第2望遠(yuǎn)鏡11和通過該第2望遠(yuǎn)鏡11的光學(xué)系 統(tǒng)取得瞄準(zhǔn)方向的圖像(遠(yuǎn)視圖像)的第2拍攝部12(后述)，還具有與 上述第2望遠(yuǎn)鏡11相比在低倍率下具有較大范圍視野的第1望遠(yuǎn)鏡8 和通過該第1望遠(yuǎn)鏡8的光學(xué)系統(tǒng)取得瞄準(zhǔn)方向或者大致瞄準(zhǔn)方向的 圖像(廣角圖像)的第1拍攝部9(后述)。該第1拍攝部9、上述第2拍 攝部12以數(shù)字圖像信號(hào)輸出拍攝圖像，例如可采用數(shù)碼相機(jī)。
上述第1拍攝部9、上述第2拍攝部12所具有的受光元件，可以 特別指定受光像素的位置，還可以從受光像素的位置求出視場(chǎng)角，該 受光元件例如為像素集合體即CCD等。
現(xiàn)就圖2說明上述測(cè)量裝置1的基本結(jié)構(gòu)。
上述望遠(yuǎn)鏡部5,內(nèi)裝共有上述第2望遠(yuǎn)鏡11的光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)距 部17,該測(cè)距部17在射出測(cè)距光的同時(shí)接收來自測(cè)量對(duì)象物的反射 光，進(jìn)行到測(cè)量對(duì)象物的光波距離測(cè)量。
上述托架部4在設(shè)有使該托架部4在水平方向旋轉(zhuǎn)用的水平驅(qū)動(dòng)
7部13的同時(shí)，還設(shè)有4企測(cè)上述托架部4相對(duì)于上述基座部3的水平 旋轉(zhuǎn)角，4企測(cè)瞄準(zhǔn)方向水平角的水平測(cè)角部14。另外，上述托架部4 在設(shè)有使上述望遠(yuǎn)鏡部5以水平軸為中心旋轉(zhuǎn)的垂直驅(qū)動(dòng)部15的同 時(shí)，還設(shè)有檢測(cè)上述望遠(yuǎn)鏡部5的垂直角，測(cè)量瞄準(zhǔn)方向垂直角的垂 直測(cè)角部16。
上述托架部4內(nèi)裝控制裝置21,該控制裝置21，控制上述水平驅(qū) 動(dòng)部13、上述垂直驅(qū)動(dòng)部15的驅(qū)動(dòng)使上述托架部4、上述望遠(yuǎn)鏡部5 旋轉(zhuǎn)，以使該望遠(yuǎn)鏡部5朝向預(yù)定的方向，另外，掃描預(yù)定的范圍； 控制上述第1望遠(yuǎn)鏡8和上述第2望遠(yuǎn)鏡11的切換，取得所要求倍率 的圖像；進(jìn)而控制上述測(cè)距部17，進(jìn)行預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的測(cè)距。
上述控制裝置21，由控制運(yùn)算部22、存儲(chǔ)部23、圖像處理部24、 拍攝部選擇部25、圖像存儲(chǔ)部26、上述顯示部6、上述操作輸入部7 等構(gòu)成。
上述存儲(chǔ)部23存有如下程序等測(cè)量所需的計(jì)算程序或者進(jìn)行后 述的圖像處理用的圖像處理程序；以及從處理后的圖像選擇測(cè)量點(diǎn)， 對(duì)所選擇的測(cè)量點(diǎn)邊掃描邊進(jìn)行測(cè)距的順序程序。
另外，上述控制運(yùn)算部22被輸入來自上述測(cè)距部17、上述水平 測(cè)角部14、上述垂直測(cè)角部16的測(cè)量結(jié)果，進(jìn)行距離測(cè)量、傾斜角、 水平角的測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果經(jīng)由上述控制運(yùn)算部22存儲(chǔ)到上述存儲(chǔ) 部23并在上述顯示部6顯示。
上述拍攝部選擇部25所選擇的上述第1拍攝部9、上述第2拍攝 部12中任何一個(gè)所拍攝的圖像，存儲(chǔ)在上述圖像存儲(chǔ)部26，并在上 述顯示部6顯示。上述圖像處理部24將存儲(chǔ)在上述圖像存儲(chǔ)部26的 圖像(例如，上述第1拍攝部9所取得的圖像)合成，設(shè)為范圍比較寬 的合成圖像。另外，上述圖像處理部24對(duì)合成圖像進(jìn)行邊緣處理(edge processing )等，檢測(cè)出其輪廓線和折點(diǎn)(angle point),將其存儲(chǔ)在上 述圖像存儲(chǔ)部26并在上述顯示部6顯示。
以下，參照?qǐng)D3說明本發(fā)明的測(cè)量裝置的工作。再有，對(duì)測(cè)量對(duì)象物28例如是山頂?shù)那闆r進(jìn)行說明。
步驟01:將測(cè)量裝置1設(shè)置在已知點(diǎn)，接通該測(cè)量裝置1的電源。 另外，操作上述操作輸入部7，啟動(dòng)展開測(cè)量所需的程序。
步驟02: —邊用上述瞄準(zhǔn)器10瞄準(zhǔn)， 一邊改變上述測(cè)量裝置1 的瞄準(zhǔn)方向，用上述操作輸入部7設(shè)定起點(diǎn)和終點(diǎn)。對(duì)于起點(diǎn)、終點(diǎn)， 用上述水平測(cè)角部14、上述垂直測(cè)角部16分別檢測(cè)水平角、傾斜角， 并將檢測(cè)結(jié)果記錄在上述存儲(chǔ)部23。起點(diǎn)和終點(diǎn)被識(shí)別為矩形的對(duì)角 線，設(shè)定具有該對(duì)角線的矩形范圍(參照?qǐng)D4)。將所設(shè)定的矩形范圍 作為臨時(shí)測(cè)量范圍29設(shè)定。
另外，也可以在剛啟動(dòng)時(shí)在上述顯示部6顯示用廣角的上述第1 拍攝部9拍攝的影像，對(duì)該顯示部6附加觸摸屏等功能，從顯示畫面 上指定起點(diǎn)和終點(diǎn)。
上述臨時(shí)測(cè)量范圍29,通常超出上述第l拍攝部9的拍攝范圍(拍 攝視場(chǎng)角)，根據(jù)上述臨時(shí)測(cè)量范圍29、上述拍攝視場(chǎng)角，計(jì)算拍攝 上述臨時(shí)測(cè)量范圍29的分割形態(tài)。就是說，算出水平方向、垂直方 向的分割數(shù)和各分割圖像30的圖像中心位置(上述第1拍攝部9的光 軸位置)32即水平角、垂直角。
另外，對(duì)分割圖像而言，為了進(jìn)行合成，將其設(shè)定成在水平方向 和垂直方向都有所要求數(shù)量的重疊(參照?qǐng)D5)。
例如，在上述臨時(shí)測(cè)量范圍29的水平角為60° ,垂直角為30° , 上述第1拍攝部9的視場(chǎng)角為15的情況下，拍攝包含重疊部分的水 平分成5份、垂直分成3份、5x3=15、 15枚分割圖像。上述重疊部 分，設(shè)為上述分割圖像的2成左右，在將各圖像連接時(shí)用來調(diào)整對(duì)比 度。
步驟03:用上述控制運(yùn)算部22控制上述水平驅(qū)動(dòng)部13、上述垂 直驅(qū)動(dòng)部15、上述第1拍攝部9，以算出的上述中心位置進(jìn)行上述第 l拍攝部9的拍攝，將所拍攝的圖像(廣角圖像)，作為分割圖像，與 檢測(cè)出的中心位置的水平角和垂直角(H,V)相關(guān)聯(lián)，存儲(chǔ)在上述圖像
9存儲(chǔ)部26。
步驟04:上述圖像處理部24，讀出存儲(chǔ)在上述圖像存儲(chǔ)部26的 分割圖像30，根據(jù)與分割圖像相關(guān)聯(lián)的水平角、垂直角，對(duì)其確定位 置并排列，將兩個(gè)相鄰分割圖像30中的一個(gè)作為基準(zhǔn)圖像，用重疊 部分的基準(zhǔn)圖像的圖像濃淡信息(density information)使基準(zhǔn)圖像和 另 一 個(gè)圖像對(duì)比度相同地調(diào)整另 一 個(gè)圖像的對(duì)比度并連接。同樣操 作，連接全部分割圖像30,合成全景圖像31。
再有，對(duì)于該全景圖像31的各個(gè)分割圖像30的圖像中心位置(上 述第1拍攝部9的光軸位置)32而言，可以從上述水平測(cè)角部14、上 述垂直測(cè)角部16求出水平角、傾斜角，另外，對(duì)于各個(gè)分割圖像30 中的任意點(diǎn)而言，利用根據(jù)以上述圖像中心位置32為基準(zhǔn)的水平、 垂直視場(chǎng)角進(jìn)行的運(yùn)算，可以求出其水平角和傾斜角。因而，通過運(yùn) 算可以求出上述全景圖像31整個(gè)區(qū)域內(nèi)的任意點(diǎn)的傾斜角和水平角。
步驟05:啟動(dòng)圖像處理軟件，對(duì)上述各分割圖像30進(jìn)行邊緣處 理等圖像處理，抽取特征點(diǎn)。另外，將抽取了特征點(diǎn)的圖像重疊在上 述全景圖像上。再有，所謂特征點(diǎn)，例如是邊緣、角部，例如采用Canny 算子來檢測(cè)邊緣，用Haris算子等來檢測(cè)角部。另外，特征點(diǎn)的抽取， 也可以對(duì)上述全景圖像31中步驟02中設(shè)定的上述臨時(shí)測(cè)量范圍29 進(jìn)行。
以下，作為示例，說明使用CANNY濾波的特征抽耳又方法。 所謂CANNY濾波是在除去噪聲后進(jìn)行一次微分，將其結(jié)果成為 極大值的像素設(shè)為特征(邊緣)，設(shè)原圖像的濃淡值為I(x，y)、高斯函 數(shù)為G(x,y),貝'J CANNY濾波的輸出值f(x,y)可用(式l)表示。 f(x，y) = D[G(x,y) x I(x，y)]=D[G(x，y)] x I(x，y)…(式1) 這里，D[G(x,y)] - [(x 2+y2)1/2 / 2丌cj 4]exp[ - ( x 2+y2) / 2 cr2](式2)
通過設(shè)定如下所示的兩個(gè)閾值T1、 T2，抽耳又邊緣。 f(x,y)>Tl、 f(x，y)/2a0(x，y)>T2 (式3)這里，d o2(X,y) = G'(x，y) x l2(x,y) - [G'(x,y) x l(x,y)]2 ■.(式4) 再有，(式3)中表示的閾值T1、 T2分別稱為邊緣高度及邊緣可靠度。
步驟06:抽取上述臨時(shí)測(cè)量范圍29所指定的范圍內(nèi)包含的特征 點(diǎn)，在抽取特征后，連接所抽取的角部的最外輪廓部分，自動(dòng)設(shè)定正 式測(cè)量范圍33。將抽取的特征點(diǎn)、上述正式測(cè)量范圍33存儲(chǔ)在上述 圖像存儲(chǔ)部26。通過設(shè)定上述正式測(cè)量范圍33,排除了不能測(cè)量或 不適合測(cè)量的部分、不測(cè)量部分34(參照?qǐng)D8)。在設(shè)定上述正式測(cè)量 范圍33，抽取特征點(diǎn)后，對(duì)上述正式測(cè)量范圍33范圍內(nèi)的特征點(diǎn)進(jìn) 行測(cè)量。
通過指定(式3)的闊值及特征點(diǎn)的間隔，可以改變特征點(diǎn)的抽取密 度。因而，可用閾值、間隔對(duì)應(yīng)于測(cè)量對(duì)象物設(shè)定特征點(diǎn)的密度(即 測(cè)量點(diǎn)的密度)，可以只將必要的點(diǎn)設(shè)定為測(cè)量點(diǎn)。將通過設(shè)定閾值 得到的特征點(diǎn)設(shè)定為預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35。該預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35，從上述全景 圖像31上的位置算出視場(chǎng)角，再?gòu)囊晥?chǎng)角算出水平角、垂直角，將 上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35與水平角、垂直角相關(guān)聯(lián)并存儲(chǔ)在上述圖像存儲(chǔ) 部26(參照?qǐng)D9)。
再有，進(jìn)行圖像的對(duì)比度調(diào)整等也可以作為設(shè)定測(cè)量點(diǎn)密度的因素。
步驟07:完成上述正式測(cè)量范圍33的設(shè)定、上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35 的抽取，便啟動(dòng)測(cè)量用的順序程序。上述控制運(yùn)算部22對(duì)上述水平 驅(qū)動(dòng)部13、上述垂直驅(qū)動(dòng)部15進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，使上述第2拍攝部12 的光軸依次移到上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35地進(jìn)行掃描。
步驟08:上述第2拍攝部12的光軸移到上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35，則 用上述拍攝部選4奪部25切換到上述第2拍攝部12,通過該第2拍攝 部12進(jìn)行以上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35為中心的拍攝，拍攝圖像在上述顯示 部6顯示。另外，上述光軸移到上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35，便用上述測(cè)距部 17進(jìn)行測(cè)距，根據(jù)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行上述第2拍攝部12即上述第2望遠(yuǎn)
ii鏡11的對(duì)焦。另外，這時(shí)的測(cè)距是以上述第2望遠(yuǎn)鏡11的對(duì)焦為目 的的測(cè)距，不要求高精度。
完成對(duì)焦，便通過上述第2望遠(yuǎn)鏡11由上述第2拍攝部12取得 遠(yuǎn)視圖像。
步驟09:通過邊緣處理等圖像處理，抽取上述遠(yuǎn)視圖像中的特征 點(diǎn)，例如角部。再有，也可將邊緣處理的結(jié)果重疊在上述全景圖像上。
步驟10:根據(jù)在上述全景圖像31上得到的上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35， 從上述遠(yuǎn)視圖像中抽取的角部中，選定符合上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35的角 部。將選定的角部設(shè)為測(cè)量點(diǎn)。
這時(shí)，如圖1、圖10所示，由于上述第1拍攝部9(上述第1望遠(yuǎn) 鏡8)的光軸和上述第2拍攝部12(上述第2望遠(yuǎn)鏡ll)的光軸不一致， 所以只用上述第1拍攝部9得到的位置信息，在上述遠(yuǎn)視圖像上會(huì)產(chǎn) 生偏移。對(duì)該偏移的修正，可以測(cè)量到測(cè)量對(duì)象物的距離，從所得到 的距離信息計(jì)算用下述共線條件式得到的圖像坐標(biāo)并進(jìn)行修正。再 有，共線條件式表示基準(zhǔn)數(shù)據(jù)(X,Y,Z)與相機(jī)之間的關(guān)系。
上述第1拍攝部9相對(duì)于上述測(cè)量裝置1的機(jī)械原點(diǎn)的位置是已 知的，另外，在機(jī)械原點(diǎn)上的上述第l拍攝部9的光軸相對(duì)于上述第 2拍攝部12的光軸的偏移量、上述第1拍攝部9的光軸相對(duì)于上述第 2拍攝部12的光軸的傾斜度也分別是已知的。
若f設(shè)為第1拍攝部9的焦點(diǎn)；(x,y)設(shè)為第1拍攝部9的圖像中 的坐標(biāo)(圖像坐標(biāo))；(X,Y,Z)設(shè)為基準(zhǔn)點(diǎn)；(Xo,Yo,Zo)設(shè)為第1拍攝部9 的拍攝位置；a, a9設(shè)為第1拍攝部9的傾斜度；dx,dy設(shè)為第1拍攝 部9的校準(zhǔn)修正項(xiàng)，則共線條件式表示如下
x = - f{[ai(X —X0)+a2(Y —Y0)+a3(Z - Z0)] / [a7(X — X0)+a8(Y— Y0)+a9(Z—Z0)]}+dx
y = - f{[a4(X —X。)+a5(Y —YQ)+a6(Z —Z。)] / [a7(X — X。)+a8(Y — Y0)+a9(Z—Zo)]}+dy (式5)
進(jìn)而，對(duì)于上述校準(zhǔn)修正項(xiàng)dx，dy，可用下列修正式dx = x0 + x(kr2 + k2r4 + k3r6 + k4r8) + p,(r2 + 2x2)+2p2xy
dy = yo+y(k!r2+k2r4+k3r6+k/)+p2(r2+2y2)+2pixy
這里， xo， y。表示正式點(diǎn)"f立置；kp k2， k3, k4表示關(guān)于徑向畸變 像差的系數(shù)；Pl， P2表示關(guān)于切向畸變像差的系數(shù)；r"( + y2)表示 與正式點(diǎn)(x0, yo)的距離。
采用共線條件式時(shí)，設(shè)相機(jī)校準(zhǔn)為已知，則如果有3點(diǎn)以上的基 準(zhǔn)點(diǎn)，便可以求出單一相片的外部標(biāo)定要素(位置、傾斜度)?？紤]在 照相測(cè)量中標(biāo)定時(shí)的誤差，采用4點(diǎn)以上的基準(zhǔn)點(diǎn)，用最小二乘法求 出各個(gè)參數(shù)，也算出根據(jù)圖像坐標(biāo)計(jì)算的三維坐標(biāo)與初始基準(zhǔn)點(diǎn)的誤 差。
步驟ll:對(duì)選定的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行正式測(cè)量。將通過正式測(cè)量得到的 測(cè)距數(shù)據(jù)與測(cè)量點(diǎn)的水平角、垂直角一起與上述遠(yuǎn)視圖像相關(guān)聯(lián)，存 儲(chǔ)在上述圖像存儲(chǔ)部26或上述存儲(chǔ)部23。對(duì)已測(cè)完的測(cè)量點(diǎn)，在上 述全景圖像31上以點(diǎn)進(jìn)行顯示。
步驟12:判斷上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35是否有未完成正式測(cè)量的點(diǎn)， 若有，則選擇剩下的上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35作為下一個(gè)正式測(cè)量的對(duì)象， 重復(fù)進(jìn)行步驟07至步驟11的測(cè)量。
步驟13:對(duì)用上述全景圖像31抽取的全部預(yù)定測(cè)量點(diǎn)35的測(cè)量 (掃描)完成，便將全部點(diǎn)顯示在上述全景圖像31上，檢查是否還有 遺漏的測(cè)量點(diǎn)。將未測(cè)量的測(cè)量點(diǎn)作為補(bǔ)測(cè)點(diǎn)，記錄在上述圖像存儲(chǔ) 部26。另外，測(cè)量操作者還可以在圖像上指定追加補(bǔ)測(cè)點(diǎn)。
步驟14:進(jìn)一步，自動(dòng)掃描測(cè)量補(bǔ)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量完成。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量中，可以進(jìn)行與測(cè)量目的相應(yīng)的 多點(diǎn)測(cè)量，例如在用于制作地圖的測(cè)量中，只對(duì)輪廓等必要部分、必 要位置進(jìn)行測(cè)量，可以大幅度削減測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)而，排除了以前的自動(dòng) 測(cè)量中不能測(cè)量且會(huì)造成誤差的諸如天空等位置，有望提高測(cè)量效 率。
另外，由于可以進(jìn)行采用全站式電子測(cè)速儀的多點(diǎn)自動(dòng)測(cè)量，所
13以能夠?qū)y(cè)量點(diǎn)進(jìn)行平均測(cè)距，取得高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)有如下步驟取得包含測(cè)量對(duì)象物的寬廣范圍的 圖像；處理該圖像，抽取測(cè)量對(duì)象物的特征點(diǎn)并設(shè)為預(yù)定測(cè)量點(diǎn)；掃 描該預(yù)定測(cè)量點(diǎn)，取得該預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的遠(yuǎn)視圖像；從該遠(yuǎn)一見圖像抽取 對(duì)應(yīng)于上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)；以及對(duì)該測(cè)量點(diǎn)進(jìn)^f于測(cè)距。 因此，可大幅度減少測(cè)量點(diǎn)，縮短測(cè)量時(shí)間，省略在后處理中抽取特 征點(diǎn)的作業(yè)，大幅度減少作業(yè)量。
另外，根據(jù)本發(fā)明，設(shè)有如下步驟設(shè)定包含測(cè)量對(duì)象物的臨時(shí) 測(cè)量范圍；用比上述遠(yuǎn)視圖像廣角的廣角圖像，分割并取得上述臨時(shí) 測(cè)量范圍的圖像；合成廣角圖像，并取得上述全景圖像。因此，可進(jìn) 行寬廣范圍的多點(diǎn)測(cè)量，另外，即使對(duì)于大的測(cè)量對(duì)象物，也可以通 過一次測(cè)量作業(yè)來完成測(cè)量作業(yè)。
另外，根據(jù)本發(fā)明，上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)通過邊緣處理求出，因此能 夠抽取作為圖像特征部分的邊緣、角部等需要測(cè)距數(shù)據(jù)的部分。
另外，根據(jù)本發(fā)明，通過設(shè)定邊緣處理中的閾值，選擇上述預(yù)定 測(cè)量點(diǎn)的密度，或者通過指定邊緣處理中的特征點(diǎn)的間隔，選擇上述 預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的密度，因此能夠根據(jù)情況以最優(yōu)密度進(jìn)行測(cè)量。
另外，根據(jù)本發(fā)明，具有按照特征點(diǎn)連接測(cè)量對(duì)象物的最外輪廓 部分，設(shè)定正式測(cè)量范圍的步驟，進(jìn)而對(duì)上述正式測(cè)量范圍執(zhí)行上述 預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的掃描，因此，可將不能測(cè)量的部分和不適合測(cè)量的部分 排除在測(cè)量之外，縮短測(cè)量作業(yè)時(shí)間，提高測(cè)量作業(yè)效率。
另外，根據(jù)本發(fā)明，上述測(cè)距是在同一測(cè)量點(diǎn)上執(zhí)行預(yù)定次數(shù)而
得到的平均測(cè)距，因此可進(jìn)行高精度的測(cè)距。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在圖像上顯示已測(cè)完的測(cè)量點(diǎn)，因此能夠容
易掌握測(cè)量狀況，另外能夠防止漏測(cè)。
另外，根據(jù)本發(fā)明，設(shè)有望遠(yuǎn)鏡部，具有取得廣角圖像的第1 拍攝部和取得倍率比上述廣角圖像高的遠(yuǎn)視圖像的第2拍攝部；測(cè)距射光而進(jìn)行測(cè)距；測(cè)角部， -險(xiǎn)測(cè)上述望遠(yuǎn)鏡部的水平角和垂直角；驅(qū)動(dòng)部，在水平方向、垂直方 向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述望遠(yuǎn)鏡部；以及控制裝置，控制上述第1拍攝部、上 述第2拍攝部的拍攝，根據(jù)來自上述測(cè)角部的檢測(cè)結(jié)果，控制上述驅(qū) 動(dòng)部，該控制裝置構(gòu)造成連接用上述第l拍攝部得到的上述廣角圖 像來合成全景圖像，對(duì)上述廣角圖像進(jìn)行邊緣處理并設(shè)置預(yù)定測(cè)量 點(diǎn)，掃描該預(yù)定測(cè)量點(diǎn)，由上述第2拍攝部對(duì)各預(yù)定測(cè)量點(diǎn)拍攝上述 遠(yuǎn)視圖像，從遠(yuǎn)視圖像中抽取對(duì)應(yīng)于上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量點(diǎn)，對(duì)該 測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，故可大幅度減少測(cè)量點(diǎn)，縮短測(cè)量時(shí)間，省略在后 處理中抽取特征點(diǎn)的作業(yè)，大幅度減少作業(yè)量。
另夕卜，根據(jù)本發(fā)明，上述控制裝置對(duì)上述測(cè)量點(diǎn)的水平角和垂直 角進(jìn)行運(yùn)算，取得測(cè)量點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)，因此可高效地取得測(cè)量點(diǎn)的三 維數(shù)據(jù)，減輕作業(yè)量。
另外，根據(jù)本發(fā)明，通過將上述望遠(yuǎn)鏡部朝向隔開的2點(diǎn)，設(shè)定 具有以2點(diǎn)為對(duì)角線的矩形的臨時(shí)測(cè)量范圍，因此容易進(jìn)行臨時(shí)測(cè)量 范圍的設(shè)定。
另外，根據(jù)本發(fā)明，上述控制裝置控制上述驅(qū)動(dòng)部，以根據(jù)臨時(shí) 測(cè)量范圍的特征點(diǎn)對(duì)測(cè)量對(duì)象物的最外輪廓部分進(jìn)行連線來設(shè)定正 式測(cè)量范圍，掃描該正式測(cè)量范圍，因此可省略不能測(cè)量和不需要測(cè) 量數(shù)據(jù)的部分的測(cè)距動(dòng)作，提高作業(yè)效率，縮短作業(yè)時(shí)間。
進(jìn)而，再根據(jù)本發(fā)明，上述測(cè)距部對(duì)同一測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行所要次數(shù)的 測(cè)距，將其平均值作為測(cè)距結(jié)果，故可高精度地進(jìn)行測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種多點(diǎn)測(cè)量方法，其特征在于，包括取得包含測(cè)量對(duì)象物的圖像的步驟；處理該圖像，抽取測(cè)量對(duì)象物的特征點(diǎn)并設(shè)為預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的步驟；掃描該預(yù)定測(cè)量點(diǎn)，取得該預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的遠(yuǎn)視圖像的步驟；從該遠(yuǎn)視圖像抽取對(duì)應(yīng)于所述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)的步驟；對(duì)該測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距的步驟。
2. 權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)測(cè)量方法，其中取得包含測(cè)量對(duì)象物 的圖像的步驟，是取得包含該測(cè)量對(duì)象物的寬廣范圍的全景圖像的步驟。
3. 權(quán)利要求2所述的多點(diǎn)測(cè)量方法，其中包括設(shè)定包含測(cè)量對(duì) 象物的臨時(shí)測(cè)量范圍的步驟；根據(jù)比所述遠(yuǎn)視圖像更廣角的廣角圖 像，分割并取得所述臨時(shí)測(cè)量范圍的圖像的步驟；合成廣角圖像并取 得所述全景圖像的步驟。
4. 權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的多點(diǎn)測(cè)量方法，其中所述預(yù) 定測(cè)量點(diǎn)通過邊緣處理求出。
5. 權(quán)利要求4所述的多點(diǎn)測(cè)量方法，其中通過設(shè)定邊緣處理 中的閾值，選擇所述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的密度。
6. 權(quán)利要求4所述的多點(diǎn)測(cè)量方法，其中通過指定邊緣處理中 特征點(diǎn)的間隔，選擇所述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的密度。
7. 權(quán)利要求3所述的多點(diǎn)測(cè)量方法，其中包括對(duì)廣角圖像或遠(yuǎn) 視圖像進(jìn)行邊緣處理，將邊緣處理中得到的特征點(diǎn)重疊在所述全景圖 像上的步驟。
8. 權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的多點(diǎn)測(cè)量方法，其中包括根 據(jù)特征點(diǎn)將測(cè)量對(duì)象物的最外輪廓部分連線，設(shè)定正式測(cè)量范圍的步驟。
9. 權(quán)利要求8所迷的多點(diǎn)測(cè)量方法，其中對(duì)于所述正式測(cè)量范 圍執(zhí)行所述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的掃描。
10. 權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的多點(diǎn)測(cè)量方法，其中所述 測(cè)距是在同 一測(cè)量點(diǎn)上執(zhí)行預(yù)定次數(shù)而得到的平均測(cè)距。
11. 權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的多點(diǎn)測(cè)量方法，其中在圖 像上顯示已測(cè)完的測(cè)量點(diǎn)。
12. —種測(cè)量裝置，其特征在于，設(shè)有望遠(yuǎn)鏡部，具有取得廣角圖像的第1拍攝部和取得倍率比 所述廣角圖像高的遠(yuǎn)視圖像的第2拍攝部；測(cè)距部，射出測(cè)距光，接 收來自測(cè)量對(duì)象物的反射光而進(jìn)行測(cè)距；測(cè)角部，檢測(cè)所述望遠(yuǎn)鏡部 的水平角和垂直角；驅(qū)動(dòng)部，在水平方向和垂直方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述望 遠(yuǎn)鏡部；以及控制裝置，控制所述第1拍攝部和所述第2拍攝部的拍 攝，根據(jù)來自所述測(cè)角部的檢測(cè)結(jié)果，控制所迷驅(qū)動(dòng)部，該控制裝置構(gòu)造成連接用所述第1拍攝部得到的所述廣角圖像 而合成全景圖像，對(duì)所述廣角圖像進(jìn)行邊緣處理并設(shè)定預(yù)定測(cè)量點(diǎn)， 掃描該預(yù)定測(cè)量點(diǎn)，用所述第2拍攝部對(duì)于各預(yù)定測(cè)量點(diǎn)取得所述遠(yuǎn) 視圖像，從遠(yuǎn)視圖像中抽取對(duì)應(yīng)于所述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量點(diǎn)，對(duì)該測(cè) 量點(diǎn)進(jìn)^^測(cè)距。
13. 權(quán)利要求12所述的測(cè)量裝置，其中所述控制裝置計(jì)算所述 測(cè)量點(diǎn)的水平角和垂直角，取得測(cè)量點(diǎn)的三維凝:據(jù)。
14. 權(quán)利要求12所述的測(cè)量裝置，其中通過使所述望遠(yuǎn)鏡部朝 向隔開的2點(diǎn)，設(shè)定具有以2點(diǎn)為對(duì)角線的矩形的臨時(shí)測(cè)量范圍。
15. 權(quán)利要求14所述的測(cè)量裝置，其中所述控制裝置根據(jù)所述 臨時(shí)測(cè)定范圍的特征點(diǎn)將測(cè)量對(duì)象物的最外輪廓部分連線而設(shè)定正 式測(cè)量范圍，并控制所述驅(qū)動(dòng)部以掃描該正式測(cè)量范圍。
16. 權(quán)利要求12所述的測(cè)量裝置，其中所述測(cè)距部對(duì)同一測(cè)量 點(diǎn)進(jìn)行所要次數(shù)的測(cè)距，將其平均值作為測(cè)距結(jié)果。
全文摘要
設(shè)有具有取得廣角圖像的第1拍攝部和取得倍率比上述廣角圖像高的遠(yuǎn)視圖像的第2拍攝部的望遠(yuǎn)鏡部(5)；射出測(cè)距光，接收來自測(cè)量對(duì)象物的反射光并進(jìn)行測(cè)距的測(cè)距部；檢測(cè)上述望遠(yuǎn)鏡部的水平角、垂直角的測(cè)角部；在水平方向、垂直方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述望遠(yuǎn)鏡部的驅(qū)動(dòng)部；以及控制裝置，控制上述第1拍攝部、上述第2拍攝部的拍攝，根據(jù)上述測(cè)角部的檢測(cè)結(jié)果，控制上述驅(qū)動(dòng)部，該控制裝置構(gòu)造成連接用上述第1拍攝部得到的上述廣角圖像并合成全景圖像，對(duì)上述廣角圖像進(jìn)行邊緣處理并設(shè)定預(yù)定測(cè)量點(diǎn)，掃描該預(yù)定測(cè)量點(diǎn)，通過上述第2拍攝部對(duì)于各預(yù)定測(cè)量點(diǎn)取得上述遠(yuǎn)視圖像，從遠(yuǎn)視圖像中抽取與上述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)，對(duì)該測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。
文檔編號(hào)G01C15/00GK101663561SQ20088001261
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者大友文夫, 大谷仁志, 永島輝一, 穴井哲治, 金子順紀(jì) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社拓普康