專利名稱：測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有CCD區(qū)域傳感器等的攝像裝置，能夠根據(jù)從此攝像裝置取得的圖像對目標(biāo)自動照準(zhǔn)的測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置。
背景技術(shù)：
最近，開始使用根據(jù)從攝像裝置取得的圖像能夠?qū)δ繕?biāo)自動照準(zhǔn)的測量儀器。作為這種測量儀器，已知有在下述專利文獻1中公開的結(jié)構(gòu)。在圖11及圖12中示出了這種測量儀器。
如圖11所示，該測量儀器具有在視準(zhǔn)軸(光軸)O上由物鏡1、分光鏡2、聚光透鏡3、固體攝像元件4構(gòu)成的望遠鏡，使透過物鏡1、分光鏡2及聚光鏡3的光在固體攝像元件4上成像。
此外，該測量儀器具有發(fā)光部6，從發(fā)光部6射出的調(diào)制光經(jīng)過聚光透鏡7、三角鏡5、分光鏡2及物鏡1，沿照準(zhǔn)軸O發(fā)送。沿照準(zhǔn)軸O發(fā)送的調(diào)制光被設(shè)在測量點的目標(biāo)棱鏡反射(下面，簡單稱為目標(biāo))，沿照準(zhǔn)軸O返回，透過物鏡1、分光鏡2及聚光透鏡3入射到固體攝像元件4上。一部分調(diào)制光被分光鏡2及三角鏡5反射，經(jīng)過聚光透鏡9入射到受光部8。
在該測量儀器中，利用未圖示的相位計求出從發(fā)光部6射出的調(diào)制光和入射到受光部8的調(diào)制光之間的相位差，根據(jù)該相位差由未圖示的運算控制部計算出到達目標(biāo)的距離。此時，用未圖示的水平測角部(水平編碼器)及垂直測角部(垂直編碼器)測量望遠鏡的水平角及垂直角。
可是，在測量距離和角度時，必須照準(zhǔn)目標(biāo)以使其正確地位于照準(zhǔn)軸O上。該照準(zhǔn)如下所述地自動進行。
首先，望遠鏡朝向目標(biāo)11，關(guān)于包含圖12(A)所示的目標(biāo)1的圖像，由固體攝像元件4取得使發(fā)光部6發(fā)光時的照亮圖像和使發(fā)光部6熄燈時的熄燈圖像。然后，利用未圖示的運算控制部求出兩圖像之差。根據(jù)兩圖像之差，如圖12(B)所示地僅得到目標(biāo)11的圖像。這樣，求出距離表示照準(zhǔn)軸O方向的畫面中心的目標(biāo)11的水平偏差H及垂直偏差V。因此，直到水平偏差H和垂直偏差V成為零之前，通過未圖示的水平驅(qū)動部(水平伺服電機)和垂直驅(qū)動部(垂直伺服電機)使望遠鏡轉(zhuǎn)動，就能夠自動照準(zhǔn)目標(biāo)11。
雖然以上的照準(zhǔn)是望遠鏡靜止的情況，但即使在望遠鏡轉(zhuǎn)動的情況下也能夠進行自動照準(zhǔn)。望遠鏡的轉(zhuǎn)動角度通過對來自未圖示的水平測角部及垂直測角部的輸出脈沖數(shù)進行計數(shù)而求出。例如，測量儀器水平轉(zhuǎn)動，如果求出使發(fā)光部6發(fā)光而得到照亮圖像時、和使發(fā)光部6熄燈而獲得熄燈圖像時的望遠鏡的角度差，如圖12(C)所示，就能夠簡單地算出照亮圖像和熄燈圖像的偏移量X(角度差)。如果求出該圖像的偏移量X，就使照亮圖像和熄燈圖像中的某一個僅移位上述偏移量X，如果求出兩圖像之差，就如上所述簡單地求出水平偏差H和垂直偏差V，能夠自動校正目標(biāo)11。
如此，由于如下述專利文獻1所公開的結(jié)構(gòu)是，無論望遠鏡轉(zhuǎn)動還是靜止都能進行自動照準(zhǔn)，所以任何時候都能容易地進行自動照準(zhǔn)。
專利文獻1日本特許第3621123號公報可是，如上述專利文獻1所公開的結(jié)構(gòu)是，由水平編碼器及垂直編碼器這樣的角度檢測器求出使發(fā)光部6發(fā)光時的照亮圖像和使發(fā)光部6熄燈時的熄燈圖像的偏移量X。在測量儀器中還存在像水平儀(水準(zhǔn)儀)等那樣不具有編碼器這樣的角度檢測器的測量儀器。在上述專利文獻1中公開的測量儀器中，如果不具有角度檢測儀，就會產(chǎn)生在望遠鏡轉(zhuǎn)動時不能進行自動照準(zhǔn)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而做出的，提供一種測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置，在能夠根據(jù)從攝像裝置取得的圖像進行自動照準(zhǔn)的測量儀器中，即使望遠鏡轉(zhuǎn)動時，不使用角度檢測儀也能進行自動照準(zhǔn)。
為了實現(xiàn)上述課題，第一個發(fā)明的技術(shù)方案是測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置，其包括攝像裝置，對由望遠鏡捕捉的目標(biāo)及該目標(biāo)周圍進行攝像；驅(qū)動部，使上述望遠鏡轉(zhuǎn)動；發(fā)光部，向上述目標(biāo)發(fā)送光；以及運算控制部，根據(jù)使該發(fā)光部點亮?xí)r由上述攝像裝置進行攝像而獲得的照亮圖像、和使該發(fā)光部熄燈時由上述攝像裝置進行攝像而獲得的熄燈圖像之差，求出上述目標(biāo)的位置，控制上述驅(qū)動部來自動照準(zhǔn)上述目標(biāo)，而且，上述運算控制部進行上述照亮圖像和上述熄燈圖像的相關(guān)運算，求出兩圖像最一致的位置，根據(jù)此位置處的兩圖像之差，求出上述目標(biāo)的位置。
第二個發(fā)明的技術(shù)方案是，在第一個發(fā)明中，進行上述照亮圖像和上述熄燈圖像的相關(guān)運算，求出與兩個圖像中重合的像素的亮度有關(guān)的相關(guān)關(guān)系，在該相關(guān)關(guān)系成為最大時判斷為是上述兩圖像最一致的位置。
第三個發(fā)明的技術(shù)方案是，在第一個發(fā)明中，進行上述照亮圖像和上述熄燈圖像的橫方向上的相關(guān)運算，在兩圖像重合的部分，求出與在沿縱方向的直線上重合的像素的亮度的總和有關(guān)的相關(guān)關(guān)系，在該相關(guān)關(guān)系成為最大時判斷為是上述兩圖像最一致的位置。
第四個發(fā)明的技術(shù)方案是，在第一個發(fā)明中，進行上述照亮圖像和上述熄燈圖像的縱方向上的相關(guān)運算，在兩圖像重合的部分，求出與在沿橫方向的直線上重合的像素的亮度的總和有關(guān)的相關(guān)關(guān)系，在該相關(guān)關(guān)系成為最大時判斷為是上述兩圖像最一致的位置。
第五個發(fā)明的技術(shù)方案是，在第一、第二、第三或第四個發(fā)明中，一邊使上述照亮圖像和上述熄燈圖像中的一個偏移，一邊進行上述相關(guān)運算，此時將偏移范圍限定在根據(jù)從上述運算控制部向上述驅(qū)動部發(fā)送的控制信號預(yù)測的范圍內(nèi)。
發(fā)明效果如上述說明所表明的，在上述的第一個發(fā)明中，進行使發(fā)光部點亮?xí)r的照亮圖像和使該發(fā)光部熄燈時到熄燈圖像的相關(guān)運算，尋找兩圖像最一致的位置，根據(jù)此位置的兩圖像之差求出上述目標(biāo)的位置，所以，即使在望遠鏡轉(zhuǎn)動時，也可以不使用角度檢測儀進行自動照準(zhǔn)。因此，即使是電子水平儀等不具有角度檢測器的測量儀器，也能夠一邊轉(zhuǎn)動望遠鏡，一邊進行自動照準(zhǔn)，所以使用方便。
在第二個發(fā)明中，進一步，進行上述照亮圖像和上述熄燈圖像的相關(guān)運算，求出與兩個圖像中重合的像素的亮度有關(guān)的相關(guān)關(guān)系，在該相關(guān)關(guān)系成為最大時判斷為是上述兩圖像最一致的位置，所以，能夠簡單可靠地求出兩圖像最一致的位置，還簡單可靠地實現(xiàn)與第一個發(fā)明相同的效果。
在第三個發(fā)明中，進行上述照亮圖像和上述熄燈圖像的橫方向上的相關(guān)運算，在兩圖像重合的部分，求出與在沿縱方向的直線上重合的像素的亮度的總和有關(guān)的相關(guān)關(guān)系，在該相關(guān)關(guān)系成為最大時判斷為是上述兩圖像最一致的位置，所以同第二個發(fā)明相比，能夠以更少的計算量來求出兩圖像最一致的橫向位置，能夠更迅速地進行自動照準(zhǔn)。
在第四個發(fā)明中，進行上述照亮圖像和上述熄燈圖像的縱方向上的相關(guān)運算，在兩圖像重合的部分，求出與在沿橫方向的直線上重合的像素的亮度的總和有關(guān)的相關(guān)關(guān)系，在該相關(guān)關(guān)系成為最大時判斷為是上述兩圖像最一致的位置，所以同第二個發(fā)明相比，能夠以更少的計算量來求出兩圖像最一致的縱向的位置，能夠更迅速地進行自動照準(zhǔn)。
在第五個發(fā)明中，一邊使上述照亮圖像和上述熄燈圖像中的一個偏移，一邊進行上述相關(guān)運算，此時將偏移范圍限定在根據(jù)從上述運算控制部向上述驅(qū)動部發(fā)送的控制信號預(yù)測的范圍內(nèi)，所以，能夠減少求出兩圖像間的相關(guān)關(guān)系所需的時間，能夠更迅速地求出兩圖像最一致的位置，進行自動照準(zhǔn)。


圖1是本發(fā)明的第一實施例的測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置的方框圖。
圖2是說明上述自動照準(zhǔn)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
圖3是在上述自動照準(zhǔn)裝置中使用的區(qū)域傳感器的平面圖。
圖4是在全站儀中裝入上述自動照準(zhǔn)裝置的光學(xué)系統(tǒng)。
圖5是說明上述自動照準(zhǔn)裝置的原理的圖。
圖6是說明相關(guān)關(guān)系的圖。
圖7是說明在進行照亮圖像和熄燈圖像的相關(guān)運算時決定偏移兩圖像的范圍的方法的圖。
圖8是說明本發(fā)明的第二實施例的測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置的原理的圖。
圖9是將本發(fā)明的第三實施例的自動照準(zhǔn)裝置裝入自動水平儀中的光學(xué)系統(tǒng)。
圖10是將本發(fā)明的第三實施例的自動照準(zhǔn)裝置裝入電子水平儀中的光學(xué)系統(tǒng)。
圖11是說明具有以往的攝像裝置的測量儀器的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
圖12是說明具有以往的攝像裝置的自動照準(zhǔn)裝置的原理的圖。
附圖標(biāo)記說明11目標(biāo) 20區(qū)域傳感器(攝像裝置)24發(fā)光部28水平驅(qū)動部(驅(qū)動部)30垂直驅(qū)動部(驅(qū)動部)32微型計算機(運算控制部)40、40A自動照準(zhǔn)裝置 50像素a照亮圖像 b熄燈圖像具體實施方式
下面，參照附圖，詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。首先，根據(jù)圖1～圖7說明本發(fā)明的第一實施例涉及的測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置。圖1是該自動照準(zhǔn)裝置的方框圖。圖2是說明該自動照準(zhǔn)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的圖。圖3是該自動照準(zhǔn)裝置中使用的區(qū)域傳感器的平面圖。圖4是在全站儀(電子測距測角儀)中裝入該自動照準(zhǔn)裝置的光學(xué)系統(tǒng)。圖5是說明該自動照準(zhǔn)裝置的原理的圖。圖6是說明相關(guān)關(guān)系的圖。圖7是說明進行照亮圖像和熄燈圖像的相關(guān)運算時決定偏移兩圖像的范圍的方法的圖。
如圖1所示，本實施例的自動照準(zhǔn)裝置40包括發(fā)出照準(zhǔn)光的發(fā)光部24；作為接收由目標(biāo)反射的照準(zhǔn)光的攝像裝置的CCD等區(qū)域傳感器20；處理從區(qū)域傳感器20取得的圖像的圖像處理裝置21；使望遠鏡轉(zhuǎn)動的水平驅(qū)動部28及垂直驅(qū)動部30。它們被連接到微型計算機(運算控制部)32。微型計算機32根據(jù)由圖像處理裝置21處理的目標(biāo)圖像，控制水平驅(qū)動部28及垂直驅(qū)動部30，使該目標(biāo)和區(qū)域傳感器20的坐標(biāo)原點正確地保持一致。在微型計算機32上還連接有顯示部22，在顯示部22顯示測量值和從區(qū)域傳感器20取得的圖像等。
如圖2所示，測量儀器的望遠鏡(照準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng))包括在照準(zhǔn)軸(光軸)O上設(shè)置的物鏡41、對焦透鏡43、正像透鏡44、焦點板47、目鏡48。自動照準(zhǔn)裝置40的光學(xué)系統(tǒng)包括射出照準(zhǔn)光的發(fā)光部24、使照準(zhǔn)光變成平行光線的準(zhǔn)直透鏡26、將照準(zhǔn)光向直角方向反射的反射鏡45及反射棱鏡46、物鏡41、分光棱鏡42、區(qū)域傳感器20。
由于被物鏡41聚光的自然光透過分光棱鏡42，所以目標(biāo)像就會在焦點板47上成像。操作者能夠通過觀察目鏡48來觀看目標(biāo)像，即使手動也能進行照準(zhǔn)操作。另一方面，從發(fā)光部24射出的照準(zhǔn)光，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡26，通過反射鏡45和反射棱鏡46使光路彎曲90度后，沿照準(zhǔn)軸O發(fā)送光。所發(fā)送的照準(zhǔn)光被設(shè)置在測量點的目標(biāo)反射，沿照準(zhǔn)軸O返回，由物鏡41聚光，由分光棱鏡42向直角方向反射后，入射到區(qū)域傳感器20。
如圖3所示，排列像素50使其如圍棋盤的目那樣構(gòu)成區(qū)域傳感器20，通過依次指定沿橫向的直線I上的行i及沿縱向的直線J上的列j，區(qū)域傳感器20就能夠向微型計算機32輸出在全部像素50的每個接收到的光量，即亮度。包含從區(qū)域傳感器20得到的目標(biāo)和背景的圖像，能夠通過微型計算機32被顯示在顯示部22上。
圖4是將該自動照準(zhǔn)裝置40裝入全站儀中的光學(xué)系統(tǒng)的一個例子。全站儀的情況下，除了上述自動照準(zhǔn)裝置40的光學(xué)系統(tǒng)及望遠鏡的光學(xué)系統(tǒng)以外，還具有光波測距儀的光學(xué)系統(tǒng)。光波測距儀的光學(xué)系統(tǒng)包括測距用發(fā)光部60、擴束器62、分光棱鏡64、物鏡41、受光元件66、從測距用發(fā)光部60直接向受光元件66引導(dǎo)測距光的參照光路68。雖然這些光學(xué)系統(tǒng)的照準(zhǔn)軸O全部以相同軸構(gòu)成，但也可以使光波測距儀的照準(zhǔn)軸區(qū)別于自動照準(zhǔn)裝置及照準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)不同，并且使這些照準(zhǔn)軸上下平行。由于光波測距儀與現(xiàn)有的相同，所以省略其說明。
在自動照準(zhǔn)裝置40中，在望遠鏡靜止的情況下微型計算機32檢測目標(biāo)的位置進行自動照準(zhǔn)的原理，與上述專利文獻1公開的原理相同。接下來，根據(jù)圖5說明在望遠鏡轉(zhuǎn)動的情況下，在此自動照準(zhǔn)裝置40中微型計算機32檢測目標(biāo)的位置進行自動照準(zhǔn)的原理。
首先，從攝像裝置20取得使發(fā)光部24發(fā)光時的照亮圖像a(參照圖5(A))和使發(fā)光部24熄燈時的熄燈圖像b(參照圖5(B))。由于測量儀器在轉(zhuǎn)動，所以在兩圖像a、b中就會產(chǎn)生偏差。在此，一邊將兩圖像a、b中的一個如圖5(C)所示地稍微移動，一邊對兩圖像a、b的重合像素50的各自亮度An、Bn(n是付與像素的編號)通過相關(guān)運算求出其相關(guān)關(guān)系。分別將亮度An、Bn取作橫軸和縱軸進行繪制，就獲得了圖6所示的相關(guān)圖。相關(guān)圖中，相關(guān)關(guān)系越變大，表示亮度An、Bn的點就越集中在向右上升的一條直線52附近。如圖5(D)所示，當(dāng)兩圖像a、b一致時，相關(guān)關(guān)系為最大。
為了自動地求出相關(guān)關(guān)系而使用相關(guān)系數(shù)。如果在兩圖像a、b中設(shè)兩圖像a、b的重合的像素50的平均亮度分別為Am、Bm，在兩圖像a、b中設(shè)兩圖像a、b的重合的像素50的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為As、Bs，設(shè)兩圖像a、b的重合的像素50的總數(shù)為N，則相關(guān)系數(shù)r由下式求出r＝∑{(An-Am)(Bn-Bm)}/N÷(As·Bs)但是，圖5(C)中，雖然圖像a、b之一僅在縱向和橫向的一個方向(橫向)上移動，但實際上，兩圖像a、b之一在縱向和橫向的一個方向上一邊移動、一邊找出兩圖像a、b間的相關(guān)系數(shù)成為最大的位置后，兩圖像a、b之一還一邊在縱向和橫向的另一個方向上移動、一邊找出兩圖像a、b間的相關(guān)系數(shù)成為最大的位置。
因此，兩圖像a、b間的相關(guān)系數(shù)成為最大時，若在該位置求出兩圖像a、b之差，則如圖5(E)所示，能夠僅取出目標(biāo)11。此后，與上述專利文獻1公開的內(nèi)容相同，求出距離表示照準(zhǔn)軸O方向的顯示部22中心的水平偏差H及垂直偏差V，能夠自動照準(zhǔn)目標(biāo)11。
可是，由于求出了兩圖像a、b間的相關(guān)系數(shù)成為最大的位置，所以不需要從兩圖像a、b全體重合的位置到兩圖像a、b完全重合的部分消失為止都求出相關(guān)系數(shù)。由于水平驅(qū)動部28及垂直驅(qū)動部30的各伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度(用區(qū)域傳感器20的像素數(shù)表示)依賴于微型計算機32的控制信號，所以就能夠根據(jù)獲得使發(fā)光部24發(fā)光時的圖像a的時刻和獲得使發(fā)光部24熄燈時的圖像b的時刻之間的時間差T，以及伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定值，來預(yù)測兩圖像a、b間的偏移量。因此，僅在能夠預(yù)測兩圖像a、b的相互的偏移量的范圍內(nèi)，一邊偏移其中一個圖像，一邊求出兩圖像a、b間的相關(guān)系數(shù)即可。
假設(shè)伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定值從0(停止)向+側(cè)上升到最大旋轉(zhuǎn)速度+Vf時，兩圖像a、b間的相關(guān)系數(shù)成為最大時的兩者的偏移量X處于0～+Vf·T之間。因此，如圖7(A)所示，也可以在縱向和橫向上都一邊偏移兩圖像a、b中的一個，一邊將彼此的偏移量X限定在0～+Vf·T的范圍內(nèi)，求出相關(guān)系數(shù)。
假設(shè)伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定值從-側(cè)的中速-Vm達到0(停止)時，兩圖像a、b間的相關(guān)系數(shù)成為最大時的兩者的偏移量X處于-Vm·T～0之間。因此，如圖7(B)所示，在縱向和橫向上都一邊偏移兩圖像a、b中的一個、一邊將彼此的偏移量X限定在-Vm·T～0的范圍內(nèi)，求出相關(guān)系數(shù)。
假設(shè)伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定值從+側(cè)的最大旋轉(zhuǎn)速度+Vf到-側(cè)的中速-Vm時，兩圖像a、b間的相關(guān)系數(shù)成為最大時的兩者的偏移量X處于-Vm·T～+Vf·T之間。因此，如圖7(C)所示，在縱向和橫向上都一邊偏移兩圖像a、b中的一個、一邊將彼此的偏移量X限定在-Vm·T～+Vf·T的范圍內(nèi)，求出相關(guān)系數(shù)即可。
假設(shè)伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定值在某一時間內(nèi)復(fù)雜地變化，此時間內(nèi)的最大旋轉(zhuǎn)速度為+Vf、最小旋轉(zhuǎn)速度為Vs時，兩圖像a、b間的相關(guān)系數(shù)成為最大時的兩者的偏移量X處于+Vs·T～+Vf·T之間。因此，如圖7(D)所示，在縱向和橫向上都一邊偏移兩圖像a、b中的一個、一邊將彼此的偏移量X限定在+Vs·T～+Vf·T的范圍內(nèi)，求出相關(guān)系數(shù)即可。
如上所述，根據(jù)本實施例的自動照準(zhǔn)裝置40，不需要求出獲得兩圖像a、b時的望遠鏡的轉(zhuǎn)動角，所以即使是不具備編碼器等角度檢測器的測量儀器等的任意測量儀器，通過具備此自動照準(zhǔn)裝置40，也能夠在望遠鏡轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下進行自動照準(zhǔn)。而且，由于將兩圖像a、b間的偏移量X限定在被預(yù)測的范圍內(nèi)求相關(guān)系數(shù)，所以能夠在短時間內(nèi)求出相關(guān)系數(shù)成為最大的位置，能夠進行迅速地自動照準(zhǔn)。
接著，根據(jù)圖8說明本發(fā)明的第二實施例。圖8是說明本實施例的自動照準(zhǔn)裝置的原理的圖。此自動照準(zhǔn)裝置也具有與上述第一實施例的測量儀器相同的結(jié)構(gòu)，在從攝像裝置20取得使發(fā)光部24發(fā)光時的照亮圖像a(參照圖8(A))和使發(fā)光部24熄燈時的熄燈圖像b(參照圖8(B))之前，與第一實施例相同。但是，本實施例中，如下面所說，求出兩圖像a、b最一致的位置的相關(guān)運算方法與上述第一實施例不同。
如圖8(A)、圖8(B)所示，若獲得兩圖像a、b，在兩圖像a、b的重合部分，分別對沿縱向的直線J上的每一列j求出所有像素的亮度總和Ax、Bx，以及對沿橫向的直線工上的每一行I求出所有像素的亮度總和Ay、By。
接著，如圖8(C)所示，一邊使兩圖像a、b中的一個在橫向上一點一點偏移，一邊求出兩圖像a、b重合的每一列j的亮度總和Ax、Bx的相關(guān)系數(shù)。在亮度總和的Ax、Bx的相關(guān)系數(shù)成為最大時，可以判斷為是在橫向上兩圖像a、b最一致的時刻。
接著，如圖8(D)所示，一邊使兩圖像a、b中的一個在縱向上一點一點偏移，一邊求出兩圖像a、b重合的每一行i的亮度總和Ay、By的相關(guān)系數(shù)。在亮度總和的Ay、By的相關(guān)系數(shù)成為最大時，可以判斷為在縱向上兩圖像a、b最一致的時刻。此后，與上述第一實施例相同，能自動照準(zhǔn)目標(biāo)11。
根據(jù)本實施例，在求出與每一行i及每一列j的像素50的亮度總和有關(guān)的相關(guān)系數(shù)后，就能夠以比求出與全像素50的亮度有關(guān)的相關(guān)系數(shù)的第一實施例更少的計算量，求出兩圖像a、b最一致的位置，能夠更加迅速地進行自動照準(zhǔn)。
接著，說明本發(fā)明的第三實施例的測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置。圖9是說明將此自動照準(zhǔn)裝置組裝到自動水平儀(自動水準(zhǔn)儀)中的光學(xué)系統(tǒng)的圖。圖10是說明將此自動照準(zhǔn)裝置組裝到電子水平儀中的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
在將此自動水平裝置40A組裝到自動水平儀中的情況下，如圖9所示，雖然追加了補償照準(zhǔn)軸O的水平的自動水平補償機構(gòu)49，但由于不需要使望遠鏡在上下方向轉(zhuǎn)動，所以省略了驅(qū)動部30。除此以外，與圖2所示的自動照準(zhǔn)裝置40相同。在此，即使望遠鏡轉(zhuǎn)動的情況下，也不需要水平和垂直的兩個編碼器，能夠一邊補償照準(zhǔn)軸O的水平，一邊進行標(biāo)桿(標(biāo)尺)的自動照準(zhǔn)。
將此自動照準(zhǔn)裝置40A組裝到電子水平儀的情況下，如圖10所示，同圖9所示的情況相比，還追加了連接到微型計算機32的線傳感器70和沿照準(zhǔn)軸O將光朝向線傳感器70反射的分光棱鏡70。除此以外，與圖9所示的結(jié)構(gòu)相同。在此，除了能夠一邊補償照準(zhǔn)軸O的水平、一邊進行標(biāo)桿(標(biāo)尺)的自動照準(zhǔn)之外，還能夠使處于測量點的標(biāo)桿在線傳感器70上成像，通過微型計算機32讀出標(biāo)桿的刻度。
如上所述，本實施例的自動照準(zhǔn)裝置40A不具備編碼器等角度檢測器，但具備自動水平補償機構(gòu)49，專門用于不需要使望遠鏡在上下方向上轉(zhuǎn)動的自動水平儀或電子水平儀中。此自動照準(zhǔn)裝置40A也與上述實施例相同，即使是望遠鏡轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下也能夠進行自動照準(zhǔn)。
但是，本發(fā)明并不限于上述實施例，可以進行各種變形。例如，在上述各實施例中，作為求出兩圖像a、b最一致的位置的相關(guān)運算，雖然由兩圖像a、b間的相關(guān)系數(shù)求出，但也可以用其它合適的方法來求出。
例如，也可以在圖6所示的相關(guān)圖中，根據(jù)表示重合的像素50的各自亮度An、Bn的點位于規(guī)定范圍C內(nèi)的比例成為最大的位置，求出兩圖像a、b最一致的位置。此外，也可以利用根據(jù)亮度An、Bn之差的平方和成為最小值的位置求出的殘差相關(guān)法。還有，也可以使用根據(jù)亮度An和Bn的頻率解析中相位部分的類似度為最大的位置求出的相位限定相關(guān)方法(傅立葉相位相關(guān)法)。
權(quán)利要求
1.一種測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置，包括攝像裝置，對由望遠鏡捕捉的目標(biāo)及該目標(biāo)周圍進行攝像；驅(qū)動部，使上述望遠鏡轉(zhuǎn)動；發(fā)光部，向上述目標(biāo)發(fā)送光；以及運算控制部，根據(jù)使該發(fā)光部點亮?xí)r由上述攝像裝置進行攝像而獲得的照亮圖像、和使該發(fā)光部熄燈時由上述攝像裝置進行攝像而獲得的熄燈圖像之差，求出上述目標(biāo)的位置，控制上述驅(qū)動部來自動照準(zhǔn)上述目標(biāo)，其特征在于，上述運算控制部進行上述照亮圖像和上述熄燈圖像的相關(guān)運算，求出兩圖像最一致的位置，根據(jù)此位置處的兩圖像之差，求出上述目標(biāo)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置，其特征在于，進行上述照亮圖像和上述熄燈圖像的相關(guān)運算，求出與兩個圖像中重合的像素的亮度有關(guān)的相關(guān)關(guān)系，在該相關(guān)關(guān)系成為最大時判斷為是上述兩圖像最一致的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置，其特征在于，進行上述照亮圖像和上述熄燈圖像的橫方向上的相關(guān)運算，在兩圖像重合的部分，求出與在沿縱方向的直線上重合的像素的亮度的總和有關(guān)的相關(guān)關(guān)系，在該相關(guān)關(guān)系成為最大時判斷為是上述兩圖像最一致的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置，其特征在于，進行上述照亮圖像和上述熄燈圖像的縱方向上的相關(guān)運算，在兩圖像重合的部分，求出與在沿橫方向的直線上重合的像素的亮度的總和有關(guān)的相關(guān)關(guān)系，在該相關(guān)關(guān)系成為最大時判斷為是上述兩圖像最一致的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置，其特征在于，一邊使上述照亮圖像和上述熄燈圖像中的一個偏移，一邊進行上述相關(guān)運算，此時將偏移范圍限定在根據(jù)從上述運算控制部向上述驅(qū)動部發(fā)送的控制信號預(yù)測的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種測量儀器的自動照準(zhǔn)裝置，可根據(jù)從攝像裝置取得的圖像進行自動照準(zhǔn)，即使望遠鏡轉(zhuǎn)動時，不使用角度檢測儀，也能夠進行自動照準(zhǔn)。其包括攝像裝置，對由望遠鏡捕捉的目標(biāo)(11)及該目標(biāo)周圍進行攝像；驅(qū)動部，使望遠鏡轉(zhuǎn)動；發(fā)光部，向目標(biāo)發(fā)送光；以及運算控制部，根據(jù)使發(fā)光部點亮?xí)r獲得的照亮圖像(a)和使發(fā)光部熄燈時獲得的熄燈圖像(b)之差，求出目標(biāo)的位置，控制驅(qū)動部來自動照準(zhǔn)目標(biāo)；其中，運算控制部一邊使照亮圖像和熄燈圖像中的一個一點一點偏移(C)，一邊求出兩圖像最一致的位置(D)，根據(jù)此位置處的兩圖像之差求出目標(biāo)的位置(E)。
文檔編號G06K9/20GK101017086SQ200710007990
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日
發(fā)明者西田信幸, 安富敏 申請人:株式會社掃佳