能夠非接觸操作的測量設(shè)備以及用于這種測量設(shè)備的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于確定目標(biāo)點的位置的大地測量設(shè)備(1)，特別是經(jīng)緯儀或者全站儀，該大地測量設(shè)備(1)包括瞄準(zhǔn)裝置(5)，特別是望遠(yuǎn)鏡，其中該瞄準(zhǔn)裝置(5)能夠出于改變所述瞄準(zhǔn)裝置的對準(zhǔn)的目的而相對于所述測量設(shè)備(1)的底座(11)以機(jī)動的方式樞轉(zhuǎn)，并具有限定光學(xué)瞄準(zhǔn)軸(6)的至少一個物鏡單元(21)，角度測量功能，其用于高精度檢測所述瞄準(zhǔn)軸(6)的方向，以及估計裝置，其用于對所述瞄準(zhǔn)裝置(5)的方向進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和控制，其特征在于：眼睛圖像獲取裝置(4，4’)，其被設(shè)計為記錄用戶眼睛(3)的眼睛圖像，并且，所述估計裝置被設(shè)計為執(zhí)行依賴于觀察方向的自動瞄準(zhǔn)功能，使得在該功能開始后自動執(zhí)行以下步驟：記錄至少一幅眼睛圖像，借助基于所述至少一幅眼睛圖像的圖像處理來確定所述用戶眼睛(3)的觀察方向或者適于得出所述用戶眼睛(3)的觀察方向的眼睛信息，以及根據(jù)所述用戶眼睛(3)的所述觀察方向或根據(jù)所述眼睛信息以機(jī)動的方式改變所述瞄準(zhǔn)裝置(5)的方向。
【專利說明】能夠非接觸操作的測量設(shè)備以及用于這種測量設(shè)備的控制方法
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠非接觸控制的測量設(shè)備，還涉及一種用于控制所述測量設(shè)備的方法。
[0002]為了測量目標(biāo)點，一直以來我們已經(jīng)知道了許多種大地測量設(shè)備。這種情況下，從測量設(shè)備到待測目標(biāo)點的距離和方向或角度被記錄，并且特別的，測量設(shè)備的絕對位置以及可能出現(xiàn)的參考點一起被獲取作為空間標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0003]這種大地測量設(shè)備的公知例子包括經(jīng)緯儀、視距儀和全站儀，其也可以設(shè)計為電子視距儀或者電腦視距儀。例如，公開文獻(xiàn)EP1686350中描述了一種現(xiàn)有技術(shù)的大地測量設(shè)備。所述設(shè)備具有基于電子傳感器的角度和距離測量功能，允許確定相對于所選擇目標(biāo)的方向和距離。這種情況下，角度和距離變量是在設(shè)備的內(nèi)部參考系統(tǒng)中確定的，并且，如果合適，還需要與外部參考系統(tǒng)結(jié)合來進(jìn)行絕對位置確定。
[0004]現(xiàn)代的全站儀具有用于數(shù)字深加工的微處理器和存儲所獲得的測量數(shù)據(jù)的存儲器。所述設(shè)備通常具有緊湊和集成的設(shè)計，其中同軸測量元件以及計算、控制和存儲單元通常存在于設(shè)備中。取決于全站儀的擴(kuò)展階段，還可以集成貓準(zhǔn)(targeting或sighting)設(shè)備的機(jī)動裝置和用于自動搜索與跟蹤目標(biāo)的裝置。作為人機(jī)接口，全站儀具有電子顯示控制單元-通常是帶有電子數(shù)據(jù)存儲裝置的微處理器計算單元-具有顯示和輸入裝置，例如鍵盤。以基于電子傳感器方式獲得的測量數(shù)據(jù)被輸送到顯示控制單元，由此通過顯示控制單元來獲得，光學(xué)顯示和存儲目標(biāo)點的位置?，F(xiàn)有技術(shù)中的全站儀還具有用于建立與外圍組件例如手持式數(shù)據(jù)獲取設(shè)備的無線連接的無線數(shù)據(jù)接口，其可以設(shè)計為，特別是作為，數(shù)據(jù)記錄器或現(xiàn)場計算機(jī)。
[0005]為瞄準(zhǔn)待測目標(biāo)點，通用類型的大地測量設(shè)備以望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)器例如光學(xué)望遠(yuǎn)鏡作為瞄準(zhǔn)設(shè)備。望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)器通?？蓢@垂直軸和圍繞相對于測量設(shè)備基座的水平傾斜軸旋轉(zhuǎn)，這樣望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)器就能夠通過樞轉(zhuǎn)和傾斜而對準(zhǔn)待測點。現(xiàn)代設(shè)備除光學(xué)觀察通道外還具有用于獲取圖像的攝像機(jī)，所述攝像機(jī)集成到望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)器內(nèi)并且以例如同軸或平行的方式對齊，其中獲得的圖像可以呈現(xiàn)為，特別是呈現(xiàn)為，顯示控制單元的顯示器上的和/或外圍設(shè)備-例如數(shù)據(jù)記錄器-的顯示器上的動態(tài)圖像，以用于遠(yuǎn)程控制。此時，瞄準(zhǔn)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)具有手動聚焦-例如調(diào)節(jié)螺絲用于改變光學(xué)聚焦系統(tǒng)的位置-或者自動聚焦，其中聚焦位置通過伺服電機(jī)改變。大地設(shè)備的望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)器的自動聚焦設(shè)備可以從例如DE19710722、DE19926706 和 19949580 中得知。
[0006]瞄準(zhǔn)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)或者光學(xué)觀察通道通常包含物鏡組、圖像反轉(zhuǎn)系統(tǒng)、聚焦光學(xué)系統(tǒng)，用于產(chǎn)生十字線的標(biāo)線，以及目鏡，它們從物體側(cè)例如以上述順序排列。聚焦透鏡組的位置是取決于物體的距離來設(shè)置的，這樣使清晰圖像形成在設(shè)置于焦平面內(nèi)的標(biāo)線上。所述圖像能夠隨后通過目鏡被看到或者通過借助于同軸設(shè)置的攝像機(jī)獲得。
[0007]舉例來說，大地設(shè)備的通用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)器的結(jié)構(gòu)在公開文獻(xiàn)EP1081459或EP1662278 中披露。
[0008]在已知測量設(shè)備中通常是將它們粗略地對準(zhǔn)目標(biāo)。然后，例如用戶通過光學(xué)系統(tǒng)如望遠(yuǎn)鏡找到目標(biāo)，并且測量設(shè)備依靠良好的設(shè)定來精確地對準(zhǔn)目標(biāo)。緊隨其后的是通常的測量任務(wù)，例如確定距離、方向、位置等等。引入到地形中的人工物品例如棱鏡，桿或者鏡子以及靜止物體例如支架頂點、教堂塔樓、塔等等諸如此類可作為目標(biāo)。
[0009]在已知的測量方法中，需要用戶反復(fù)把目光從通過光學(xué)系統(tǒng)看到的目標(biāo)移開，以便于滿足測量設(shè)備上的各種設(shè)置。這通常由設(shè)定工具完成，例如開關(guān)、按鈕或控制桿，其安裝在設(shè)備本身上或者遠(yuǎn)程控制處并且手動操作。為操作這些工具，用戶的眼睛必須定期地會聚于不同的距離和人工物品上，由于這個原因容易導(dǎo)致疲勞。此外，定期的接觸測量設(shè)備以使后者動作(例如在對測量目標(biāo)精細(xì)設(shè)定的過程中)會重復(fù)地導(dǎo)致振動和沖擊，造成測量的精度受到損害或者使測量工作至少被拖延。其結(jié)果是，特別是在高精度測量的情況下，延遲會在測量中反復(fù)出現(xiàn)。
[0010]因此，需要一種能夠以免接觸方式致動的測量設(shè)備，以及一種控制上述測量設(shè)備的方法。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，測量設(shè)備包括瞄準(zhǔn)裝置和可選的呈現(xiàn)裝置，其用于呈現(xiàn)由瞄準(zhǔn)裝置瞄準(zhǔn)的目標(biāo)的圖像。此外，還提供瞄準(zhǔn)設(shè)備的朝向用戶端的眼睛圖像獲取裝置，其被設(shè)計為持續(xù)獲取用戶的眼睛的圖像(眼睛圖像)，所述眼睛特別是位于用戶端。眼睛圖像獲取裝置能夠獲取眼睛圖像作為用戶整個臉部或者部分臉的記錄的一部分，特別是包括眼睛的可見部分和眼睛周圍的部分，否則僅獲取用戶眼睛的一部分，特別是包含角膜和虹膜和瞳孔的眼球的前部。此時，本發(fā)明中的眼睛圖像獲取裝置可以為攝像機(jī)或者光敏傳感器，例如二維CXD傳感器，或者在US7697032中描述的CMOS圖像傳感器。
[0012]由于人眼角膜為水平橢圓形并且呈球面彎曲，本發(fā)明方法中的眼睛圖像也可以替換地通過例如借助掃描裝置對用戶眼睛表面，特別是眼球的可見部分，進(jìn)行三維掃描來獲得。眼睛的三維圖像也可以借助至少兩個攝像機(jī)來生成。
[0013]眼睛圖像獲取裝置可以通過以下方式組成，例如W099/05988中所描述的，其能夠主動照亮用戶的眼睛。結(jié)果，即使在黑暗或者當(dāng)眼睛被例如眼睛與目鏡過度靠近可能帶來的陰影遮蔽時仍可以獲取眼睛圖像。特別地，LED適合作為照明裝置。為了防止使用戶眼花，這可能在低亮度的時候使用戶分辨目標(biāo)變得相當(dāng)困難，所述主動照射用戶眼睛優(yōu)選采用不可見波長范圍的電磁輻射，例如采用紅外光，如W02011/064534中所描述的。為此，眼睛圖像獲取裝置必須適合接收單獨發(fā)出的電磁輻射。
[0014]就測量設(shè)備而言，提供用于數(shù)據(jù)存儲和對準(zhǔn)目標(biāo)單元的控制的估計裝置，其被設(shè)計用于執(zhí)行自動依據(jù)觀察方向瞄準(zhǔn)目標(biāo)功能。估計裝置包括，特別是包括，具有計算機(jī)程序代碼的機(jī)器可讀數(shù)據(jù)載體，所述程序代碼用于執(zhí)行本發(fā)明的方法。為了確定用戶眼睛的觀察方向，估計裝置起觀察方向確定設(shè)備的作用。
[0015]觀察方向確定裝置用于在連續(xù)獲得的眼睛圖像的每一張中確定用戶眼睛的瞳孔中點，或者用來獲得能夠從中獲取瞳孔中點的信息(眼睛信息)；這可以是，例如，瞳孔或者虹膜的位置，或者通常也可以是獲取的眼睛圖像中的白色和黑色區(qū)域的分布?；谘劬D像確定瞳孔中點或者其他眼睛特征優(yōu)選可以通過圖像識別系統(tǒng)-本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的-具有用于眼睛形狀的掩模和用于瞳孔或其他眼睛特征的其他掩模的圖案識別?；诖_定的或者推斷的瞳孔中點的位置，觀察方向確定裝置可以確定用戶眼睛的觀察方向。
[0016]進(jìn)一步，觀察方向確定裝置能夠確定-確定的或者推斷的-瞳孔中點與瞄準(zhǔn)設(shè)備的光軸之間的距離。基于所確定的距離，觀察方向確定裝置能夠確定用戶眼睛的觀察方向。
[0017]已知的測量設(shè)備，如全站儀，例如具有瞄準(zhǔn)裝置，該瞄準(zhǔn)設(shè)備具有望遠(yuǎn)鏡、廣角攝像機(jī)、全景攝像機(jī)、軸向攝像機(jī)等等。呈現(xiàn)裝置用于呈現(xiàn)由瞄準(zhǔn)裝置瞄準(zhǔn)的目標(biāo)的圖像，所述呈現(xiàn)裝置例如為瞄準(zhǔn)裝置中的顯示器。由于瞄準(zhǔn)裝置能夠展示在其圖像平面中的瞄準(zhǔn)的目標(biāo)的真實圖像，例如瞄準(zhǔn)裝置的目鏡的可以作為呈現(xiàn)設(shè)備，所述目鏡使圖像能直接被人類眼睛觀察到。
[0018]替代或額外地，圖像平面中的磨砂玻璃屏幕可用作呈現(xiàn)裝置，其例如為感光傳感器。圖像信號然后被傳輸?shù)斤@示器，例如IXD監(jiān)視器，其位于瞄準(zhǔn)裝置中或者外。
[0019]舉例說明，視頻攝像機(jī)可以作為眼睛圖像獲取裝置來獲取位于用戶側(cè)的用戶眼睛的連續(xù)眼睛圖像，所述視頻攝像機(jī)優(yōu)選沿瞄準(zhǔn)裝置的光軸對準(zhǔn)。但是，眼睛圖像獲取裝置也可以位于瞄準(zhǔn)裝置外。其可以安裝于例如手持操作設(shè)備或特殊的眼鏡中。
[0020]在獲取的眼睛圖像中，借助圖像提取方法能夠確定用戶眼睛的瞳孔或者瞳孔中點的精確位置。由于瞄準(zhǔn)裝置的光軸與獲得的瞳孔中點的眼睛圖像相關(guān)的位置是已知的，因此能夠確定瞳孔中點與光軸之間的距離，優(yōu)選是像素距離。然后，基于所確定的距離能夠確定用戶眼睛的觀察方向。附帶地，這不需要以對用戶可見的方式呈現(xiàn)眼睛圖像。
[0021]取決于使用的瞄準(zhǔn)裝置，根據(jù)瞄準(zhǔn)裝置中的光束路徑足以確定瞳孔中點與光軸之間的距離，因為用戶眼睛的觀察方向被定義為穿過瞳孔中點的直線。
[0022]為了提高精度，可以考慮人類眼睛的解剖結(jié)構(gòu)。由于人類眼球大體上呈球形，并且其直徑平均為2.5cm，所以用戶眼睛的觀察方向與光軸之間的角度可以用簡單的方式確定為角度偏移。這通過例如正弦定律或三分律是可能的。此時，眼球的中點本質(zhì)上作為觀察方向圍繞它而改變的樞轉(zhuǎn)點。
[0023]作為用于核查所確定的觀察方向的另選方案，提供了校準(zhǔn)裝置，其在顯示的目標(biāo)圖像中連續(xù)地標(biāo)記各個像素，例如通過照明該像素，并且考慮單獨標(biāo)記的像素來確定瞳孔中點與光軸之間的距離。由于與標(biāo)記點相對應(yīng)的各個觀察方向是已知的，所以這種方式能夠查明所確定的觀察方向的結(jié)果中的誤差。依據(jù)查明的誤差，確定的觀察方向隨后在運行中被校正。然后可以例如通過之前測量出的誤差的插值來改變觀察方向。
[0024]在確定了用戶眼睛的觀察方向之后，能夠以這樣一種方式基于所確定的距離和/或偏移角度來改變瞄準(zhǔn)裝置的位置，即，瞄準(zhǔn)裝置的光軸與用戶眼睛的觀察方向一致。這對應(yīng)于例如用戶通過望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)的測量目標(biāo)的精細(xì)設(shè)定。此時，瞄準(zhǔn)裝置位置的變化能夠圍繞用戶的中點實現(xiàn)，以便用戶不會被由于瞄準(zhǔn)裝置的移動所造成的瞄準(zhǔn)目標(biāo)的呈現(xiàn)的變化所干擾。
[0025]瞄準(zhǔn)裝置中有利的具備標(biāo)線。標(biāo)線被固定分配在瞄準(zhǔn)裝置的光軸上，或者其可被實現(xiàn)為可動標(biāo)線。但是，也可以具有一個或更多可動標(biāo)線。依據(jù)所確定的用戶眼睛的觀察方向，各標(biāo)線的位置以下述方式變化，即，用戶眼睛的觀察方向直接穿過標(biāo)線。
[0026]可以有利地使在對準(zhǔn)變化或者標(biāo)線移動的情況下的變化速度取決于所確定的距離和/或角度偏移?；诖?，在相對大的距離/角度偏移的情況下，能夠以比較小距離/角度偏移的情況下更高的速度進(jìn)行瞄準(zhǔn)裝置和/或標(biāo)線位置的變化。
[0027]可以有利地輸出控制信號，例如作為用戶眼睛眨眼的結(jié)果。為此，觀察確定裝置例如以這樣一種方式被設(shè)計，其將不能確定瞳孔中點的特定數(shù)量的眼睛圖像解釋為控制信號。閉上的眼睛或者閉上和睜開眼睛的過程也可以識別為眨眼并解釋為控制信號，特別地，可以借助帶有掩模圖案識別的圖像識別系統(tǒng)來實現(xiàn)。
[0028]用戶眼睛的眼球的移動(眼部移動)或者眼部移動的組合也可以解釋為控制信號。借助校準(zhǔn)裝置，例如在開始測量工作之前，各種持續(xù)時間和/或用戶眼睛眨眼的解釋或者特定眼部移動組合可以被分配給不同的控制命令。舉例說明，瞄準(zhǔn)裝置的對準(zhǔn)中的動態(tài)變化的開始和/或結(jié)束可以借助這樣的非接觸控制命令來啟動。
[0029]替換或者額外地，目標(biāo)的呈現(xiàn)可以被光學(xué)呈現(xiàn)的控制命令疊加或者替代。舉例說明，控制命令可以以圖形方式或者文本方式對用戶可見。此時，觀察方向確定過程可以這樣設(shè)計，所確定的瞳孔中點與光軸(例如對應(yīng)于呈現(xiàn)的中點軸)之間的距離作為識別哪個光學(xué)呈現(xiàn)的控制命令被用戶看見的基礎(chǔ)，例如哪個控制命令位于觀察方向。這個相關(guān)的控制命令可以隨后例如通過眨眼來啟動。此時，可以有利地通過顏色變化和/或亮度來識別當(dāng)前看到的控制命令。
[0030]可以同樣地提供依據(jù)本發(fā)明的測量設(shè)備，使其具有目標(biāo)點識別裝置。目標(biāo)點識別裝置能夠識別位于用戶眼睛觀察方向上被瞄準(zhǔn)的目標(biāo)的呈現(xiàn)中的可能目標(biāo)點，并且通過例如亮度或者通過顏色變化來標(biāo)記它們。響應(yīng)于控制命令的輸出，例如作為一次眨眼的結(jié)果，可以瞄準(zhǔn)、測量這些目標(biāo)點以及與它們的數(shù)據(jù)例如距離、方向高度等一起存儲在存儲設(shè)備中。采用多個標(biāo)線，相應(yīng)地可以連續(xù)標(biāo)記多個目標(biāo)點。
[0031]在依據(jù)本發(fā)明的用于控制測量設(shè)備的方法中，獲取特別是連續(xù)獲取用戶眼睛的圖像(眼睛圖像)，所述測量設(shè)備呈現(xiàn)通過瞄準(zhǔn)設(shè)備觀察到的目標(biāo)。用戶眼睛的觀察方向可以基于眼睛圖像的特定特征而得出。這可以例如是用戶眼睛瞳孔中點與瞄準(zhǔn)設(shè)備的光軸之間的距離，或者瞳孔或虹膜相對于眼睛范圍的位置。所確定的距離作為改變瞄準(zhǔn)裝置的光軸位置或者呈現(xiàn)被瞄準(zhǔn)的目標(biāo)時可動標(biāo)線的位置的基礎(chǔ)。其結(jié)果為，瞄準(zhǔn)裝置的光軸與用戶眼睛的觀察方向一致或者用戶眼睛的觀察方向直接穿過標(biāo)線。
[0032]一方面，基于瞳孔中點與光軸之間的距離，另一方面，基于眼球的直徑，可以確定用戶眼睛的觀察方向與角度偏移的光軸之間的角度。替代或額外地，可以通過連續(xù)標(biāo)記單個像素以及瞳孔中點與這種情況下分別確定的光軸之間的距離來確定真實的用戶眼睛觀察方向與所確定的用戶眼睛觀察方向之間的偏差。
[0033]瞄準(zhǔn)單元的對準(zhǔn)過程有利的以這樣的速度改變，其取決于用戶眼睛的瞳孔中點與瞄準(zhǔn)裝置的光軸之間的距離。
[0034]目標(biāo)的呈現(xiàn)可以被光學(xué)呈現(xiàn)的控制命令疊加或替換。借助于觀察方向確定系統(tǒng)，可以基于所確定的瞳孔中點與瞄準(zhǔn)裝置的光軸之間的距離來選擇光學(xué)呈現(xiàn)的控制命令中的瞄準(zhǔn)控制命令。
[0035]有利的是，目標(biāo)點識別設(shè)備可以識別在呈現(xiàn)所瞄準(zhǔn)的目標(biāo)的時位于觀察方向附近的可能目標(biāo)點并可以標(biāo)記它們。響應(yīng)于控制命令的輸出，相應(yīng)的目標(biāo)點可以被瞄準(zhǔn)裝置瞄準(zhǔn)，測量并與它們的相關(guān)數(shù)據(jù)如方向距離、距離、高度等一起存儲。
[0036]歐洲申請EP11150580.6描述了用于動態(tài)瞄準(zhǔn)功能的概念，其包括通過觸碰觸摸感應(yīng)表面的控制，其中所述表面被分成由虛擬線格形成的各個區(qū)域。這個功能也可以依據(jù)本發(fā)明通過眼睛不接觸地來控制。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的方法以及根據(jù)本發(fā)明的測量設(shè)備通過如下的實例的方式更詳細(xì)的說明，基于附圖中所說明的具體的特定實施方式，并且還論述了本發(fā)明的其它優(yōu)點。附圖中示出了:
[0038]圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的被設(shè)計為全站儀的大地測量設(shè)備；
[0039]圖2a示出了依據(jù)本發(fā)明的大地測量設(shè)備的瞄準(zhǔn)裝置的光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一實施方式；
[0040]圖2b示出了依據(jù)本發(fā)明的大地測量設(shè)備的瞄準(zhǔn)裝置的光學(xué)結(jié)構(gòu)的第二實施方式；
[0041]圖3示出了依據(jù)本發(fā)明的測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)；
[0042]圖4a示出了眼睛圖像和借助掩模的用戶眼睛和瞳孔中點的圖案識別；
[0043]圖4b示出了用戶眼睛被記錄為偏離中央的眼睛圖像；
[0044]圖4c示出了用戶眼睛閉上的眼睛圖像；
[0045]圖5示出了基于瞳孔與光軸的距離來確定角度偏移或觀察方向的典型圖解；
[0046]圖6a示出了基于用戶眼睛的眼睛圖像來對準(zhǔn)瞄準(zhǔn)裝置的第一示例；
[0047]圖6b示出了基于用戶眼睛的眼睛圖像來對準(zhǔn)瞄準(zhǔn)裝置的第二示例；
[0048]圖7示出了望遠(yuǎn)鏡移動的流程圖；
[0049]圖8示出了另一實施方式的示例，其中標(biāo)線以可移動的方式提供于由瞄準(zhǔn)設(shè)備瞄準(zhǔn)的目標(biāo)的圖像中；
[0050]圖9示出了來自圖8的圖像，其中插入了控制命令；
[0051]圖10示出了基于一個示例的動態(tài)瞄準(zhǔn)功能的運行情況。
[0052]圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的大地測量設(shè)備1，其被設(shè)計為全站儀并用于測量相對于位于一定距離外的目標(biāo)物的水平角度、豎直角度以及距離。
[0053]全站儀安置在架子12上，其中全站儀的底座11直接并且固定連接到架子上。全站儀的主體(也標(biāo)記為上部10)相對于底座11可繞豎直軸旋轉(zhuǎn)。此時上部10具有:支承體14 (例如由兩根柱子形成)；瞄準(zhǔn)裝置5 (例如望遠(yuǎn)鏡)，其以可圍繞兩根柱子之間的水平傾斜軸旋轉(zhuǎn)的方式安裝；以及電子顯示控制單元15。電子顯示控制單元15可以按已知的方式設(shè)計，用于控制測量設(shè)備I并用于處理、顯示和存儲測量數(shù)據(jù)。
[0054]瞄準(zhǔn)裝置5以可圍繞水平傾斜軸旋轉(zhuǎn)的方式安置在支承體14上，并由此在對準(zhǔn)目標(biāo)物時能夠相對于底座11水平地和垂直地樞轉(zhuǎn)和傾斜。電機(jī)(這里未圖示)用于執(zhí)行用于瞄準(zhǔn)裝置對準(zhǔn)所必需的樞轉(zhuǎn)和傾斜移動。瞄準(zhǔn)裝置5可以實現(xiàn)為公共瞄準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)單元，其中物鏡、光學(xué)聚焦系統(tǒng)、同軸攝像機(jī)傳感器、目鏡13和圖像處理器可集成在公共瞄準(zhǔn)裝置外殼中。借助瞄準(zhǔn)裝置5，目標(biāo)物可以被瞄準(zhǔn)并且可以基于電子傳感器方式獲得全站儀與目標(biāo)物之間的距離。進(jìn)一步，提供基于電子傳感器獲取上部10相對于底座11以及瞄準(zhǔn)裝置5相對于支承體14的角度對準(zhǔn)狀態(tài)的裝置?；陔娮觽鞲衅鞣绞将@得的這些測量數(shù)據(jù)被送給顯示控制單元15并由后者處理，由此可以由顯示控制單元15確定、光學(xué)顯示并存儲目標(biāo)點相對于全站儀的位置。
[0055]到目前為止，測量裝置可以從現(xiàn)有技術(shù)中知曉。另外，依據(jù)本發(fā)明，朝向瞄準(zhǔn)裝置5的用戶端的攝像機(jī)4(這里未圖示)提供為依據(jù)本發(fā)明的眼睛圖像獲取裝置，眼睛圖像獲取裝置可以記錄用戶眼睛3的圖像。
[0056]圖2a示出了依據(jù)本發(fā)明的大地測量設(shè)備I的瞄準(zhǔn)裝置5的光學(xué)結(jié)構(gòu)。光學(xué)瞄準(zhǔn)軸6由物鏡單元21和從透過物鏡單元21瞄準(zhǔn)的目標(biāo)或物體開始的相關(guān)的光束路徑限定，該瞄準(zhǔn)軸將對準(zhǔn)待觀察的目標(biāo)或物體。物鏡單元21可以由多個透鏡構(gòu)成。攝像機(jī)傳感器22具有像素限定的分辨率，用于獲取待瞄準(zhǔn)的物體或目標(biāo)或者瞄準(zhǔn)標(biāo)記的攝像機(jī)圖像。
[0057]光束路徑23從物鏡單元21延伸至攝像機(jī)傳感器22，該光束路徑可通過光學(xué)偏轉(zhuǎn)元件24折疊，如圖2所示，或者實現(xiàn)為連續(xù)直線形式。光學(xué)偏轉(zhuǎn)元件24可實現(xiàn)為例如分束器或部分透射反射鏡，由此沿光束路徑23傳播到偏轉(zhuǎn)元件24的光的一部分，如50%，被引導(dǎo)到攝像機(jī)傳感器22上，而另一部分進(jìn)一步沿瞄準(zhǔn)軸的方向傳播到用于觀察者的目鏡單元13。在物鏡單元21所獲得的光的傳播方向上，調(diào)整或?qū)?zhǔn)輔助26，例如標(biāo)線，可固定設(shè)置在目鏡的上游側(cè)。另外，聚焦元件27設(shè)置在物鏡單元21和光學(xué)偏轉(zhuǎn)元件24之間的光束路徑中，其可沿著軸6改變位置，并用于改變物鏡單元21所獲得的光的聚焦位置。聚焦元件27可以由多個透鏡形成。有益的是，聚焦元件27具有穩(wěn)定、可精確再現(xiàn)的定位，以利用到物鏡單元21的實際上平行的光束路徑獲取放置在極遠(yuǎn)處的物體的圖像。
[0058]可選地，該結(jié)構(gòu)可另外配備用于電光距離測量的裝置。為此，如圖2所示，可使用測量輻射源31 (如，在人眼不可見的近紅外光譜范圍發(fā)射)，測量輻射通過光學(xué)偏轉(zhuǎn)元件32，例如反射鏡，指引到另一光學(xué)偏轉(zhuǎn)元件33上，例如二向色分束器，其在光源31的光譜范圍內(nèi)反射，并且在剩余光譜范圍內(nèi)透射，并由此進(jìn)一步穿過物鏡單元21到達(dá)待瞄準(zhǔn)的目標(biāo)標(biāo)記。依據(jù)本發(fā)明的大地測量設(shè)備的瞄準(zhǔn)裝置的光學(xué)結(jié)構(gòu)的可選實施方式中，具有光源31的波長的部分光在目標(biāo)上漫反射或定向反射，并且被物鏡單元21獲取，穿過偏轉(zhuǎn)元件33并進(jìn)一步傳播到二向色光束輸出耦合器34，該耦合器被設(shè)計為反射具有光源31的發(fā)射波長的光并透射來自剩余光譜范圍的光。被二向色光束輸出耦合器34反射回的測量光經(jīng)由偏轉(zhuǎn)元件33被引導(dǎo)到探測器35以用于電光距離測量。舉例說明，光源31可以為脈沖的，可用已知的方式通過確定脈沖應(yīng)用時間或發(fā)射光和反射光之間的相差來實現(xiàn)距離測量。
[0059]另選地，攝像機(jī)傳感器22也可以安置在光學(xué)瞄準(zhǔn)軸6上(這里未圖示)。在這種結(jié)構(gòu)中，來自物鏡單元并沿著光學(xué)瞄準(zhǔn)軸6的光束路徑終止于攝像機(jī)傳感器22。攝像機(jī)傳感器隨后連接到估計設(shè)備，其可以將攝像機(jī)傳感器22獲得的當(dāng)前圖像2輸出到顯示器，適當(dāng)情況下可以疊加瞄準(zhǔn)標(biāo)記圖案，此時觀察者得到這樣的印象:所述觀察者通過目鏡13直接看到被觀察物體、目標(biāo)或目標(biāo)圖案的“望遠(yuǎn)鏡圖像”。這樣的系統(tǒng)已經(jīng)在公開文獻(xiàn)W02010/092087A1 中描述了。
[0060]到目前為止的測量設(shè)備可以從現(xiàn)有技術(shù)中知曉。依據(jù)本發(fā)明，另外提供攝像機(jī)4，該攝像機(jī)可以通過偏轉(zhuǎn)元件40和透過目鏡13記錄用戶眼睛3的圖像。
[0061]圖2b示出了依據(jù)本發(fā)明的大地測量設(shè)備I的瞄準(zhǔn)裝置5的光學(xué)結(jié)構(gòu)的第二實施方式。與圖2a中示出的實施方式相比，攝像機(jī)4沒有安裝在瞄準(zhǔn)裝置5的內(nèi)部而是安裝在外部并直接記錄用戶眼睛3的圖像。為更好的獲取整個眼部3的圖像，還可以使用另一個攝像機(jī)4’或者多個攝像機(jī)，它們可以聯(lián)合記錄用戶眼睛3的圖像。通過使用多個攝像機(jī)4，4’還可以得到用戶眼睛3的三維圖像，以及例如基于用戶眼睛3的角膜的彎曲推斷觀察方向。攝像機(jī)4或者多個攝像機(jī)還可以設(shè)置在瞄準(zhǔn)裝置13的外部，例如在測量設(shè)備I的外圍裝置中，如眼鏡或手持操作單元中。
[0062]圖3示出了依據(jù)本發(fā)明的測量裝置的示意圖結(jié)構(gòu)。在圖3中，測量裝置被設(shè)計為包括望遠(yuǎn)鏡5的全站儀I的形式。圖3中的標(biāo)號2表示測量環(huán)境的圖像，該圖像由望遠(yuǎn)鏡5產(chǎn)生，是依據(jù)本發(fā)明的由瞄準(zhǔn)裝置5瞄準(zhǔn)的目標(biāo)的圖像的例子。依據(jù)本發(fā)明的全站儀I的望遠(yuǎn)鏡5構(gòu)成了瞄準(zhǔn)裝置。
[0063]圖3中的標(biāo)號3表示人類眼睛(用戶眼睛)，其通過望遠(yuǎn)鏡5的目鏡13觀察圖像
2。取決于望遠(yuǎn)鏡5的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的測量環(huán)境的圖像2是直接通過望遠(yuǎn)鏡5的光學(xué)系統(tǒng)觀察到的測量環(huán)境，或者可以被投射到顯示器，如LCD屏幕上。圖3中的標(biāo)號4表示記錄特別是連續(xù)記錄用戶眼睛3的眼睛圖像的攝像機(jī)。此時，攝像機(jī)4作為本發(fā)明的眼睛圖像獲取裝置。攝像機(jī)4以這樣的方式對準(zhǔn)全站儀I的望遠(yuǎn)鏡5的光軸，S卩，單獨獲取的眼睛圖像的中心對應(yīng)于全站儀I的望遠(yuǎn)鏡5的光軸。
[0064]如果用戶精確地沿望遠(yuǎn)鏡5的光軸6 (其由圖像2中的小標(biāo)線來表示)的方向看，則眼睛3的瞳孔的中心正好位于攝像機(jī)4當(dāng)前獲取的眼睛圖像的中點。這個位置對應(yīng)于圖像2中的光軸6的位置。
[0065]圖4a示出了由攝像機(jī)獲取的眼睛圖像的一個例子，其中心位于光軸6上。用戶眼睛3可以借助掩模38通過圖像識別和圖案識別方法被識別。在如上方式識別的用戶眼睛3中，瞳孔中點及其關(guān)于眼睛范圍的位置通過另一個掩模39確定(用于識別這里示出的虹膜的掩模)。對于圖像或圖案識別，用戶眼睛不必以光軸6為中心，也可以如圖4b中所示位于光軸之外。如果眼睛是如圖4c所示閉著的，則沒有識別到用戶眼睛，或者可以借助另一個掩模(這里未示出)來識別眼睛閉上的情況。
[0066]如果用戶移動他/她的眼睛3以便更清楚地觀察圖像2中光軸外的人工物或物體，或者使用眼睛3瞄準(zhǔn)它時，用戶眼睛3的眼球圍繞眼球的中點M進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動，從而朝向瞄準(zhǔn)點改變眼睛3的觀察方向。此時，觀察方向基本上對應(yīng)于人類眼睛3的視線軸，其基本上一方面由瞳孔P和位于眼球內(nèi)側(cè)與瞳孔P相反位置的中央凹限定。中央凹是眼睛3的一部分，其具體負(fù)責(zé)敏銳的色彩視覺。因此,視線軸大致從中央凹經(jīng)過眼球的中點M并穿過眼睛3的瞳孔P的中點。此時視線軸對應(yīng)于觀察方向。
[0067]所描述的眼球的移動導(dǎo)致瞳孔位置的變化。這種變化被眼睛圖像獲取裝置獲取，該裝置設(shè)置在攝像機(jī)4中并能夠確定瞳孔中點與光軸之間的距離或者以眼睛圖像像素的形式下瞳孔相對于眼睛范圍的位置。眼睛3的旋轉(zhuǎn)角度可以從瞳孔中點相對于眼睛范圍的位置推斷得到。由于攝像機(jī)4獲取的瞳孔與眼睛圖像的眼睛圖像平面之間的距離是已知的，而且人類眼球具有大約2.5cm直徑同樣也是已知的，也就可以確定一個當(dāng)前觀察方向偏離光軸的值，例如是角度α。這種可能性在圖5中已經(jīng)示出。
[0068]圖5示出了一只眼睛，它當(dāng)前的觀察方向以實線呈現(xiàn)。瞳孔P的位置以及完全朝向前方的觀察方向在圖5中分別以陰影線和虛線的方式表現(xiàn)。由于瞳孔P與眼球中點M的距離(大約12.5mm)、瞳孔P與眼睛圖像的圖像平面BE之間的距離以及瞳孔P與對應(yīng)于直接朝向前方的觀察方向的精確中心的距離是已知的，所以當(dāng)前觀察方向與眼睛圖像的圖像平面BE的交叉點S可以借助例如三分律來確定。由此，基于瞳孔中點與攝像機(jī)4獲取的眼睛圖像的中心的之間的距離，可以足夠精確地確定當(dāng)前觀察方向與光軸6的偏差，例如表示為角度α，以及用戶眼睛3的觀察方向。
[0069]由于與全站儀I的望遠(yuǎn)鏡5的光軸6相關(guān)的用戶眼睛3的觀察方向可以被足夠精確地確定，所以可以通過驅(qū)動裝置(未示出)來以這樣的方式調(diào)整望遠(yuǎn)鏡5，使它的光軸6對準(zhǔn)用戶透過目鏡13觀察到的目標(biāo)，特定情況下光軸6與用戶眼睛3的觀察方向一致。因此，結(jié)合圖3，標(biāo)線固定地設(shè)置在光軸6的位置，在上述調(diào)整后用戶眼睛3的觀察方向穿過標(biāo)線。
[0070]此時，可以圍繞用戶眼睛3的眼球的中點M來調(diào)整望遠(yuǎn)鏡5，從而防止望遠(yuǎn)鏡5移動之類的情況造成用戶的圖像2的晃動。
[0071]圖6a示意性示出了在初始位置的用戶眼睛3，它的觀察方向完全對準(zhǔn)筆直的前方，還示出了用戶眼睛3的眼睛圖像和在初始位置的望遠(yuǎn)鏡5，在該位置光軸6對準(zhǔn)用戶透過目鏡13觀察的目標(biāo)。
[0072]圖6b示出了同一個用戶眼睛3，它的觀察方向改變了。瞳孔P改變的位置顯示在所獲取的眼睛圖像中。取決于瞳孔的顯示位置，觀察方向確定裝置確定用戶眼睛3的觀察方向，或者如圖4a中所示借助用于眼睛的掩模38，39和從眼睛3中的瞳孔P的位置識別瞳孔或虹膜來推斷。依據(jù)確定和查明的觀察方向以這樣方式來使驅(qū)動裝置(未示出)對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡5，其結(jié)果為望遠(yuǎn)鏡5的光軸6被引導(dǎo)到用戶透過目鏡13觀察的目標(biāo)上。此時，望遠(yuǎn)鏡5可以基于結(jié)合校正描述表中包含的電流放大因數(shù)所確定的傳動比來對準(zhǔn)。
[0073]圖7示出了描述用于執(zhí)行上述典型實施方式的基本方法步驟的流程表。
[0074]在瞳孔的位置被測量以及瞳孔中點與光軸之間的距離被確定之后，如上所述借助三分律來計算角度偏移。如果所確定的值，例如角度a，小于預(yù)定閾值，則確定實際觀察方向?qū)?yīng)于光軸和角度偏移的方向。此時不需要改變望遠(yuǎn)鏡的位置。
[0075]如果計算的角度偏移大于預(yù)定閾值，則確定需要移動望遠(yuǎn)鏡，特別直到望遠(yuǎn)鏡5的光軸6對準(zhǔn)用戶透過目鏡13觀察的目標(biāo)為止。
[0076]圖8示出了本發(fā)明的第二實施方式。第二實施方式的測量裝置具有標(biāo)線7，其位置并不固定鏈接到光軸，相反所述標(biāo)線是可以移動的。這可以通過例如不直接透過望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)觀察測量環(huán)境，而是例如作為圖像投射到顯示器如LCD屏幕上來實現(xiàn)。如果用戶在LCD屏幕上觀察該圖像，依據(jù)本發(fā)明該圖像對應(yīng)于瞄準(zhǔn)設(shè)備瞄準(zhǔn)的目標(biāo)的圖像，則所述用戶瞳孔P的位置同樣被攝像機(jī)4連續(xù)獲取。借助控制設(shè)備將標(biāo)線7的位置調(diào)整到所確定的觀察方向，而不需要改變瞄準(zhǔn)裝置自身的對準(zhǔn)。這可以通過將標(biāo)線插入到呈現(xiàn)在LCD屏幕上的圖像中實現(xiàn)，也可以通過其它已知的方法實現(xiàn)。
[0077]圖8中，用戶眼睛朝向教堂塔8的頂端，標(biāo)線7的位置在當(dāng)前觀察方向被確定后相應(yīng)地切換到教堂塔8的頂端，而標(biāo)線7的原始位置位于圖像的中央并以虛線表示。
[0078]作為第二實施方式的變型例，可以借助圖像提取手段來分析被瞄準(zhǔn)裝置瞄準(zhǔn)的目標(biāo)的出現(xiàn)，并確定感興趣的物體如教堂塔8作為測量目標(biāo)。此時，如果用戶眼睛3的觀察方向接近教堂塔8就可以滿足條件了。由于教堂塔8被識別為可能的測量目標(biāo)，所依據(jù)第二實施方式的變型例標(biāo)線7被置于教堂塔8的頂端。該變型例的優(yōu)點在于在確定用戶眼睛3的觀察方向時僅需要較低的精確度，從而可以節(jié)省計算時間、存儲器資源等等。
[0079]依據(jù)第二實施方式的該變型例，需要確認(rèn)測量裝置所選擇的目標(biāo)-目前情況中是教堂塔8-實際作為測量目標(biāo)。為確定可能的目標(biāo)最終作為測量目標(biāo)，可以特別通過眼瞼的運動(眨眼)來輸出控制命令，其由于攝像機(jī)4優(yōu)選還能夠識別眼睛圖像的順序，其中當(dāng)眨眼時不能獲得瞳孔P或其他眼睛信息并被解釋為控制命令。此時，完全可以任意將不同的眨眼順序分配給不同的控制命令，由此依據(jù)本發(fā)明的測量裝置可以完全不接觸地操作。
[0080]控制命令也可以分配給特定的眼球移動(眼睛移動)。其可以包括，例如，瞳孔向左、向右、向上或向下的移動的組合。優(yōu)選地，多種控制命令由用戶在操作開始預(yù)先定義，并被觀察方向確定裝置學(xué)習(xí)。舉例說明，瞄準(zhǔn)裝置的對準(zhǔn)過程的動態(tài)變化的開始和/或終止借助于上述不接觸控制命令來初始化。
[0081]依據(jù)第二實施方式的另一個優(yōu)選變型例，可以將對應(yīng)于不同控制命令的圖形符號或者文本框插入到由瞄準(zhǔn)裝置瞄準(zhǔn)的目標(biāo)的表示中。在圖9中，例如它們被指定為A1、B1、Cl以及A2到A4。如果插入了控制命令，則攝像機(jī)4能夠識別觀察到的控制命令，所述命令基于用戶眼睛3的觀察方向，并且攝像機(jī)4隨后基于動作例如眨眼而開始執(zhí)行所述命令。例如，控制命令Cl當(dāng)前在圖8的圖示中被標(biāo)記。
[0082]但是，基于第二實施方式的例子描述的變型例并不只局限于該第二實施方式，還可以例如應(yīng)用到根據(jù)第一實施方式的望遠(yuǎn)鏡5中。為此，標(biāo)線7、控制命令的圖形符號等的圖像被投射到望遠(yuǎn)鏡5的圖像平面。
[0083]圖10示出了本發(fā)明第二實施方式的另一個變型例，其具有動態(tài)瞄準(zhǔn)功能。由望遠(yuǎn)鏡或者顯示器產(chǎn)生的圖像2被細(xì)分成虛擬線網(wǎng)格9，對應(yīng)于從目標(biāo)圖像點或標(biāo)線7的中點到顯示點的組的數(shù)字化的距離和方向。在根據(jù)圖10的實施方式中，虛擬線網(wǎng)格9由圍繞標(biāo)線中點的同心圓環(huán)線19和從標(biāo)線中點出發(fā)并與所述環(huán)線交叉的徑線17構(gòu)成，由此顯示器被分割成多個扇區(qū)18，每個扇區(qū)都包括多個顯示點的組。此時，當(dāng)改變望遠(yuǎn)鏡5對準(zhǔn)狀態(tài)時，每個扇區(qū)18都對應(yīng)有對準(zhǔn)變化方向和對準(zhǔn)變化速度的具體值。也就是說位于扇區(qū)中的顯示點在各種情況下分配相同的用于對準(zhǔn)變化方向和對準(zhǔn)變化速度的具體數(shù)據(jù)。
[0084]望遠(yuǎn)鏡5的對準(zhǔn)在豎直和，尤其是同時在水平方向變化，朝向不同標(biāo)記的圖像點16-位于一個扇區(qū)-的方向，該點對應(yīng)于待瞄準(zhǔn)的不同的空間點，其可以是只要用戶眼睛3持續(xù)瞄準(zhǔn)所述不同的圖像點16，或者是在瞄準(zhǔn)的圖像點16被標(biāo)記如通過眨眼之后，該變化持續(xù)到達(dá)成期望的對準(zhǔn)或者取消標(biāo)記。在例如作為重新眨眼的結(jié)果而取消了標(biāo)記后，望遠(yuǎn)鏡5停止移動。但是，用戶可以在任意時間使用所述用戶眼睛3在不同的扇區(qū)18標(biāo)記或者瞄準(zhǔn)不同的顯示點，從而依照分配給該扇區(qū)的用于改變對準(zhǔn)狀態(tài)的方向和速度來啟動望遠(yuǎn)鏡5的對準(zhǔn)狀態(tài)的改變。
[0085]因為它們的位置，位于更外圍的扇區(qū)具有離錨顯示點(如標(biāo)線的中點)更大的距離，這種情況對應(yīng)更高的對準(zhǔn)變化速度，而位于更內(nèi)側(cè)的扇區(qū)具有離錨顯示點更小的距離，這種情況對應(yīng)更低的對準(zhǔn)變化速度。當(dāng)各個扇區(qū)與錨顯示點之間的距離增加時，分別分配給各扇區(qū)的對準(zhǔn)變化速度也增加了。
[0086]此時，最外側(cè)環(huán)線限定的扇區(qū)被指定了最高的移動速度(100% )，錨顯示點的標(biāo)記(也就是說標(biāo)線的中點)意味著0%的移動速度。
[0087]每個扇區(qū)18還對應(yīng)特定的-也就是說分配給它的-望遠(yuǎn)鏡5的對準(zhǔn)變化方向(方位角的和高度的)。當(dāng)圖像點，如標(biāo)線中點的右邊的點，被標(biāo)記或者被眼睛3瞄準(zhǔn)，望遠(yuǎn)鏡5向右側(cè)移動以在水平方向改變對準(zhǔn)狀態(tài)，直到上述不同的圖像點不再被標(biāo)記或者瞄準(zhǔn)(例如由于現(xiàn)在另一個不同的顯示點被標(biāo)記-然后瞄準(zhǔn)單元以分配給所述顯示點的方向和速度來移動或變化-或者不再有點被標(biāo)記-然后貓準(zhǔn)單元停止移動)。例如，圖10中顯示的情形(這里的點被例示為當(dāng)前標(biāo)記的顯示點16)對應(yīng)于望遠(yuǎn)鏡5的對準(zhǔn)狀態(tài)的變化是向上偏右改變對準(zhǔn)方向(也就是說一個方向變化分量向上而另一個方向變化分量向右，其中向上的分量選擇為比向右的分量略大)和平均的移動速度。特別的是，為此目的，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置以這種方式被驅(qū)動，即瞄準(zhǔn)單元相對于底座以所能提供的最大旋轉(zhuǎn)速度的60%向上旋轉(zhuǎn)，并圍繞豎直軸以所能提供的最大速度的40%向右旋轉(zhuǎn)。
[0088]特別的是，此時線網(wǎng)格9是以限定了多個扇區(qū)18的方式建立的，特別是至少大約30個扇區(qū)，尤其是至少大約50個扇區(qū)。
[0089]如上所述，本發(fā)明使通過用戶的一個或兩個眼睛或者瞳孔來控制測量裝置如全站儀成為可能。由此，不再需要觸碰測量儀器，從而可以避免測量工作中的振動及其干擾。除了直接瞄準(zhǔn)目標(biāo)點和設(shè)置測量儀器，還可以執(zhí)行呈現(xiàn)在測量裝置的瞄準(zhǔn)裝置中的控制命令。透過目鏡觀看時不斷變化以瞄準(zhǔn)目標(biāo)、注視待手工操作的輸入裝置以施加控制命令，并再次透過目鏡查看這些由此也都可以避免了。
[0090]所述控制命令可以插入到測量環(huán)境的圖像中，所述圖像投射到或者呈現(xiàn)在諸如IXD屏幕的顯示器上，也可以借助專用顯示器插入到望遠(yuǎn)鏡或類似設(shè)備中。選擇不同的菜單項可以通過例如睜開和閉上(眨眼)眼睛來執(zhí)行。同樣可以借助遠(yuǎn)程控制來完成所述控制命令，如無線遠(yuǎn)程控制。
[0091]優(yōu)選的是，同樣可以臨時關(guān)閉特定功能或者整個非接觸控制，從而避免用戶的過度疲勞以及偶然的眼睛移動所導(dǎo)致的誤操作。舉例說明，替代或額外的是，可以通過用戶的語音來啟動或開始一項控制。優(yōu)選的是，用戶語音用于啟動和撤銷用戶眼睛控制。替代的或額外的是，還可以使用無線遠(yuǎn)程控制和/或測量裝置上的開關(guān)或按鈕。
[0092]為提高精確度，測量裝置具有校準(zhǔn)模式，在該模式下用戶被引導(dǎo)聚焦在一系列依次識別的圖像點上。此時同時測量瞳孔位置可以查清已確定的觀察方向與真實觀察方向的偏差并由此補(bǔ)償用戶眼睛的解剖學(xué)特征。
[0093]控制信號，例如用戶眼睛的眨動，可以同樣借助對應(yīng)的校準(zhǔn)來調(diào)整。
[0094]通過基于第二實施方式描述的標(biāo)線的移動，可以防止用戶因為其眼睛過于靠近望遠(yuǎn)鏡而分散注意力。
[0095]不同的控制命令通過用戶眨眼來提供。舉例說明，閉上和睜開眼睛一次可以導(dǎo)致菜單被插入，睜開和閉上眼睛兩次可以導(dǎo)致當(dāng)前瞄準(zhǔn)的菜單點被選中或者開始測量，而閉上和睜開眼睛三次可以實現(xiàn)終止功能。
[0096]指針(鼠標(biāo))也可以插入到瞄準(zhǔn)目標(biāo)的呈現(xiàn)中，所述指針跟隨瞳孔移動。
[0097]然而，也可以通過觀看相當(dāng)長的一段時間(如兩秒鐘)來選擇目標(biāo)點。然后控制系統(tǒng)能夠通過亮度或者顏色變化來顯示所選擇的目標(biāo)點。所顯示的選擇然后被用戶例如通過眨眼加以確認(rèn)。
[0098]優(yōu)選的是，還可以動態(tài)地控制測量裝置。這意味著，在瞳孔偏離光軸相當(dāng)大的情況下，瞄準(zhǔn)裝置位置變化期間的最終速度或者標(biāo)線移動速度高于較小距離的情況。
[0099]不言而喻，這些附圖僅僅示意性例示了可能的示范實施方式。各種方法同樣可以彼此結(jié)合，并且也可以與現(xiàn)有技術(shù)中的方法和設(shè)備結(jié)合。
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定目標(biāo)點的位置的大地測量設(shè)備(I)，特別是經(jīng)緯儀或者全站儀，該大地測量設(shè)備(I)包括 ?瞄準(zhǔn)裝置(5)，特別是望遠(yuǎn)鏡，其中該瞄準(zhǔn)裝置(5)能夠出于改變所述瞄準(zhǔn)裝置的對準(zhǔn)的目的而相對于所述測量設(shè)備(I)的底座(11)以機(jī)動的方式樞轉(zhuǎn)，并具有限定光學(xué)瞄準(zhǔn)軸(6)的至少一個物鏡單元(21)， ?角度測量功能，其用于高精度獲取所述瞄準(zhǔn)軸(6)的對準(zhǔn)，以及 ?估計裝置，其用于對所述瞄準(zhǔn)裝置(5)的對準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和控制， 其特征在于: 眼睛圖像獲取裝置(4，4’)，其被設(shè)計為獲取用戶眼睛(3)的眼睛圖像， 并且，所述估計裝置被設(shè)計為執(zhí)行依賴于觀察方向的自動瞄準(zhǔn)功能，使得在該功能開始后自動執(zhí)行以下步驟: ?記錄至少一幅眼睛圖像， ?借助基于所述至少一幅眼睛圖像的圖像處理來確定所述用戶眼睛(3)的觀察方向或者適于得出所述用戶眼睛(3)的觀察方向的眼睛信息，以及 ?根據(jù)所述用戶眼睛(3)的所述觀察方向或根據(jù)所述眼睛信息以機(jī)動的方式改變所述瞄準(zhǔn)裝置(5)的對準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大地測量設(shè)備(I)，其特征在于， 所述眼睛圖像獲取裝置(4，4’ )裝配在所述瞄準(zhǔn)裝置(5)中或所述瞄準(zhǔn)裝置(5)上，并且尤其被設(shè)計為獲取位于所述瞄準(zhǔn)裝置(5)的用戶端的用戶眼睛(3)的眼睛圖像，并且/或者包括至少一個攝像機(jī)，所述至少`一個攝像機(jī)適于 ?連續(xù)地獲取眼睛圖像，尤其是每秒至少三幅眼睛圖像，或 ?獲取單獨的眼睛圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大地測量設(shè)備(I)，其特征在于， 所述眼睛信息至少包括: ?所述眼睛圖像中瞳孔(P)、瞳孔中點或虹膜的位置； ?所述眼睛圖像中亮區(qū)域和暗區(qū)域的分布； ?瞳孔(P)、瞳孔中點或虹膜與所述瞄準(zhǔn)軸(6)之間的距離； ?從所述瞄準(zhǔn)軸(6)到瞳孔(P)、瞳孔中點或虹膜的方向； ?所述用戶眼睛⑶的眼球的直徑； ?眼球中點(M)與所述瞄準(zhǔn)軸(6)之間的距離；或 ?所述瞄準(zhǔn)軸(6)與觀察方向之間的角度(α)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的大地測量設(shè)備(I)，其特征在于， 基于所述用戶眼睛(3)的觀察方向或所述眼睛信息，所述瞄準(zhǔn)裝置(5)的對準(zhǔn)是可變的，使得所述瞄準(zhǔn)裝置(5)的所述瞄準(zhǔn)軸(6)與所述用戶眼睛(3)的觀察方向一致。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的大地測量設(shè)備(I)，其特征在于， 在所述瞄準(zhǔn)裝置(5)上設(shè)置有對準(zhǔn)輔助部(26)，尤其是標(biāo)線，并且基于所述用戶眼睛(3)的觀察方向或所述眼睛信息，所述瞄準(zhǔn)裝置(5)的對準(zhǔn)是可變的，使得所述用戶眼睛(3)的觀察方向穿過所述對準(zhǔn)輔助部(26)的中點。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的大地測量設(shè)備(I)，其特征在于，所述瞄準(zhǔn)裝置(5)或所述標(biāo)線(7)的對準(zhǔn)的變化速度取決于所述用戶眼睛(3)的觀察方向或所述眼睛信息。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的大地測量設(shè)備(I)，其特征在于， 所述瞄準(zhǔn)裝置(5)具有攝像機(jī)傳感器(22)，所述攝像機(jī)傳感器(22)用于獲取所瞄準(zhǔn)的目標(biāo)標(biāo)記的攝像機(jī)圖像(2)，并且測量設(shè)備(I)具有用于呈現(xiàn)所述攝像機(jī)圖像(2)的裝置。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的大地測量設(shè)備(I)，其特征在于， 用于獲取眼睛圖像的所述眼睛圖像獲取裝置(4，4’ ) ?配備有照明裝置，所述照明裝置被設(shè)計為照明所述用戶眼睛(3)，尤其是用紅外光來照明； ?包括光敏傳感器，尤其是CCD或者CMOS圖像傳感器；和/或 籲被設(shè)計為產(chǎn)生眼睛(3)的表面輪廓，尤其是借助于掃描器。
9.一種用于控制大地測量設(shè)備(I)，尤其是經(jīng)緯儀或全站儀，的瞄準(zhǔn)裝置(5)的方法，其特征在于， 獲取用戶眼睛(3)的眼睛圖像，其中，在該功能開始后自動執(zhí)行以下步驟: ?記錄至少 一幅眼睛圖像， ?借助基于所述至少一幅眼睛圖像的圖像處理來確定所述用戶眼睛(3)的觀察方向或者適于得出所述用戶眼睛(3)的觀察方向的眼睛信息，以及 ?根據(jù)所述用戶眼睛(3)的所述觀察方向或根據(jù)所述眼睛信息以機(jī)動的方式改變所述瞄準(zhǔn)裝置(5)的對準(zhǔn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于， 所述眼睛信息至少包括: ?所述眼睛圖像中瞳孔(P)、瞳孔中點或虹膜的位置；或 ?所述眼睛圖像中亮區(qū)域和暗區(qū)域的分布；或 ?瞳孔(P)、瞳孔中點或虹膜與所述瞄準(zhǔn)軸(6)之間的距離；或 ?從所述瞄準(zhǔn)軸(6)到瞳孔(P)、瞳孔中點或虹膜的方向；或 ?所述用戶眼睛⑶的眼球的直徑； ?眼球中點(M)與所述瞄準(zhǔn)軸(6)之間的距離；或 ?所述瞄準(zhǔn)軸(6)與觀察方向之間的角度(a)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于， 在所述測量設(shè)備(I)上設(shè)置有估計裝置，如果 ?不能在連續(xù)獲取的預(yù)定數(shù)量的眼睛圖像中確定所述用戶眼睛(3)的觀察方向或者所述眼睛信息，尤其是由于用戶眨眼； ?在連續(xù)獲取的預(yù)定數(shù)量的眼睛圖像中確定用戶眼睛(3)閉上了 ；和/或?所述眼睛圖像獲取裝置(4，4’ )確定了所述用戶眼睛(3)的觀察方向的移動或者移動的組合，或者基于所述眼睛信息推斷出上述移動或者移動的組合，所述移動是預(yù)先定義的，尤其是被用戶預(yù)先定義的， 則所述估計裝置獲取控制信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中的任一項所述的方法，其特征在于， 目標(biāo)的呈現(xiàn)能夠被控制命令的呈現(xiàn)所疊加或者替換，并且所述測量設(shè)備(I)的估計裝置基于所述用戶眼睛(3)的觀察方向或者所述眼睛信息來選擇所呈現(xiàn)的控制命令中的一個控制命令。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中的任一項所述的方法，其特征在于， 目標(biāo)點識別裝置識別和標(biāo)記在所瞄準(zhǔn)的目標(biāo)的呈現(xiàn)中位于觀察方向附近的可能目標(biāo)點(8)，和/或響應(yīng)于控制信號的輸出而將它們作為目標(biāo)點存儲在存儲裝置中。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-13中的任一項所述的方法，其特征在于， 借助于布置在錨顯示點周圍的虛擬線網(wǎng)格(9)將所瞄準(zhǔn)的目標(biāo)的呈現(xiàn)細(xì)分為虛擬扇區(qū)(18)，所述網(wǎng)格由所述錨顯示點周圍的同心圓環(huán)線(19)和從所述錨顯示點出發(fā)并與所述環(huán)線(19)交叉的徑線(17)形成，其中，所述扇區(qū)(18)對應(yīng)于針對對準(zhǔn)改變方向和對準(zhǔn)改變速度的數(shù)字化值，并且只要位于所述扇區(qū)中的一個顯示點被標(biāo)記，就按照分配給對應(yīng)扇區(qū)的對準(zhǔn)改變方向和對準(zhǔn)改變速度來改變所述瞄準(zhǔn)裝置(5)對準(zhǔn)，并且一旦位于不同扇區(qū)中的顯示點被標(biāo)記就相應(yīng)地改變所述對準(zhǔn)改變方向和所述對準(zhǔn)改變速度，也就是改變?yōu)榕c所述不同扇區(qū)相對應(yīng)的對準(zhǔn)改變方向和相應(yīng)的對準(zhǔn)速度。
15.一種包括程序代碼的計算機(jī)程序產(chǎn)品，所述程序代碼存儲在機(jī)器可讀載體上，用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求9-14中任意一項所述的方法，尤其是程序在實施為根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項所述的測 量設(shè)備的(I)的估計裝置的電子數(shù)據(jù)處理單元中執(zhí)行的情況下。
【文檔編號】G06F3/01GK103782131SQ201280037038
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月25日
【發(fā)明者】伯恩哈德·麥茨勒, S·西貝爾, W·萊恩哈特, H-M·佐格 申請人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司