專利名稱：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：
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 測(cè)量?jī)x器。
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)量?？臻g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α、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θ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1，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1的視線7 (也稱作視軸)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α和θ，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α，從垂直度盤(pán)6讀 出夾角θ。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
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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?；蛘?，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)?；蛘撸紫?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，或者可以由用戶通過(guò)用戶界面 來(lái)輸入所述不同的位置，例如，為用戶顯示所述二維圖像并允許用戶在所述目標(biāo)的二維圖 像上選擇所希望的位置。
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，或者可以由用戶通過(guò)用戶界面 來(lái)輸入所述不同的位置，例如，為用戶顯示所述目標(biāo)的二維圖像并允許用戶在所述目標(biāo)的 二維圖像上選擇所希望的位置?；蛘?，可以基于例如所述三維數(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?，所述全景表面可以位于例如預(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?；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-ROM、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?；蛘?，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。
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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?？?。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)。一般地，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 可以包括圖形用戶界面的指令，用來(lái)讀取用戶的輸入。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。Kimtz，Eugen Kartennetzentwurfslehre :Grundlagen undAnwendungen, Karlsruhe, Germany,ffichmann, 1990，ISBN3-87907-186-1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?；蛘?，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)讀取用戶的輸入來(lái)獲得所述目標(biāo)區(qū)數(shù)據(jù)， 所述用戶輸入確定了對(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?；蛘撸ㄟ^(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 fn息ο—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)。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。一般地，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-180。和Vz-180°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)
22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-180。和Vz-180°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R0M、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)(S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11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?；蛘撸梢允褂靡环N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
7J\ ο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
25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CXD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11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?板21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11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zO，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?？缮炜s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11，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χ軸、y軸和ζ 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)(χ，ι, ζ)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0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χ軸和y軸平行于所述 圖像平面。相機(jī)直角坐標(biāo)系的ζ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χ和y坐標(biāo)來(lái)表征。令(X，y，ζ)為P點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，(x0, y0, Z0)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0并與圖像平面IP正交的直線(即Z軸)的貫穿點(diǎn)扎在 χ-y平面內(nèi)的坐標(biāo)為χ。和y。。此外，(χ'，ι' ,ζ')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)
°kZ — zO
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；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，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。
2.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)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)這兩者中的至少一個(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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1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。
4.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)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。
5.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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6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。
8.根據(jù)權(quán)利要求6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)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3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。
10.根據(jù)權(quán)利要求9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。
11.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。
12.根據(jù)權(quán)利要求1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。
13.根據(jù)權(quán)利要求12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)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1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。
15.根據(jù)權(quán)利要求14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)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14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。
17.根據(jù)權(quán)利要求14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。
18.根據(jù)權(quán)利要求14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。
19.根據(jù)權(quán)利要求14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。
20.根據(jù)權(quán)利要求14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。
21.根據(jù)權(quán)利要求14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)。
22.一種使用測(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；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。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括步驟通過(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)這兩者中的至少一個(gè)相同的特征微元經(jīng)過(guò)圖像處理來(lái)確定所述表面的取 向。
24.根據(jù)權(quán)利要求22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；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。
25.根據(jù)權(quán)利要求22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)別用戶所選的點(diǎn)；以及 確定所述目標(biāo)上的所選點(diǎn)的位置。
26.根據(jù)權(quán)利要求22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)。
27.根據(jù)權(quán)利要求22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。
28.根據(jù)權(quán)利要求22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。
29.根據(jù)權(quán)利要求22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)G01C11/00GK101957195SQ20091025801
公開(kāi)日2011年1月26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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