測地儀器和相關方法

2023-05-28 12:32:41 1

專利名稱：測地儀器和相關方法
技術領域：
本文公開的發明構思總體涉及測地儀器的定位。更具體地，本發 明構思涉及藉助圖像捕獲設備為儀器確定位置和在地面上方的高度。
背景技術：
傳統地，光學勘探儀器或測地儀器——諸如速測儀(tachymeter ) 或全站4義(total station)——包括以該4義器的垂直軸為中心的瞄準 裝置或光測懸錘，用於將該儀器定位在測地地固定的參考點上方。為 了幫助給該儀器定中心，有時使用光學標記，該光學標記與光測懸錘 相對準並用於將該儀器對準參考點。
為了使得對儀器的定位準確，光測懸錘的瞄準軸必須準確地對準 該儀器的垂直旋轉軸。因此，在製造過程中該儀器的組裝需要關於光 測懸錘安裝元件這個耗時的步驟，並且，通常需要將每個個體儀器校 準，以確保光測懸錘的瞄準軸與該儀器的垂直旋轉軸正確對準。
一旦該儀器已被仔細地組裝和校準，那麼在使用過程中將該儀器 定位在測地地固定的點的上方就是操作者的任務了 。這樣仔細地定位 該儀器也是耗時的，並完全依賴於操作者來使定位準確。
US-A-6, 044, 567公開了一種測地設備，其中位置敏感光接收器 (position-sensitive photoreceiver )或包含CCD元件的CCD矩陣 用於向馬達操作的驅動器(motor-operated drive)提供控制信號， 該驅動器將該設備的垂直軸定位在地面點上方。
已公開的美國專利申請US 2006/0021236公開了一種測量儀器， 其包括圖像採集裝置，其用於採集位於儀器體的垂直軸下方的區域； 偏心量計算裝置，其用於計算測點相對於儀器中心的偏心量；及其他 裝置。

發明內容
本發明的一個目標是，提供一種測地儀器，其製造過程中的組裝和使用過程中的定位都被簡化。
更具體地，提出了，該測地儀器包括相機或類似設備，其能夠捕
獲該儀器下方的地面的圖像。該圖像捕獲設備可以是CCD、 CMOS傳感 器或類似物。被相機捕獲的圖像可以被顯示在屏幕上，用於向操作者 指示該地面的哪部分被相機看到，並且一起被顯示的還有用於指示儀 器底點(instrument nadir)的交叉瞄準線、點或類似物。
通過將所需坐標原點關聯到所捕獲的(一個或多個)圖像，並通 過將儀器底點或中心點關聯到所捕獲的(一個或多個)圖像，所需坐 標原點和儀器底點之間的任何位移都可以得到補償，而無需在物理上 移動該儀器。只要所需坐標原點位於該圖像捕獲裝置的視場內且該儀 器在地面上方的高度是已知的就足夠了。
如在本文中所用的，"儀器底點"是該儀器的垂直旋轉軸的向下 方向。
所需坐標原點可以被指示，例如，藉助該儀器下方的地面上的識 別圖案，或通過操作者手動地在顯示所捕獲的圖像的屏幕或類似物上 指示所需原點。
在現有技術中，在測地儀器的製造過程中，將懸錘裝置與該儀器 的垂直旋轉軸準確地對準是耗時的程序。根據本文公開的發明構思， 該懸錘裝置包含圖像捕獲設備或圖像傳感器，諸如合適型號的相機。 如下面將更詳細地描述的，只要該圖像捕獲設備的位置使得沿著該儀 器的垂直旋轉軸向下的視野落在該圖像捕獲設備的視場內就足夠了 ， 這樣就減輕了對極端準確安裝的需要。
通常，當該儀器被組裝時，圖像捕獲設備的中心點(圖像傳感器 的中心像素) 一般與該儀器的垂直旋轉軸不重合。然而，有利的是， 可以遵循本文公開的程序，將被相機捕獲的圖像關聯到該儀器的垂直 旋轉軸。這個程序可以被視為相對於該儀器垂直旋轉軸校準該圖像捕 獲裝置的方法的一個實施例。
為此，提供了一種用在具有圖像傳感器的測地儀器中的方法，該 圖像傳感器用於捕獲該儀器下方的地面的圖像，該方法包括以下步驟
使用所述圖像傳感器捕獲第 一 圖像；
將該儀器繞其垂直軸旋轉到新的旋轉位置；使用所述圖像傳感器捕獲第二圖像；和
處理所捕獲的圖像，以使儀器垂直旋轉軸的底點關聯到該圖像捕 獲設備。
為了確定圖像捕獲設備的中心點和儀器垂直旋轉軸(或儀器底點) 之間的任何位移，可以採用以下程序。第一圖像被相機捕獲。繼而該 儀器被繞其垂直軸旋轉一一例如180度(200百分度)一一到新的旋 轉位置。繼而，第二圖像被相機捕獲。藉助該儀器內的(或可能遠離 該儀器的)圖像處理能力，第一和第二圖像繼而被處理，以找到相對 於所捕獲的圖像的儀器底點(垂直旋轉軸)。應理解並將在下面更詳 細地描述，通過計算為使所捕獲的這兩個圖像交疊而要求的合併距離 (merging distance)，可以找到圖像捕獲設備的中心點相對於儀器 底點或垂直旋轉軸的任何位移，其中儀器底點對應於所捕獲的圖像中 的合併距離的一半。以這種方式，就可能識別圖像傳感器上的哪個點 (例如像素)對應於儀器底點。在儀器屏幕上，假如需要，交叉瞄準 線、點或類似物可以繼而被顯示在算得的儀器底點處。
一旦儀器底點已被正確地關聯到被相機捕獲的圖像，底點——該 儀器在使用過程中在其上方旋轉一一可以被指示在屏幕上，以在該儀 器的放置期間輔助操作者。
例如，操作者可以在屏幕上示出的圖像中指示所需坐標原點，其 用於待使用該儀器進行的測量。通過該儀器坐標系的數學位移，所需 坐標原點和已確定的儀器中心點或底點之間的任何差異繼而可以被補 償，而無需該儀器的任何進一步的物理重定位。這可以被證明是對操 作者的重要優點，這使得將該儀器準確地定位在預定地面標記上方所 需的時間最小化。只要所需坐標原點位於圖像捕獲設備(相機)的視 場內，就可以為偏移提供數學位移。
因此，在根據本文所述原理的儀器中，提供了一種圖像捕獲設備， 諸如CCD或CMOS傳感器，其用於沿著該儀器的向下垂直旋轉軸捕獲圖 像。應理解，該圖像捕獲設備的前方通常設有透鏡。該圖像捕獲設備 適於被固定到儀器照準儀(alidade)，以使所捕獲的圖像與儀器照準 儀一起旋轉。
該儀器通常還包含用於存儲圖像處理軟體的裝置和用於對所捕獲的圖像執行圖像處理的處理裝置。 一般地，圖像處理可以被軟體、硬 件、固件或任何其他合適的用於分析和處理數字圖像的裝置執行。
優選地，該儀器還設有屏幕，所捕獲的圖像可以顯示在該屏幕上。 該屏幕還可以用於顯示交叉瞄準線或點，其表示相對於所捕獲的圖像 的儀器中心線(儀器底點)。
另外，可以向操作者提供用於在所顯示的圖像中指示點一一諸如 所需坐標原點一一的裝置。為此，該屏幕可以是觸控螢幕，或者，可以 提供用於在所顯示的圖像上移動指針的裝置。
本文公開的總體發明構思還可以用於確定儀器在地面上方的高度。
更具體地，提供了一種用於確定測地儀器在地面上方的高度的方 法，該測地儀器包括圖像傳感器、用於在所述圖像傳感器上形成圖像 的透鏡裝置、和用於使射到所述圖像傳感器上的射線產生平行位移的
裝置，該方法包括以下步驟
使用射線的平行位移來捕獲地面的第一圖像； 捕獲地面的第二圖像；
確定圖像傳感器上的第一和第二圖像的間距；和 基於平行位移量、所述間距和所述透鏡裝置的焦距來計算高度。 為此，本發明的實施方案可以包含反射元件，諸如稜鏡或類似物， 其偏離儀器垂直軸，並且其目的在於將該儀器下方的地面的圖像導向 圖像捕獲設備。通過使反射元件通過使圖像射線產生平行位移來以非 法線入射角提供該儀器下方的地面的圖像，圖像傳感器上的相應讀數 將偏離中心。例如，使用兩個這樣的反射元件將在圖像捕獲設備上提 供兩個讀數。通過分析兩個這樣的讀數之間的位移，倘若反射元件距 儀器垂直軸的位移是已知的，就可能算出該儀器在地面上方的高度。 優選地，這些反射元件被設計為，提供視場的平行位移，使其進入圖 像捕獲設備。這樣的平行位移越大，圖像捕獲設備的讀數的間距就越 大。因此，通過確定圖像捕獲設備上的兩個讀數的間距，並知曉反射 元件的位移，就可以算出該儀器的高度。這將在下面的描述中更詳細
地描述o
應理解，本文公開的方法優選地通過使用被納入該測地儀器的計算機軟體來執行。這樣，本發明還涉及用於執行這些方法的計算機軟 件。


在下面的詳細描述中，參照了附圖，其中 圖1圖示了現有技術全站儀，其設有常規光測懸錘。 圖2圖示了根據本發明的全站儀，其中採用了圖像傳感器以取代 常規光測懸錘。
圖3a-d是圖示了根據本發明如何捕獲和處理圖像的示意圖。 圖4是圖示了根據本發明的一個方法的主要步驟的流程圖。 圖5示意性地示出了根據本發明的具有測量高度的能力的儀器的 一些部件。
圖6示意性地圖示了在圖5示意性地圖示的4義器中如何可以確定 儀器高度。
雖然這些附圖可以圖示當前優選的實施方案，但應理解，它們表 示說明性實施例，而不意在限制所要求保護的範圍。
具體實施例方式
圖1示出了現有技術全站儀10的局部剖視圖。該全站儀設有通常 的設備和子部件，諸如用於執行距離測量的中心單元11，用於使儀 器對準的伺服馬達12a、 12b，用於手動使儀器對準的手動鈕13a、 13b, 用於確定儀器的垂直和水平旋轉角的裝置14a、 14b，用於無線電通信 的天線15，等等。特別地，該全站儀具有光測懸錘16，其包含目鏡， 該目鏡從罩延伸進該全站儀中心軸處的位置。在目鏡的視準線與該全 站儀的垂直旋轉軸交叉點處，設有偏轉裝置，諸如反射鏡或稜鏡17， 其提供沿該儀器的垂直旋轉軸向下的視野。在該儀器的使用過程中， 這個光測懸錘用於幫助將該儀器的垂直旋轉軸定位在所需地面點上 方。操作者通常向目鏡內觀看，並物理地將該全站儀定位在被光測懸 錘所提供的視野引導的所需位置。
為了使這個程序有效，必須非常準確地執行至少兩個任務。首先， 必須在該全站儀的組裝過程中安裝目鏡，以使所提供的視野與該全站儀的垂直旋轉軸重合。特別地，提供向下視野的反射鏡或稜鏡17必須 被非常準確地放置在該儀器的垂直軸處。其次，操作者必須將全站儀 10仔細定位在所需位置。儘管製造技術可以允許目鏡在該儀器的組裝 過程中正確定位，這仍是耗時且昂貴的製造步驟，其通常要求對目鏡 位置的手動精細調節。此外，即使當目鏡正確地安裝在該全站儀中時， 該儀器在使用過程中的正確定位完全是操作者的責任，並依賴於他或 她在野外準確操縱該全站儀的技術。
根據本文描述和要求保護的發明構思，提出了用圖像捕獲設備/ 傳感器22——諸如CCD、 CMOS傳感器或類似物——取代現有技術光測 懸錘16和目鏡。這樣的全站儀20在圖2中示出。該圖像捕獲設備無 需將中心精確定位在儀器垂直軸。相反，儀器垂直軸與該圖像捕獲設
備的某個部分重合以使可以捕獲儀器底點就足夠了。如下面將更詳細 地描述的，根據本發明的圖像處理和方法繼而可以用於確定儀器底點。 為了說明該圖像捕獲設備可以如何用於確定儀器底點以及用於將 該儀器做出的測量關聯到所需坐標系(坐標原點)，參照了附圖中的 圖3a-d和圖4。
對於下面描述的程序，假定儀器20已適當地水平，且所需坐標原 點位於圖像傳感器22的視場內。
有利的是，可以在製造過程中遵循下面的程序，即，相對於儀器 垂直旋轉軸來校準圖像傳感器22的位置。在合理的環境條件下，傳感 器22和儀器20的移動部位之間的位置關係基本保持恆定， 一般不需 要二次校準。然而，也可設想到該儀器沒有被校準就被運送給最終用 戶，那麼最終用戶可以繼而遵循這個程序至少一次，以進行校準。假 如例如環境條件顯著改變、或進行系統重置、或為了任何其他原因， 最終用戶也可以期待重校準該儀器。
該儀器下方的地面的第一圖像被圖像捕獲設備22捕獲(圖4，步 驟401)。如圖3a所示，這個第一圖像在關於該儀器為O度的相對旋 轉位置被捕獲。應理解，這可以是任何已為第一圖像選定的旋轉位置。 繼而，該儀器被旋轉(步驟402 )到新的旋轉位置，在本例中是相對 於第一旋轉位置180度，然後該儀器下方的地面的第二圖像被捕獲(步 驟403 )，如圖3b所示。應注意，該儀器此時已被繞其垂直旋轉軸旋轉，因此確定相對於所捕獲的圖像的儀器底點等價於確定所捕獲的圖 像的旋轉中心。
清晰起見，由相機所捕獲的圖像在圖3a和3b中用簡單圓表示。 然而，應意識到，在發明儀器的校準過程中所捕獲的實際圖像具有更 複雜的特徵。然而，將儀器底點關聯到圖像捕獲設備的基本原理仍是 相同的。
為了找到相對於所捕獲的圖像的儀器底點(即確定圖像捕獲設備 22相對於儀器垂直旋轉軸的偏心距)，該儀器內的(或可能遠離該儀 器的)圖像處理用於計算為使所捕獲的圖像交疊而要求的合併距離。 為了找到合併距離，這兩個所捕獲的圖像之一在本例中用數學方法旋 轉，以對應另一個圖像的旋轉位置。換言之，第二圖像可以用數學方 法從180度旋轉到0度，或第一圖像可以從O度旋轉到180度。圖像 的這個數學旋轉是相對於圖像中心(或參考)點(x。，y。)做出的。在 這樣的數學旋轉之後，這些圖像通常相對於彼此有偏移，如圖3c所示， 其中虛線圓表示已用數學方法旋轉的圖像。該儀器中的圖像處理繼而 確定合併距離，該合併距離在圖3c中被示為Ax和Ay。現在，該圖 像捕獲設備的偏心距一一即圖像傳感器中心(x。，y。)相對於真實儀器 中心(垂直旋轉軸)的位移一一用合併距離的一半給出。這樣，假如 圖像中心(圖像傳感器22的中心像素)位於坐標(x。，y。)，那麼垂直 旋轉軸(儀器底點)位於(x。+Ax/2，y。+Ay/2)。應理解，這些坐標 之一或二者可以是負的或正的，取決於該圖像捕獲設備的偏心距。
在上述實施例中，兩個圖像在彼此相差180度的旋轉位置被捕獲。 然而，應理解，其他旋轉也是可能的，並且可以捕獲多於兩個的圖像。 該儀器的圖像處理能力可以被設計為在這點上運用合適的選擇。
一旦該儀器已被這樣校準，通常就不需要任何重校準。然而，用 於校準該儀器的程序在這方面較簡單，最終用戶可以決定在任何時間 執行重校準。
有利的是，這樣算出的儀器底點可以在使用過程中被顯示在該儀 器的屏幕上，以向操作者提供信息。
在使用中，操作者具有對物理定位和重定位該儀器的選擇權，直 到用於後續測量的所需坐標原點與算得的儀器底點重合。然而，更優選地，操作者被賦予了在該儀器的屏幕上指示所需坐標原點的選擇權 (或者，該原點可以通過圖像處理被自動識別以及隨後由操作者驗 證)。這可以通過例如使用觸控螢幕或允許指示器或指針在屏幕上移動
來實現。操作者繼而可以將所需坐標原點指示為(x1>yi)，如圖3d 所示。該儀器中的軟體繼而可以提供從(x。+Ax/2,y。+Ay/2)處的儀 器底點到(Xi，yJ處的所需坐標原點的數學位移，以使得用該儀器執 行的後續測量關聯到(Xl，yi)處的所需原點。在屏幕的解析度有限的 情形下，原點可以用較大標記諸如圓來指示，"真實"原點位於該標 記的質心。
本發明的實施方案還可以被設計和構建，以使可以使用該儀器捕 獲設備來確定地面上方的儀器高度，如現在將參照圖5和6描述的。
圖5示意性地示出了根據本發明的測量儀器20，其具有確定在儀 器下方的地面上方的儀器高度的能力。為此，提供了用於提供該儀器 下方的地面的立體影像的裝置，諸如反射稜鏡24 (下面將描述)。當 要進行高度測量時，這樣的稜鏡(或類似裝置)優選地可拆卸地附接 到儀器20。該儀器包含圖像捕獲設備22 (諸如CCD或CMOS傳感器， 如上所述)，其可以用於捕獲該儀器下方的地面的圖像或視頻饋送 (video feed)。提供了透鏡23，其用於將地面的圖像形成到圖像傳 感器22上。透鏡23和圖像傳感器22之間的距離優選地基本等於透鏡 23的焦距f 。圖像捕獲設備和透鏡通常位於該儀器的垂直旋轉軸25上； 然而，不要求這些元件在垂直旋轉軸上的準確定位，因為優選地執行 如上所述的校準以確定相對於儀器中心的圖像中心——即相對於垂直 旋轉軸25的傳感器22中心像素。形式為一對偏菱形(rhomboid)稜 鏡24的反射元件鄰接於透鏡安裝，以為來自該儀器下方的地面的圖像 射線提供位移。優選地，該位移是平行位移(這樣就不影響射向透鏡 的入射角)。由於該偏菱形稜鏡和繼發的視場位移，該儀器下方的地 面上的單個物理特徵將在圖像傳感器22上引起兩個位移圖像。因為由 稜鏡引起的圖像位移是已知的，所以可以由在圖像傳感器上獲得的位 移確定該儀器在地面上方的高度。
如圖5所示，該儀器的照準儀26被控制以繞垂直旋轉軸25旋轉， 以將該儀器指向所需水平方向。對於大多數全站儀，也可以控制中心單元以繞水平旋轉軸27旋轉，以將該儀器指向所需垂直方向。對於高 度測量，使射向傳感器22的射線產生平行位移的稜鏡24不需要與照 準儀26—起旋轉，而是可以固定在該儀器下方。
圖6可以適用於理解儀器高度可以如何被確定。應注意，圖6不 是按比例繪製的，而是為說明目的誇大了角度和尺度。如上所提及， 圖像捕獲設備22在該儀器下方的地面上具有特定視場(其尺寸取決於 該光學系統)。這兩個偏菱形稜鏡24通過其外緣處的全內反射，使視 場內的各圖像產生了朝向儀器垂直軸25的平行位移。在穿過稜鏡之 後，各圖像再次通過全內反射反射向透鏡23。有效地，偏菱形稜鏡24 引起各圖像的平行位移，以使它們都進入透鏡並被聚焦射向圖像傳感 器。如圖所示，視場內的單個特徵將在圖像傳感器上引起兩個分離的 指示，它們相距s。
為了分離由稜鏡在圖像傳感器上引起的這兩個圖像，提供了裝置 28，其用於在那時捕獲這兩個圖像之一。例如，可以提供彩色濾鏡， 其允許傳感器分別讀出這兩個圖像， 一個圖像可以在綠色中被捕獲， 另一個圖像可以在紅色中被捕獲。替代地，可以提供機械、機電或電 子光閘(shutter)或類似物，以使這兩個被移位的圖像中僅有一個在 那時到達圖像傳感器。
在圖6中，稜鏡在地面上方的高度用h指代。這是待確定的高度。 應理解， 一旦高度h已被確定，通過加或減該儀器的適當結構尺寸來 找到該儀器的任何其他部位的高度就是簡單明了的任務。假定稜鏡、 透鏡和圖像捕獲設備都被牢固地安裝在該儀器中，那麼高度h可以關 聯到形成在圖像傳感器上的兩個圖像之間的位移s。現在考慮出現在 儀器底點處一一即該儀器的垂直軸25延伸與地面交叉處一一的特徵。 假定圖像傳感器22與透鏡23的距離等於該透鏡的焦距f，那麼幾何 和/或光學因素現在給出儀器高度h用h=(xf)/s給出，其中x是高 度h處由反射稜鏡引起的平行位移，f是透鏡的焦距，s是圖像傳感器 上由平行位移引起的圖像間距。
對於1至2m的典型的儀器高度，可以顯示出，該高度確定法的準 確度是幾毫米或更佳，取決於圖像捕獲設備的解析度。為了估計該高 度測量法的準確度，上述關係sh=xf可以被微分至(s+A s) (h+Ah)=xf,或(通過代入xf/s-h)
「 1 &〕
—+——
、/2 X"
現在假定h-1.5m, x=0. 04m, f=0. 04m， As-l. Ojum,那麼根據這個原 理的高度測量法的準確度就是IAh1〈0. OOlm。因此，對於典型數值， 準確度在大約lmm之內或更佳。
雖然上述高度測量原理使用兩個反射透鏡來進行射線的位移，但 應理解， 一條射線可以不經位移地傳播，僅一條射線的位移就足夠了。 也應注意，多種其他元件可以取代反射稜鏡用於此目的。
在前文描述中，發明特徵的細節已被描述和例示。應理解，根據 本發明的儀器和方法將利用多種其他功能器件。 一旦本說明書已被閱 讀和理解，技術人員將理解，可以如何使用多種已知的和新的零件和 子部件來製造和使用根據本發明的儀器。
結論
公開了一種測地儀器，其中圖像傳感器用於將該儀器定位在地面 上的所需點上方。該圖像傳感器相對於儀器垂直旋轉軸的定位使用這 樣的方法被確定或校準其中兩個圖像在該儀器的不同水平旋轉位置 被捕獲，並且其中該圖像傳感器的中心像素藉助圖像處理關聯到垂直 旋轉軸。還公開了，反射元件——諸如稜鏡——可以如何用於提供立 體影像，該立體影像可以用於確定該儀器在地面上方的高度。
1權利要求
1.一種用在具有圖像傳感器的測地儀器中的方法，該圖像傳感器用於捕獲該儀器下方的地面的圖像，該方法包括以下步驟使用所述圖像傳感器捕獲第一圖像；將該儀器繞其垂直軸旋轉到新的旋轉位置；使用所述圖像傳感器捕獲第二圖像；和處理所捕獲的圖像，以使儀器垂直旋轉軸的底點關聯到該圖像傳感器。
2. 權利要求1的方法，其中第一和第二圖像在彼此相差基本180 度的旋轉位置被捕獲。
3. 權利要求1或2的方法，其還包括以下步驟將該儀器下方的 地面的圖像顯示在該儀器的屏幕上，並且在該屏幕上的所述圖像中指 示該底點。
4. 權利要求1至3之任一項的方法，其還包括以下步驟獲取所 需坐標原點並將所需坐標原點關聯到儀器底點，其中原點到儀器底點 的這個關係用在由該儀器執行的後續測地測量中，以將儀器測量關聯 到所需坐標原點。
5. 權利要求4的方法，其中所需坐標原點是從在所捕獲的圖像之 一中做出的指示中獲取的。
6. —種用於確定測地儀器在地面上方的高度的方法，該測地儀器 包括圖像傳感器、用於在所述圖像傳感器上形成圖像的透鏡裝置、和 用於使射到所述傳感器上的射線產生平行位移的裝置，該方法包括以 下步驟使用射線的平行位移捕獲地面的第一圖像； 捕獲地面的第二圖像；確定圖像傳感器上的第一和第二圖像的間距；和 基於平行位移量、所述間距和所述透鏡裝置的焦距來計算高度。
7. 權利要求6的方法，其中第二圖像是使用與用於捕獲第一圖像 的平行位移大小相等但方向不同的平行位移捕獲的。
8. —種測地儀器，其包括 基部；照準儀，其可旋轉地安裝在基部上；圖像傳感器，其被構建和安排以捕獲圖像，其中該閨像傳感器以 固定關係定位到所述照準儀並被引導以捕獲該儀器下方的地面的圖像；和圖像處理器，其用於處理至少兩個所捕獲的圖像，以將儀器底點 關聯到該圖像傳感器。
9. 權利要求8的儀器，其還包括用於接收關聯到所捕獲的圖像的 坐標原點的輸入設備，和用於確定所述儀器底點和所述坐標原點之間 的位移的裝置。
10. —種測地儀器，其包括圖像傳感器、用於在所述圖像傳感器 上形成圖像的透鏡裝置、和用於使射到所述圖像傳感器上的射線產生 平行位移的裝置，還包括用於使用射線的平行位移在圖像傳感器上提供該儀器下方的地面 的第一圖像的裝置；用於在圖像傳感器上提供該儀器下方的地面的第二圖像的裝置； 用於確定提供在圖像傳感器上的第一和第二圖像的間距的裝置；和用於基於平行位移量、所述間距和所述透鏡裝置的焦距來計算高 度的裝置。
11. 權利要求10的儀器，其中用於提供第二圖像的裝置使用與用 於捕獲第一圖像的平行位移大小相等但方向不同的平行位移。
12. 權利要求10或11的儀器，其中透鏡裝置和圖像傳感器之間 的距離基本等於所述透鏡裝置的焦距。
13. 權利要求10至12之任一項的儀器，其包含用於產生所述平行位移的反射稜鏡。
14. 權利要求10至13之任一項的儀器，其還包括至少一個用於 分離所述第一和第二圖像的濾鏡。
15. 權利要求10至13之任一項的儀器，其還包括至少一個用於 分離所述第一和第二圖像的光閘。
16. 存儲在計算機可讀介質上的計算機軟體，所述軟體含有指令, 當執行所述指令時用於令測地儀器中的處理器實施根據權利要求1至5之任一項的方法。
17.存儲在計算機可讀介質上的計算機軟體，所述軟體含有指令, 當執行所述指令時用於令測地儀器中的處理器實施根據權利要求6至 7之任一項的方法。
全文摘要
公開了一種測地儀器，其中使用了用於將該儀器定位在地面上的所需點上方的圖像傳感器。該圖像傳感器相對於儀器垂直旋轉軸的定位是使用這樣的方法確定或校準的其中兩個圖像在該儀器的不同水平旋轉位置被捕獲，並且其中該圖像傳感器的中心像素藉助圖像處理關聯到垂直旋轉軸。還公開了，反射元件——諸如稜鏡——可以如何用於提供立體影像，該立體影像可以用於確定該儀器在地面上方的高度。
文檔編號G01C15/00GK101568800SQ200680056804
公開日2009年10月28日 申請日期2006年12月27日 優先權日2006年12月27日
發明者M·維斯特馬克, M·赫德曼, S·斯瓦赫姆 申請人:特林布爾公司