基於光電開關的雷射測距空間成像的方法與流程
2023-04-24 08:20:36 2
本發明涉及立體攝影測量學，涉及圖像分析，尤指一種基於光電開關的雷射測距空間成像的方法。
背景技術：
傳統三維建模通常使用3dsmax、autocad等建模軟體，基於影像數據、cad平面圖或者拍攝圖片估算建築物輪廓與高度等信息進行人工建模，這種方式製作出的模型數據精度較低、需要大量的人工參與、數據製作周期較長；傾斜攝影需要拍攝大量平面照片，利用後臺軟體進行超大量分析處理，精度和速度有所提高，但由於採集的平面照片數據與實際場景失真很大，現場還原度對計算軟體處理方法依賴巨大。
技術實現要素：
針對現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種基於光電開關的雷射測距空間成像的方法。直接採集物體的顏色和空間位置，直接形成實際現場的三維精確數據，不藉助複雜處理的後臺計算軟體、全過程實現自動化、周期短、工作量小。在圖像上可直接得到任意兩點的空間距離和空間角度信息，且形成的圖像(模型)可直接放入「googleearth」中。
向量雷射儀是一種基於光電開關的雷射測距攝像儀，通過對物體直接拍照，測出物體上各點(相對於向量雷射儀焦點)的三維空間位置而直接形成三維立體圖。本申請人對此一儀器與本申請同日申請了中國實用新型專利《一種向量雷射儀系統》
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：提供一種基於向量雷射儀立體成像的方法，其特徵在於包括如下步驟：
s1、明確成像要求、現場尺寸、向量雷射儀參數；
s2、對向量雷射儀選用合適的拍攝模式；
s3、現場布點；
s4、向量雷射儀參考點和觀測點設置坐標；
s5、向量雷射儀各點進行全角度拍攝；
s6、向量雷射儀圖像查看和細節補拍，成像。
說明：
關於拍攝模式，根據拍攝點和角度可分為：單點單角度拍攝、聯合拍攝(多點定角度)、逐點拍攝或軌跡模式(多點定角度)、錄像模式(單點單角度連續拍攝)、感知模式(多點多角度)無種。
關於現場布點:考慮布點個數和布點距離兩方面，最基本的布點是對角布點(2點立方體或稜柱體、4點立方體或稜柱體、6面立方體或稜柱體)。
關於參考點坐標設置：向量雷射儀按「設置為參考點」按鈕，自動設置該點坐標(接收gps定位信息或置為0)。
向量雷射儀觀測點坐標設置：有gps差分定位法、內部(位移感知器)感知法、畫中取基準點三種方式，其中gps定位精度尚可且成像後可直接放入地圖數據(googleearth)中，內部感知法精度不高在探險、隧道、海底、野外等接受不到gps地方專用，畫中取點精度最高、在聯合拍攝中用的較多。
向量雷射儀全角度拍攝：合理選擇觀測點上水平和垂直拍照張數，將該物體落在該觀測點的部分全部覆蓋。
向量雷射儀圖像查看和細節補拍：在向量雷射儀(或電腦)上瀏覽成像數據圖，對圖中缺失部分或不清楚部分專門靠近拍攝。
本發明的有益效果是：直接採集現實世界的三維坐標和顏色信息，可直接用於3d建模，3d列印、方位、距離測量等。全過程實現自動化、周期短、工作量小。在圖像上可直接得到任意兩點的空間距離和空間角度信息，且形成的圖像(模型)可直接放入「googleearth」中。
附圖說明
下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
圖1是物體6面布點法示意圖。
圖2是布點及視角示意圖。
圖3是2點法拼接舞臺示意圖。
圖4是六邊形舞臺布點示意圖。
圖5是房間布點俯視示意圖。
圖6是航拍網格(對角)布點俯視示意圖。
圖7是航拍012、023、s12,23正視示意圖。
圖8是車載攝像頭布點正視示意圖。
圖9是車載攝像頭布點俯視示意圖。
圖10是探險立體成像感知模式(軟)布點圖。
圖11是錄像模式判斷地面和行走圖。
圖12是本發明的結構系統方框圖。
圖13是基於納米雷射發射陣列向量雷射攝像頭原理示意圖。
圖14是基於光開關向量雷射攝像頭原理示意圖。
圖中：1為mpu控制器、2為向量雷射攝像頭、3為普通攝像頭、4為角度感知器、5為位置感知器、6為存儲晶片、7為屏幕、8為麥克風、9為揚聲器、10為外部接口、11為步進電機。
具體實施方式
以下結合實施例對本發明作進上步的描述。
實施例一：人物寫真
1.1個體寫真
s1：明確成像要求、現場尺寸、向量雷射儀參數；
成像要求：主分辨精度1mm，動態捕捉人物瞬間；
現場尺寸：人物最大長寬高為0.5m、0.2m、2.2m；
向量雷射儀參數：向量雷射成像儀最小分辨角度1/4000rad，視角水平、垂直均為90°；
觀測點坐標定位方式：本實施例用畫中基準點方式；
s2：選用合適的拍攝模式；
向量雷射儀採取聯合成像模式：在各觀測點均布置一臺攝像機，且各攝像機由一臺電腦控制；
s3:現場布點；
布點可以隨意控制，只要滿足對象全覆蓋、精度要求即可；最全面的布點是6面立方體法，即上下前後左右都布點，見圖1；
本實施例採取2點立方體法(簡化的對角布點)，視角布置成正方形，邊長為2.3m，見圖2；滿足對景物(人)全覆蓋，且離攝像機最遠點(1與2之間)精度為滿足拍攝要求；
δs＝k×l(1)
其中δs為成像主誤差、k為向量雷射儀最小分辨角度、l為該點到攝像機的具體；s4、設置參考點和觀測點坐標；
參考點坐標：在計算機畫面中，選定向量雷射儀1並按「設為參考點」按鈕；
觀測點：步驟1：將桿頭帶有標記(足夠清晰、直徑5mm的圓球)的立杆置於圖2「立方體」(有效成像區域)中；
步驟2：在計算機畫面中按「同時拍設」按鈕(相當於所有向量雷射儀同時按「拍攝」)；
步驟3：選取向量雷射儀1照片中標記點(圓球)按「圖中基準點」按鈕，則照片1中自動計算基準點坐標、同時自動計算圖片2中攝像機2坐標；
步驟4：取走立杆；
s5、向量雷射儀各點進行全角度拍攝；
人進入有效成像區域(「立方體」)，在計算機上按「聯合拍照」按鈕(相當於所有向量雷射儀同時拍攝)；
s6、向量雷射儀圖像查看和細節補拍。
在計算機上按「照片瀏覽」按鈕，人物立體寫真圖，可計算各部件尺寸大小、相對位置等。
1.2舞臺寫真
s1：明確成像要求、現場尺寸、向量雷射儀參數；
成像要求：主分辨精度2mm，連續動態捕捉人物動作；
現場尺寸：舞臺長寬高為15m、15mm、5m；
向量雷射儀參數：向量雷射成像儀最小分辨角度1/5000rad，視角水平、垂直均為90°；
觀測點坐標定位方式：畫中基準點；
s2：向量雷射儀選用合適的拍攝模式；
向量雷射儀採取聯合成像模式；
s3:現場布點
採用2點立方體拼接成大舞臺；採取3×3×1的邊長為5.5m「立方體」(最遠點主精度1/5000×5.5×1.732＝1.9mm)拼接的舞臺，見圖3邊上點o11、o21布置在「立方體」下頂點，o21、o22布置在「立方體」上頂點，取「立方體」s1、s2重疊(即圖中陰影部分)寬度0.2m，舞臺長寬尺寸為5.5+5.3+5.3＝16.1m、高度5.5m，滿足要求；
當然，為了得到更全面角度覆蓋，可以在每個「立方體」另一對頂點增加兩臺攝像機構成「4點立方體「法；此時需要的攝像機共9×4＝36臺；
s4、向量雷射儀設置參考點和觀測點坐標
參考點坐標：在計算機畫面中，選定向量雷射儀o11並按「設為參考點」按鈕；
觀測點：步驟1：將桿頭帶有標記(足夠清晰、直徑5mm的圓球)的立杆置於圖3中s1、s2、s3、s4重疊區(陰影)；
步驟2：在計算機畫面中選o11、o12、o21、o22、o31、o32、o41、o42向量雷射儀按「聯合拍設」按鈕；
步驟3：選取向量雷射儀o11拍攝照片中標記點(圓球)按「圖中基準點」按鈕，則其他觀測點(o12-o42)坐標(依據已知坐標點o11和圖中基準點)和自動計算出來；
步驟4：將立杆移至其下一個重疊區(已知觀測點和未知觀測點)、重複步驟2、步驟3，直至所有觀測點坐標已設置；
步驟5：取走立杆；
s5、向量雷射儀各點進行全角度拍攝；
人進入有效成像區域(「立方體」)，在計算機上按「聯合錄像」按鈕；
s6、向量雷射儀圖像查看和細節補拍；
在計算機上按「錄像回放」按鈕，查看「聯合拍照模式下」的舞臺立體動作連續寫真圖，計算各部件尺寸、相對位置等。
1.3圓形舞臺
s1、s2、s5、s6與舞臺寫真相同，僅對s3布點和s4坐標設置做出說明；
s3：布點；選用水平、垂直視角120°、90，最小分辨角度1/5000的6臺向量雷射儀，按圖4所示布置構成六邊形舞臺；
取六邊形邊長6.8米，「2點法「水平距離7m(對角距離7×√2＝9.8m)，構成的舞臺尺寸直徑為12.6m、高度為7m，成像主誤差1.96mm；
s4：向量雷射儀設置觀測點坐標；將立杆置於中心三角型內部(即6臺攝像機的重疊區域)，用」圖中基準點「方式設置觀測點坐標；
與矩形布置方式，本實施例效率高出200％。
實施例二：立體取景
1.1單個場景
s1：明確成像要求、現場尺寸、向量雷射儀參數
成像要求：主分辨精度1mm，全面攝取周圍(靜態)景物；
現場尺寸：1間普通房間三維尺寸為4m、6m、9m；
向量雷射儀參數：向量雷射成像儀最小分辨角度1/5000rad，視角水平、垂直均為120°；
向量雷射儀觀測點坐標定位方式：內部感知方式(參考點設在屋外一顯著標誌如沉降觀測點)；
s2：向量雷射儀選用合適的拍攝模式
向量雷射儀逐點模式：在第1個觀測點拍攝，拍完轉至下一觀測點拍攝，直至所有觀測點拍完；
s3:現場布點
布點可以隨意控制，只要滿足對象全覆蓋、精度要求即可；本實施例在房間沿長度方向布2點、高度為1.5m如圖5，成像最遠點誤差按公式(1)為滿足要求；
s4、向量雷射儀設置參考點和觀測點坐標；
參考點坐標：將向量雷射儀放置在參考點上按「設為參考點」按鈕；
觀測點：將向量雷射儀移至觀測點，內置的位置感知器自動顯示改點坐標；
s5、向量雷射儀各點進行全角度拍攝；
將向量雷射儀移至o2點，水平方向依次拍攝3張(360度方向全覆蓋)如圖5，垂直方向依次拍攝3張；
將向量雷射儀移至其他布點，同樣按水平、垂直掃過360度拍照6張；
s6、向量雷射儀圖像查看和細節補拍；
在向量雷射儀上按「照片瀏覽」按鈕，查看各觀測點拍攝後合成立體房間立體圖，可計算各部件尺寸大小、相對位置等；
細節補拍，將向量雷射儀移近細節部位按「拍攝」。
1.2多個場景
對於多個房間取景s1、s2、s4、s5、s6均相同，僅僅s3中布點個數增多(原則不變，滿足精度和全覆蓋要求)；
1.3大場景
大場景指一個小區、一個城市、甚至一座山脈，其布點和成像見航拍和車載成像。實施例三：工程測量
1.1微小距離測量
s1：明確成像要求、現場尺寸、儀器參數；
成像要求：主分辨精度0.01mm～2mm等；
現場尺寸：機械設備齒輪端面0.05mm塞尺檢查不應塞入，墊鐵安裝時墊鐵不得小於2mm；
儀器參數：向量雷射成像儀最小分辨角度1/5000rad，視角水平、垂直均為90°；s2：儀器選用合適的拍攝模式；
儀器單點單角度模式；
s3:現場布點；
正面對準物體(縫隙、墊鐵或其他微小待測物)，距離在5cm以內(即可滿足精度要求)；
s4、設置參考點和觀測點坐標；
無；
s5、儀器各點進行全角度拍攝；
按「拍攝」按鈕；
s6、儀器圖像查看和細節補拍；
在儀器上按「照片瀏覽」按鈕，查看各觀測點拍攝後合成大型設備立體圖，可計算各部件尺寸大小、相對位置等；
不用細節補拍。
實施例四：航拍與車載成像
實施例五：航拍與車載成像
對於大場景(建築全、城市、山脈等)立體成像，主要是航拍和車載移動拍攝。航拍主要負責場景頂部精細成像、車載主要負責場景側面精細成像。對於航拍和車載都無法涉及的區域(死角、物體內部)，可用手持式拍攝(見實施例二)。
1.1航拍
s1：明確成像要求、現場尺寸、向量雷射成像儀參數；
成像要求：物體地面主分辨精度5cm；
現場尺寸：一城市區域面積10km×10km，最大高度100m；
向量雷射成像儀參數：向量雷射成像儀最小分辨角度；1/8000rad，視角水平(左右方向)、垂直(前進方向)120°；
觀測點坐標定位方式：gps差分定位方式(參考點gps設在一標示建築上)；
s2：向量雷射成像儀選用合適的拍攝模式；
向量雷射成像儀軌跡模式(逐點模式)：沿著設計的固定軌跡均勻連續拍攝；
s3:現場布點；
通過設計航線高度和寬度，使連續拍攝成像滿足基本要求和最優化要求；
基本要求：成像區全覆蓋、地面主精度要求,見公式3；
最優化要求：布點距離設備儘可能近(精度更高)，布點個數儘可能少(效率更高)，見公式2；
min(li，ns)(2)
li表示第si區域航線離地面距離，ns表按照方案s航線條數；si(1，2，3，4，5)表示在向量雷射成像儀視角θ120°、航線高度hi、航線間距di情況下能拍攝對第si區域上前後左右成像重疊區；di表示第i觀測點在向量雷射成像儀解析度距離設備li、航線間距di情況下的主誤差，為成像允許誤差δ；
本實施例在空中採取網格(2點對角)布點法見圖6，網格間距230m，高度232.7m(無人機飛行高度232.7m，航線間距230m，向量雷射成像儀沿航線前進2×230m拍攝一次，拍攝點數為個，最遠點400m(主精度5cm)；
以成像區域s12,23分析，驗證布點的可行性和最優性；
可行性：在o12能覆蓋s12,23上側、左側和後側，在o23能覆蓋s12,23上側、前側和右側，全覆蓋滿足要求；o12(o23)最遠點為o23(o12)位置地面點，對角線長度399.9m，主精度滿足要求；
最優性：本實施例選取減少拍攝點(保證精度5cm的要求下、儘可能增大航線間距)，o12、o23、s12,23正視圖見圖7，最優化方程見公式(4)；
解得d＝230m、h＝232.7m，即為本實施例最優布點；
s4、向量雷射成像儀設置參考點和觀測點坐標；
參考點坐標：將差分gps向量雷射成像儀放置在參考點上按「設為參考點」按鈕；
觀測點：拍照的瞬間，內置的gps位置感知器自動獲取參考點gps發送的該觀測點坐標；
s5、向量雷射成像儀各點進行全角度拍攝；
向量雷射成像儀固定在無人機上(正對地面)，按照航線布點自動拍攝(水平前後掃過60°、每行進2×230米自動拍攝一次)；
s6、向量雷射成像儀圖像查看和細節補拍；
在向量雷射成像儀上按「照片瀏覽」按鈕，查看各觀測點拍攝後合成立體房間立體圖，可計算各部件尺寸大小、相對位置等；
細節補拍，重新設計飛行路線或(登頂)手持拍攝；
1.2車載
s1：明確成像要求、現場尺寸、向量雷射成像儀參數；
成像要求：物體主分辨精度5cm；
現場尺寸：某條道路單側寬度20m，建築物最大高度100m，長度1000m；
向量雷射成像儀參數：側面向量雷射成像儀最小分辨角度1/5000rad，視角水平120°、垂直180°；
觀測點坐標定位方式：gps差分定位方式(參考點gps設在道路起點)；
s2：向量雷射成像儀選用合適的拍攝模式；
向量雷射成像儀軌跡模式：沿著設計的固定軌跡均勻連續拍攝；
s3:現場布點；
航線按道路設置，控制行進距離使成像滿足全覆蓋要求；
本實施例在汽車兩側各布置高度1m的廣角攝像頭，圖8、圖9；
驗證覆蓋性和精度；兩攝像頭垂直方向180°，道路兩旁任意高建築均能覆蓋；水平攝像頭後視角30°、控制拍射行進距離(前後兩次拍攝距離o1』o)o1』o＝20×tan30°＝11.578m可保證水平上任一面均可被前後覆蓋；最遠點主精度為
s4、向量雷射成像儀設置參考點和觀測點坐標；
參考點坐標：將差分gps向量雷射成像儀放置在參考點上按「設為參考點」按鈕；
觀測點：內置的gps位置感知器自動獲取參考點gps發送的向量雷射成像儀坐標；s5、向量雷射成像儀各點進行全角度拍攝；
沿道路每前進11.57m拍攝一次(兩攝像向量雷射成像儀左右拍攝)；
s6、向量雷射成像儀圖像查看和細節補拍；
在向量雷射成像儀上按「照片瀏覽」按鈕，查看各觀測點拍攝後合成立體房間立體圖，可計算各部件尺寸大小、相對位置等；
細節補拍，返回或行至該部位補拍或手持拍攝。
1.3手持
手持式拍攝最為靈活且能無限靠近物體，是細節補拍的主要方式，參看實施例二；另外對於小範圍(如一個變電站)成像，可按照網格(航線)布點方式，在每個觀測點水平、垂直掃過360全方位成像，其精度可控制在1mm以下；
總結：降低航拍高度可提高成像精度、增加航拍高度可增大單次成像面積(減少布點)、主要拍攝頂面，車載拍攝必須沿道路進行且主要拍攝兩側，手持式靈活、精度高能進入物體內部拍攝、但僅限於小範圍(500m×500m)移動成像。
實施例六：地下、隧道、海底、外太空探險
地下、隧道、海底、外太空等結構、尺寸情況模糊，科學家認為地球下有幾千公裡長的隧道與地表連接、但無人證實。可以將向量雷射儀裝在機器人身上按照設計路線探測並沿路拍攝立體圖像，探索未知世界。
地下、隧道、海底、外太空不能接收到gps信號，採用立杆定位更不方便，只能採取內置感知定位觀測點坐標。
由於物體不明，不能像前面幾種情況一樣通過研究現場情況確定最優布點方案，可以說本實施例的「布點」已不是真實現場布點(硬布點)、而是一種設置在計算晶片中軟體布點(軟布點)。
1.1探險
s1：明確成像要求、現場尺寸、儀器參數
成像要求：物體地面主分辨精度2.5cm
現場尺寸：未知
儀器參數：向量雷射成像儀最小分辨角度1/4000rad，視角水平(左右方向)、垂直(前進方向)120°。
觀測點坐標定位方式：內部感知。
s2：選用合適的儀器拍攝模式
儀器感知模式：沒有一定的軌跡，通過軟體設置每深入xm(如100m)或移動xm或拐點處便停下並進行全方位360°掃描。見圖10
s3:現場布點
無
s4、儀器設置參考點和觀測點坐標
參考點坐標：在拍攝開始處，按儀器上「設為參考點」按鈕。
觀測點：儀器移動時，內部位移感知器自動計算該點坐標。
s5、儀器各點進行全角度拍攝
儀器在觀測點上水平、垂直360°全角度拍攝(6張照片)。
s6、儀器圖像查看和細節補拍
在儀器上按「照片瀏覽」按鈕，查看各觀測點拍攝後合成立體房間立體圖，可計算各部件尺寸大小、相對位置等。
細節補拍，重新設計行走路線或拍攝模式。
實施例七：機器人
在機器人上安裝向量雷射向量雷射儀，可以讓機器人如同人一樣獲得精確的四周環境空間信息。本實施例介紹攝像頭在幫助機器人判斷地面、行走和取物方面的應用。1.1判斷地面
s1：明確成像要求、現場尺寸、儀器參數
成像要求：物體地面主分辨精度1cm。
現場尺寸：所在位置方圓20m區域。
儀器參數：向量雷射成像儀最小分辨角度1/2000rad，視角水平(左右方向)、垂直(前進方向)120°。
s2：儀器選用合適的拍攝模式
錄像模式：每秒10幀(或更高)速率連續拍攝，僅記錄最近3s圖像、不存檔。見圖11
s3:現場布點
無需布點
s4、設置參考點和觀測點坐標
無需設定。
s5、儀器各點進行全角度拍攝
當前點(僅「前方」)連續錄像。
s6、圖像查看和細節補拍
儀器查看地面：機器人根據拍攝圖像，識別出z坐標在0(已機器人足部為基準點)附近連續變化的點即為「地面」(地面有一定面積時，該方向可行)。
儀器補拍其他地面：如該方向不可行，自動旋轉機器人頭部(攝像頭)探測其他方向(「側面」或「後方」)地面。
1.2行走
s1、s2、s3、s4、s5與之前相同。僅s6不同，即對圖片數據提取方法和結果不同。
機器人(向量雷射儀)調取近3秒立體圖片分析。
判斷出行走方向是否有遮擋、或即將有物體遮擋或遮擋物體即將離開。
決定直接前進、或跨越(跳上跳下)、或繞道而行、或等待阻礙離開。
1.3取物
s1、s2、s3、s4、s5與之前相同。僅s6不同，即對圖片數據提取方法和結果不同。
機器人(向量雷射儀)調取近3秒立體圖片分析。
根據「需求物」顏色、形狀尺寸、材質、用途等，在3秒圖片中匹配。
匹配成功則取走此物，或從多件物品中選取一件做進一步檢查(如聲音、硬度等)。
匹配不成功則匹配類似物，還不成功則發送求救信號或放棄本次任務。
進一步地，本發明提供一種向量雷射儀系統，其特徵在於：包括有mpu控制器和與之連接的向量雷射攝像頭、普通攝像頭、角度感知器、位置感知器和人機對話裝置，所述mpu控制器，用於主控各設備協調工作，具有開機啟動指令、設置參考點指令、讀取傳感器指令、拍照/錄音指令、圖像/音頻回放指令，所述向量雷射攝像頭用於測量周圍物體上所有點距離攝像頭的三維距離、所述角度感知器，用於測量裝置本身偏離正方向；所述位置感知器，用於測量裝置本身位置的地理坐標。
進一步地：
所述人機對話裝置包括屏幕、麥克風和揚聲器。
所述mpu控制器連接有存儲晶片，用於存儲配置參數和採集數據。
所述mpu控制器連接有步進電機，用於控制裝置繞水平或垂直方向作轉動。
本發明的有益效果是：通過對物體直接拍照，測出物體上各點三維空間位置而直接形成三維立體圖的雷射儀系統。填補市場空缺。
下面結合附圖12、13、14，對本發明一種向量雷射儀系統作進一步的描述。
一種向量雷射儀系統，其特徵在於：包括有mpu控制器1和與之連接的向量雷射攝像頭2、普通攝像頭3、角度感知器4、位置感知器5和人機對話裝置，所述mpu控制器1，用於主控各設備協調工作，具有開機啟動指令、設置參考點指令、讀取傳感器指令、拍照/錄音指令、圖像/音頻回放指令，所述向量雷射攝像頭2用於測量周圍物體上所有點距離攝像頭的三維距離(位置向量)、所述角度感知器4，用於測量裝置本身偏離正方向(地球北極、重力方向)；所述位置感知器5，用於測量裝置本身位置的地理坐標。
在本發明的實施例中：
所述人機對話裝置包括屏幕7、麥克風8和揚聲器9。
所述mpu控制器1連接有存儲晶片6，用於存儲配置參數和採集數據。
所述mpu控制器1連接有步進電機11，用於控制裝置繞水平或垂直方向作轉動。
所述向量雷射攝像頭有兩種設計方式：基於納米雷射發射陣列方式(其原理圖見圖2)和基於光電開關方式(其原理圖見圖3)。包括1個雷射振蕩器、1個光感面(也可n個光感單元)、n個光開關(n個雷射準直系統可選配置)組成。雷射振蕩器產生初級雷射，每個光開關通電時開放，初級雷射經準直系統穿透光感面發出一定方向的雷射，同時光感面感知反射雷射時差。
整機使用過程如下：
開機：按下開機鍵，mpu控制器1協調各部件完成以下工作。
1)部件自檢：檢查機器各部件通電和響應正常。
2)屏幕點亮：進入人機主界面。
3)傳感器啟動：角度感知器、位置感知器、麥克風完成初始設置。角度感知器以地球磁場北極(x軸)、重力反向(z軸)為初始方向、時刻檢測儀器偏離正方向角度；位置感知器正方向同角度感知器。
4)攝像機啟動：雷射攝像機、普通攝像機完成初始設置。雷射攝像機處於準備狀態(如果是三原色成像儀則直接進入錄像模式)；普通攝像機開始採集圖片(錄像模式)，並在屏幕上顯示。
設置參考點：按下屏幕主菜單中「設置參考點」按鈕。位置感知器完成以下兩項工作：
1)gps模塊接受衛星定位信號，將接受的經度x0、緯度y0和高程h0信號寫入參考點o0(x0，y0，h0)。
2)將觀測點坐標置為oi(0,0,0)。
拍照：按下拍照鍵，mpu控制器1讀取傳感器數據，啟動雷射攝像機、普通攝像機拍照並將數據寫入圖形文件。其文件數據包括以下內容：
1)參考點o0:x0，y0，h0
2)觀測點oi：xi，yi，zi
3)儀器偏角β：βx，βy，βz
4)時差矩陣ωm×n：△t11，△t12，…△t1n
△t21，△t22，…△t2n
…
△tm1，△tm2，…△tmn
5)顏色矩陣sm』×n』：rgb11，rgb12，…rgb1n』
rgb21，rgb22，…rgb2n』
…
rgbm』1，rgbm』2，…rgbm』n』
6)其他信息：儀器解析度k，視角θ、β，安裝位置雷射攝像機(x1，y1，z1)、普通攝像機(x2，y2，z2)、角度感知器(x3，y3，z3)、位置感知器(x4，y4，z4)等。
回放：按下「回放」按鈕，屏幕顯示參考點拍攝所有照片「合成」(合成過程見附錄)的三維彩色圖，可自由切換視角或視點(3d遊戲效果)。
啟用步進電機：對於定點拍攝，按下「啟用步進電機」按鈕，步進電機帶動攝像機水平(或垂直)偏轉1步、自動拍攝1次，再偏轉1補、自動拍攝1次，直至拍完(k/k1)2張，其中k為攝像機解析度、k1為步進電機步距(此時圖像解析度提高k/k1倍)。
所述向量雷射攝像頭本申請人同日申請了中國發明專利《主動成像的雷射攝像頭》。