具有測(cè)距相機(jī)的勘測(cè)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】用于勘測(cè)測(cè)量場(chǎng)景的勘測(cè)設(shè)備(1)，包括：底座(31)，其限定垂直軸；支撐體(32)，其可繞垂直軸傾斜；望遠(yuǎn)鏡單元(33)，其可繞垂直軸以及繞與垂直軸正交的水平軸傾斜，并包括用于距離測(cè)量的裝置；電機(jī)裝置，其用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)支撐體(32)和望遠(yuǎn)鏡單元(33)；以及角度確定裝置，其用于確定望遠(yuǎn)鏡單元(22)相對(duì)于底座(31)的取向，其中，望遠(yuǎn)鏡單元(33)包括能夠拍攝測(cè)量場(chǎng)景的可見圖像的第一相機(jī)和/或用于捕獲測(cè)量場(chǎng)景的3D點(diǎn)的坐標(biāo)的裝置，并且勘測(cè)設(shè)備包括能夠分別顯示由第一相機(jī)所拍攝的可見圖像的至少一部分和/或3D點(diǎn)的至少一部分的顯示器(3)，其特征在于：測(cè)距相機(jī)特別是RIM相機(jī)朝向顯示器(3)，并能夠拍攝位于顯示器(3)處的用戶(5)的距離圖像，其中，設(shè)置有控制器，該控制器能夠針對(duì)由用戶(5)的移動(dòng)引起的改變來分析距離圖像，并且能夠基于距離圖像的改變控制勘測(cè)設(shè)備(1)執(zhí)行預(yù)定任務(wù)。
【專利說明】具有測(cè)距相機(jī)的勘測(cè)設(shè)備
[0001]本發(fā)明涉及一種具有測(cè)距相機(jī)(range camera)的勘測(cè)設(shè)備并且涉及一種勘測(cè)方法。
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中諸如全站儀等的多種勘測(cè)設(shè)備是已知的。各種手段和方法被用于控制這樣的全站儀。例如，觸摸屏顯示器是已知的，以便于在已拍攝了測(cè)量場(chǎng)景的圖像之后確定測(cè)量點(diǎn)。為了確定測(cè)量點(diǎn)，用戶觸摸示出相應(yīng)點(diǎn)的圖像。通過諸如邊緣提取的其它手段，能夠在圖像上更準(zhǔn)確地確定和標(biāo)記例如由用戶在該點(diǎn)上輕擊他的手指所選擇的測(cè)量點(diǎn)。然后，例如在單個(gè)勘測(cè)動(dòng)作中或在勘測(cè)路徑過程中的能夠進(jìn)行對(duì)選擇點(diǎn)的測(cè)量或勘測(cè)。也就是說，以這種方式也有可能選擇多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，例如用于創(chuàng)建測(cè)量路徑。
[0003]在一些情況下測(cè)量點(diǎn)的具體確定出現(xiàn)困難，因?yàn)橐话愕嘏c現(xiàn)有技術(shù)的勘測(cè)設(shè)備一起使用的常見顯示器是相當(dāng)小的。因此，測(cè)量場(chǎng)景圖像的大小同樣是相當(dāng)小的。如果僅示出測(cè)量場(chǎng)景圖像的一部分，則移動(dòng)在顯示器上示出的圖像部分以對(duì)應(yīng)于測(cè)量場(chǎng)景的期望區(qū)域是很麻煩的。
[0004]因此，有必要提供能夠使用戶所執(zhí)行的控制步驟更容易的勘測(cè)設(shè)備和勘測(cè)方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，一種用于勘測(cè)測(cè)量場(chǎng)景的勘測(cè)設(shè)備包括:
[0006].捕獲裝置，所述捕獲裝置用于捕獲測(cè)量場(chǎng)景的3D點(diǎn)的坐標(biāo)，和/或
[0007].第一相機(jī)，其能夠拍攝測(cè)量場(chǎng)景的可見圖像。
[0008]特別地，勘測(cè)設(shè)備可以是能夠捕獲測(cè)量場(chǎng)景(特別是點(diǎn)云)的多個(gè)3D點(diǎn)的坐標(biāo)的3D激光掃描器，或是能夠捕獲測(cè)量場(chǎng)景的勘測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)的全站儀。顯然，還能夠使用全站儀和掃描器的組合。
[0009]此外，提供了能夠顯示可見圖像和/或3D點(diǎn)的至少一部分的顯示器。如果設(shè)置了相機(jī)，則顯示器優(yōu)選地能夠在由相機(jī)所拍攝的可見圖像中顯示捕獲裝置所捕獲的三維點(diǎn)。優(yōu)選地，顯示器也能夠顯示測(cè)量場(chǎng)景的預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)字陸地模型，并且能夠?qū)⒉东@裝置所捕獲的3D點(diǎn)疊加在這個(gè)模型上。
[0010]此外，根據(jù)本發(fā)明，測(cè)距相機(jī)朝向顯示器并且能夠拍攝位于顯示器處的用戶的距離圖像。此外，設(shè)置了控制器，該控制器能夠針對(duì)由用戶的移動(dòng)所引起的改變來分析距離圖像，并且能夠基于距離圖像的改變控制勘測(cè)設(shè)備執(zhí)行預(yù)定任務(wù)。
[0011]距離成像一般而言被稱為被用來產(chǎn)生示出從特定點(diǎn)到場(chǎng)景中的點(diǎn)的距離的2D圖像的技術(shù)。得到的圖像(其一般地被稱作距離圖像)具有像素值，該像素值對(duì)應(yīng)于在物體處相應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)的距離。
[0012]例如，較明亮值意指較短距離或者反之亦然。甚至有可能適當(dāng)?shù)匦?zhǔn)傳感器從而產(chǎn)生這樣的距離圖像，這使得能實(shí)現(xiàn)能夠以諸如米的物理單位直接地給出像素值。對(duì)距離圖像的像素(距離像素)中的每一個(gè)分配了能夠測(cè)量距離的一個(gè)單獨(dú)的傳感器。因?yàn)榉峙浣o相應(yīng)傳感器的目標(biāo)點(diǎn)(像素)的距離是已知的，所以能夠確切地確定目標(biāo)點(diǎn)的3D位置。
[0013]因此，通過使用距離成像技術(shù)，有可能識(shí)別用戶操作勘測(cè)設(shè)備的測(cè)量點(diǎn)中的每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，并且有可能甚至確定每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的3D數(shù)據(jù)。在這里，用戶的測(cè)量點(diǎn)可以是諸如手的肢體的末端或指尖。
[0014]本發(fā)明的措詞中術(shù)語“距離圖像”一般地意指距離圖像鏡頭的序列，但是還能夠意指由流式傳輸測(cè)距相機(jī)(streaming range camera)所拍攝的距離圖像流。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，用戶通過移動(dòng)其身體或肢體(諸如臂、腿、手或足)操作勘測(cè)設(shè)備導(dǎo)致在用戶的距離圖像中能夠確定改變。因?yàn)橛脩糁w的3D位置的改變被控制器辨識(shí)，所以能夠確定用戶的對(duì)應(yīng)移動(dòng)并且能夠執(zhí)行與這個(gè)特定移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作或任務(wù)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，顯示器可以是3D顯示器，其能夠顯示可見圖像的所述部分的3D圖像。
[0017]能夠通過任何已知的3D成像方法生成3D圖像。特別地該方法可以是以下方法中一種:立體視法(stereoscopy)、自動(dòng)立體視法、計(jì)算機(jī)生成全息術(shù)或立體顯示(volumetric display)技術(shù)。
[0018]特別地，立體顯示技術(shù)是優(yōu)選的，因?yàn)樵谶@里在用戶與3D圖像之間的直接交互可以是可能的。也就是說，通過立體顯示技術(shù)能夠示出3D圖像，該3D圖像能夠從任意側(cè)查看。此外，能夠有可能將物體和肢體直接地定位于該3D圖像中。因此，盡管3D圖像不是真實(shí)物體，但是有可能觸摸該3D圖像。
[0019]此外，盡管立體視法對(duì)于觀看人員來說是不可見的，但是能夠在特定情況下使用立體視法。因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)需要特殊眼鏡以便用戶能夠?qū)蓚€(gè)類似的圖像視為一個(gè)3D圖像，所以觸摸3D圖像一般而言是可能的。然而，為了確定用戶正觸摸的3D圖像的點(diǎn)，用戶的眼睛的確切位置必須是已知的，因?yàn)楸挥|摸點(diǎn)在3D空間中的坐標(biāo)取決于用戶的位置。
[0020]因?yàn)?D圖像是由控制器產(chǎn)生的，并且顯示的物體的所有3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)是已知的，所以有可能將這些已知的3D坐標(biāo)與從距離圖像獲知的移動(dòng)用戶的3D坐標(biāo)相比較，以便確定用戶是否觸摸了 3D顯示器中的特定物體或目標(biāo)點(diǎn)。
[0021]有利地，能夠提供地圖，其中與相應(yīng)的用戶移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的距離圖像的預(yù)定改變被分配給預(yù)定任務(wù)，并且控制器能夠忽視距離圖像的未分配的改變。
[0022]因?yàn)閮H僅特定移動(dòng)被分配給預(yù)定任務(wù)，所以能夠降低計(jì)算功率，因?yàn)榭刂破髂軌蛄⒓磁懦淮蛩愠蔀榻o勘測(cè)設(shè)備的命令的移動(dòng)。
[0023]此外，有利地，學(xué)習(xí)裝置能夠被提供來學(xué)習(xí)與相應(yīng)的用戶移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的距離圖像改變，以便被分配給相應(yīng)的預(yù)定任務(wù)和/或被存儲(chǔ)在地圖中。也就是說，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于用戶來說有可能定義特定移動(dòng)并且將這些移動(dòng)分配給預(yù)定任務(wù)。此外，有可能將這些移動(dòng)和所對(duì)應(yīng)的預(yù)定任務(wù)存儲(chǔ)在地圖中。因此，能夠改進(jìn)勘測(cè)設(shè)備的可操作性。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，一種使用勘測(cè)設(shè)備的勘測(cè)方法包括:
[0025].用勘測(cè)設(shè)備捕獲測(cè)量場(chǎng)景的3D點(diǎn)的坐標(biāo)和/或用第一相機(jī)拍攝測(cè)量場(chǎng)景的圖像，以及
[0026].將測(cè)量場(chǎng)景的圖像和/或3D點(diǎn)的至少一部分顯示在顯示器上。
[0027]此外，該方法包括:
[0028].拍攝位于顯示器處的用戶的距離圖像的序列，
[0029].基于該序列中的個(gè)體距離圖像的改變來分析用戶的移動(dòng)，以及
[0030].控制全站儀執(zhí)行與用戶移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的任務(wù)。
[0031]因此，根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)槟軌蚧谟蓽y(cè)距相機(jī)所拍攝的個(gè)體距離圖像的改變來分析用戶的移動(dòng)，所以有可能將特定移動(dòng)分配給勘測(cè)設(shè)備的對(duì)應(yīng)任務(wù)以便控制該勘測(cè)設(shè)備。因此，沒有必要取決于相當(dāng)小的觸摸屏顯示器，而是可以用諸如大TV屏或由多個(gè)TV屏組成的顯示器之類的很大的顯示器來顯示測(cè)量場(chǎng)景的圖像的所述部分，同時(shí)能夠分析用戶相對(duì)于顯示器的移動(dòng)以用于控制勘測(cè)設(shè)備。優(yōu)選地，還可以在顯示器上顯示數(shù)字陸地模型(例如實(shí)際測(cè)量場(chǎng)景的預(yù)先存儲(chǔ)的圖像和/或點(diǎn)云)，并且將數(shù)字陸地模型與分別由第一相機(jī)或捕獲裝置所捕獲的測(cè)量場(chǎng)景的圖像或3D點(diǎn)組合。
[0032]有利地，正被顯示的測(cè)量場(chǎng)景的圖像和/或3D點(diǎn)的所述部分是3D圖像。
[0033]有利地，可以在不同的位置設(shè)置多個(gè)勘測(cè)設(shè)備以從不同的視點(diǎn)拍攝相同測(cè)量場(chǎng)景的圖像。在這種情況下，測(cè)量場(chǎng)景的圖像和/或3D點(diǎn)的所述部分由來自不同的勘測(cè)設(shè)備的圖像中的全部圖像的圖像信息組成。
[0034]以上段落的特征使得能夠改進(jìn)3D圖像的質(zhì)量，因?yàn)闇y(cè)量場(chǎng)景是從不同的位置拍攝的。因此，從一個(gè)勘測(cè)設(shè)備不直接地可見的區(qū)域能夠被其它勘測(cè)設(shè)備中的一個(gè)勘測(cè)設(shè)備攝影或者勘測(cè)。因此，能夠改進(jìn)3D圖像的質(zhì)量。為了在不同的勘測(cè)設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)，優(yōu)選地可以采用無線通信方法，諸如無線電或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的使用(例如短消息服務(wù)或其它服務(wù))。
[0035]能夠通過立體視法、自動(dòng)立體視法、計(jì)算機(jī)生成全息術(shù)或立體顯示技術(shù)中的一種生成3D圖像。
[0036]特別地，立體顯示技術(shù)被優(yōu)選用于顯示3D圖像，因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)以如下方式使得能實(shí)現(xiàn)用戶與圖像之間的交互:用戶有點(diǎn)能夠觸摸在3D圖像中所顯示的物體。
[0037]有利地，本發(fā)明的方法可以包括學(xué)習(xí)步驟，其中由特定用戶移動(dòng)所引起的距離圖像的改變被分配給預(yù)定任務(wù)。
[0038]這使得用戶能夠定義特定優(yōu)選移動(dòng)以便教導(dǎo)與特定優(yōu)選移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的勘測(cè)設(shè)備任務(wù)。甚至可以將這些移動(dòng)和所分配的任務(wù)存儲(chǔ)在地圖中以用于以后使用。
[0039]有利地，可以分析測(cè)量場(chǎng)景的圖像和/或3D點(diǎn)的所述部分并且可以通過使測(cè)量場(chǎng)景的圖像的所述部分與標(biāo)記符號(hào)相疊加來標(biāo)記可能的目標(biāo)點(diǎn)。
[0040]因此，當(dāng)操作勘測(cè)設(shè)備時(shí)，由于測(cè)量場(chǎng)景的分析和可能的目標(biāo)點(diǎn)的標(biāo)記，用戶能夠更容易地選擇3D圖像中的特定目標(biāo)點(diǎn)。甚至可以執(zhí)行命令以在所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)未被適當(dāng)?shù)胤峙淝闆r下移動(dòng)標(biāo)記。
[0041]此外，有利地，由用戶所選擇的目標(biāo)點(diǎn)能夠使其標(biāo)記突出，并且預(yù)定用戶移動(dòng)能夠使得另一目標(biāo)點(diǎn)也被突出。
[0042]另一目標(biāo)點(diǎn)可以是在3D圖像中所顯示的目標(biāo)點(diǎn)中的任一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，即，首先突出的目標(biāo)點(diǎn)的相鄰目標(biāo)點(diǎn)或更遙遠(yuǎn)的目標(biāo)點(diǎn)。此外，通過一個(gè)接一個(gè)地突出多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，能夠定義用于執(zhí)行后續(xù)測(cè)量的測(cè)量路徑。也可以區(qū)分對(duì)標(biāo)記中的一些或全部標(biāo)記的突出，以便從測(cè)量路徑去除目標(biāo)點(diǎn)。
[0043]有利地，預(yù)定用戶移動(dòng)能夠引起測(cè)量場(chǎng)景的圖像和/或3D點(diǎn)的所述部分的增加或減少。此外或另選地，另外的用戶移動(dòng)能夠引起測(cè)量場(chǎng)景的圖像和/或3D點(diǎn)的所述部分的旋轉(zhuǎn)。
[0044]從而有可能放大或縮小3D圖像。此外，為了易于對(duì)特定物體的訪問，可以使3D圖像旋轉(zhuǎn)。特別地如果提供了多個(gè)勘測(cè)設(shè)備，則易于該旋轉(zhuǎn)。如果僅提供了一個(gè)勘測(cè)設(shè)備，則不能夠適當(dāng)?shù)仫@示對(duì)于一個(gè)勘測(cè)設(shè)備不可見的區(qū)域。
[0045]將在下文中通過參照附有圖的示例性實(shí)施方式詳細(xì)地描述本發(fā)明，在圖中:
[0046]圖1a和Ib是作為根據(jù)本發(fā)明的勘測(cè)設(shè)備的兩個(gè)示例性實(shí)施方式的全站儀和激光掃描器的不意圖；
[0047]圖2是顯示有根據(jù)本發(fā)明的勘測(cè)設(shè)備的測(cè)量場(chǎng)景的示意圖；
[0048]圖3a和3b是執(zhí)行特定移動(dòng)的用戶的RM圖像的示意圖像；
[0049]圖4是用戶使用2D圖像操作全站儀的示意圖；以及
[0050]圖5是用戶使用3D圖像操作全站儀的示意圖。
[0051]將基于圖1至5對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述。
[0052]圖1a示出了作為根據(jù)本發(fā)明的勘測(cè)儀器的第一實(shí)施方式的全站儀。所描繪的示例性全站儀適于測(cè)量到遠(yuǎn)程目標(biāo)物體的水平及垂直角度和距離。
[0053]全站儀設(shè)置在三腳架36上，全站儀的底座31直接地固定于三腳架36上。全站儀的主要部分30相對(duì)于底座31是可旋轉(zhuǎn)的。主要部分30包括支撐體32，在該示例性實(shí)施方式中由兩個(gè)柱狀物形成。在柱狀物之間望遠(yuǎn)鏡單元33繞水平軸被可傾斜地支承。此外，主要部分30包括顯示器和控制裝置35，控制裝置35能夠以已知方式適合于控制全站儀并且用于處理、顯示以及存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0054]望遠(yuǎn)鏡單元33被繞水平軸可傾斜地布置于支撐體32上并且因此能夠相對(duì)于底座31水平地和垂直地旋轉(zhuǎn)。設(shè)置電機(jī)裝置(未示出)用于執(zhí)行所需要的傾斜移動(dòng)，用于望遠(yuǎn)鏡單元33的對(duì)準(zhǔn)。
[0055]望遠(yuǎn)鏡單元33能夠被構(gòu)建為組件單元，其中，光學(xué)系統(tǒng)、同軸相機(jī)傳感器、目鏡34以及圖形處理器被集成在公共望遠(yuǎn)鏡單元外殼中。望遠(yuǎn)鏡單元33能夠瞄準(zhǔn)目標(biāo)物體使得能夠借助于電子傳感器檢測(cè)從全站儀到目標(biāo)物體的距離。此外，設(shè)置電子傳感器裝置(未示出)用于檢測(cè)主要部分30相對(duì)于底座31的和望遠(yuǎn)鏡單元33相對(duì)于支撐體32的角取向。數(shù)據(jù)被發(fā)送到顯示器和控制裝置35并且被處理使得目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于全站儀的位置可由顯示器和控制裝置35檢測(cè)、顯示和存儲(chǔ)。
[0056]圖1b示出了作為根據(jù)本發(fā)明的勘測(cè)儀器的第二實(shí)施方式的激光掃描器的截面圖。所描繪的示例性激光掃描器包括定子41、被安裝在定子42上以可繞第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子42以及被安裝在轉(zhuǎn)子42上以可繞第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體43。在轉(zhuǎn)子42中布置了激光源44和檢測(cè)器45。在旋轉(zhuǎn)體43的兩側(cè)在轉(zhuǎn)子42與旋轉(zhuǎn)體43之間以這樣一種方式在第二旋轉(zhuǎn)軸上提供光鏈路46a、46b,即發(fā)射光可以通過激光源44經(jīng)由第一光鏈路46a引入到旋轉(zhuǎn)體43中并且接收光能夠經(jīng)由第二光鏈路46b從旋轉(zhuǎn)體43射出。第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器47a驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子42并且第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器47b驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體43。被連接到激光源44和檢測(cè)器45的兩個(gè)測(cè)角儀48和評(píng)估電子裝置49允許使檢測(cè)到的距離與對(duì)應(yīng)的方向相關(guān)聯(lián)。顯然，例如具有反射鏡而不是帶光鏈路的旋轉(zhuǎn)體的其它形式的3D激光掃描器也是同樣地適當(dāng)?shù)摹?br>
[0057]到目前為止，圖1a和圖1b中所示出的勘測(cè)儀器是從現(xiàn)有技術(shù)獲知的。根據(jù)本發(fā)明，附加地提供了顯示器和測(cè)距相機(jī)(未示出)。測(cè)距相機(jī)朝向顯示器并且能夠拍攝位于顯示器處的用戶的距離圖像。
[0058]圖2是測(cè)量場(chǎng)景的示意圖。該測(cè)量場(chǎng)景中的主要物體是教堂7、房屋9、樹11以及山峰13。全站儀I作為勘測(cè)設(shè)備的示例而被提供，全站儀I包括用于拍攝測(cè)量場(chǎng)景的實(shí)像的第一相機(jī)。此外，全站儀I提供有測(cè)距相機(jī)，特別是RIM相機(jī)。
[0059]測(cè)距相機(jī)指向靠近全站儀I定位的顯示器3并且拍攝距離圖像的序列。位于顯示器3處的用戶5的移動(dòng)能夠被確定為由測(cè)距相機(jī)所拍攝的距離圖像中的改變。
[0060]出于這個(gè)目的，在全站儀I中設(shè)置的控制單元能夠確定用戶5的特定移動(dòng)并且使全站儀I執(zhí)行特定勘測(cè)任務(wù)和其它任務(wù)。將在下面對(duì)這些任務(wù)中的一些進(jìn)行描述。
[0061]因此，通過移動(dòng)他的肢體或者執(zhí)行其它移動(dòng)，用戶5能夠給出命令以便控制全站儀I。在該圖像中，基于六個(gè)亮度級(jí)顯示所測(cè)量到的距離。亮度級(jí)I表示以該亮度級(jí)所顯示的點(diǎn)是最接近的，而亮度級(jí)6表示所對(duì)應(yīng)的顯示點(diǎn)是距離最遠(yuǎn)的。
[0062]圖3a示出了站在能夠被顯示的范圍中間附近的用戶5的初始位置。因此，顯示用戶5的圖像具有亮度級(jí)4。
[0063]圖3b示出的改變?cè)谟谟脩?朝著水平位置降低其左臂并且將左臂向后移動(dòng)。此夕卜，用戶5向下向前充分移動(dòng)了其右臂。因此，用戶5的左手與全站儀I中的RM相機(jī)相距最遠(yuǎn)并且與左手相對(duì)應(yīng)的距離圖像的像素是很暗的(亮度級(jí)6)。相比之下，用戶5的右手很靠近全站儀I中的RM相機(jī)，并且因此，與其左手相對(duì)應(yīng)的像素是很亮的(亮度級(jí)I)。
[0064]因此，通過基于距離圖像的改變來確定用戶的移動(dòng)，控制器發(fā)出特定命令以便使全站儀I執(zhí)行各種動(dòng)作和/或勘測(cè)任務(wù)。例如，用戶能夠定義測(cè)量路徑，能夠定義附加的測(cè)量點(diǎn)，能夠放大圖像或者縮小圖像，能夠切換由附加的全站儀所拍攝的圖像或者能夠退出測(cè)量。
[0065]為了通過用戶5來執(zhí)行準(zhǔn)確的控制并且為了防止錯(cuò)誤地給出的命令，在距離圖像中與由虛線所標(biāo)記的控制區(qū)15相對(duì)應(yīng)的特定部分被定義。為了確定用戶5的移動(dòng)，用戶5必須存在于這個(gè)控制區(qū)15中。因此，如果用戶5走出控制區(qū)15，盡管用戶5姿勢(shì)的改變?cè)诰嚯x圖像中可以仍然可見，但控制器將忽視改變，并且因此，全站儀I將不對(duì)用戶5的命令起反應(yīng)。
[0066]優(yōu)選地，控制區(qū)15可以為處于小平臺(tái)或凹地的形式。
[0067]在圖3a和3b中，白色域?qū)?yīng)于超出RIM相機(jī)的測(cè)量范圍的點(diǎn)。
[0068]圖4示出了以二維方式顯示圖1的測(cè)量場(chǎng)景的顯示器3。用戶5靠近顯示器3定位，以便能夠指向被顯示的物體。例如，用戶可以指向教堂7的頂部、指向樹、指向房屋9或者指向山峰13。
[0069]如在這個(gè)實(shí)施方式中的情況一樣，二維顯示器中的呈現(xiàn)甚至使得能夠示出諸如房屋17或牽引機(jī)19的移動(dòng)元素。因此，例如還能夠顯示在預(yù)定位置處的勘測(cè)桿并隨后移動(dòng)到另一位置的人員21。為了能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)元素的顯示，在勘測(cè)設(shè)備I中的第一相機(jī)不得不拍攝圖像流，所述圖像流然后被顯示在顯示器3上。
[0070]因?yàn)橛脩?位于顯示器3處，所以他處于用一只手指向選擇的目標(biāo)點(diǎn)的位置。該移動(dòng)由于用戶的距離圖像的改變而被識(shí)別。因?yàn)橛脩舻氖值?D位置是確切地已知的，所以它能夠被分配給顯示器3中的對(duì)應(yīng)像素。因此，可以確切地確定用戶5正指向的物體。通過移動(dòng)他的其它臂，用戶5能夠啟動(dòng)動(dòng)作,諸如通過圖像中的標(biāo)記23、25、27來標(biāo)記所選擇的目標(biāo)點(diǎn)。此外，特定類似的移動(dòng)用于通過附加的標(biāo)記來標(biāo)記其它目標(biāo)點(diǎn)。然后，用戶能夠沿著勘測(cè)路徑，例如沿著標(biāo)記23、25、27，來啟動(dòng)勘測(cè)動(dòng)作。
[0071]其它可能的動(dòng)作為放大圖片或者縮小圖片、去除標(biāo)記、轉(zhuǎn)移標(biāo)記等。如果在不同的位置處提供了多個(gè)全站儀，則通過特定移動(dòng)用戶能夠啟動(dòng)從一個(gè)全站儀的視圖到另一全站儀的視圖的切換。也可以將顯示器3中的圖像分割為兩個(gè)或更多個(gè)圖像，以便同時(shí)顯示不同的全站儀的圖像。
[0072]取代使用第一相機(jī)的實(shí)際圖像，也可以使測(cè)量場(chǎng)景的預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)字陸地模型顯示在顯示器3上，并且可以將測(cè)量點(diǎn)疊加在模型上。
[0073]圖5示出了一個(gè)實(shí)施方式，其中顯示器是3D顯示器。存在一些可用的3D顯示技術(shù),諸如立體視法、自動(dòng)立體視法、計(jì)算機(jī)生成全息術(shù)或立體顯示技術(shù)。在該實(shí)施方式中，優(yōu)選地使用利用體素(voxel)的3D技術(shù)。在3D顯示技術(shù)中，體素(立體像素)是與2D圖像中的像素相對(duì)應(yīng)的三維對(duì)象點(diǎn)。
[0074]盡管以體素的形式提供3D圖像付出技術(shù)努力，但這個(gè)技術(shù)具有用戶能夠直接地觸摸3D圖像中的物體的優(yōu)點(diǎn)。采用其它種類的3D技術(shù)，這將不是可能的。
[0075]圖5中的顯示器3顯示了圖2的測(cè)量場(chǎng)景。為了獲得用于3D顯示的數(shù)據(jù)，能夠采用諸如立體視法、自動(dòng)立體視法、計(jì)算機(jī)生成全息術(shù)或立體顯示技術(shù)或距離成像等的已知技術(shù)。在距離成像情況下，第二測(cè)距相機(jī)將被用于獲得測(cè)量場(chǎng)景的3D數(shù)據(jù)。
[0076]如針對(duì)圖4所描述的那樣，通過觸摸3D顯示中的物體，用戶5能夠標(biāo)記特定目標(biāo)點(diǎn)，能夠例如經(jīng)由選擇的勘測(cè)路徑來啟動(dòng)勘測(cè)動(dòng)作，或甚至能夠放大或縮小3D圖像。此外，用戶也能夠引起3D圖像的旋轉(zhuǎn)。為了顯示對(duì)于全站儀不可見的區(qū)域，有利地，可以在不同的位置提供附加的全站儀。
[0077]雖然圖4的描述涉及2D顯示，但是應(yīng)當(dāng)注意的是，如果提供了立體攝影技術(shù)，在這里甚至以3D方式進(jìn)行顯示也是可能的。也就是說，通過提供相同場(chǎng)景的兩個(gè)圖像(其中圖像軸稍微不同)，例如如果用戶從特定角度觀看顯示器或者戴特殊眼鏡，能夠得到三維效果O
[0078]在這種情況下可以給予用戶3D顯示，盡管從外面觀看顯示器的另一個(gè)人將僅僅看到相對(duì)于彼此移位的兩個(gè)圖像。然而，用戶具有清晰3D圖像并且甚至能夠與3D圖像交互，像與基于立體顯示技術(shù)的3D圖像的情況那樣。
[0079]雖然已經(jīng)參照目前優(yōu)選的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于勘測(cè)測(cè)量場(chǎng)景的勘測(cè)設(shè)備(I)，該勘測(cè)設(shè)備包括: ?底座(31)，所述底座(31)限定垂直軸； ?支撐體(32)，所述支撐體(32)能夠繞所述垂直軸傾斜； ?望遠(yuǎn)鏡單元(33)，所述望遠(yuǎn)鏡單元(33)能夠繞所述垂直軸以及繞與所述垂直軸正交的水平軸傾斜，并且包括用于進(jìn)行距離測(cè)量的裝置； ?電機(jī)裝置，所述電機(jī)裝置用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述支撐體(32)和所述望遠(yuǎn)鏡單元(33);以及 ?角度確定裝置，所述角度確定裝置用于檢測(cè)所述望遠(yuǎn)鏡單元(33)相對(duì)于所述底座(31)的取向， 其中， ?所述望遠(yuǎn)鏡單元(33)包括能夠拍攝所述測(cè)量場(chǎng)景的可見圖像的第一相機(jī)和/或用于捕獲所述測(cè)量場(chǎng)景的3D點(diǎn)的坐標(biāo)的裝置，并且 ?所述勘測(cè)設(shè)備包括能夠分別顯示所述第一相機(jī)所拍攝的可見圖像的至少一部分和/或所述3D點(diǎn)的至少一部分的顯示器(3)， 其特征在于: 測(cè)距相機(jī)特別是RM相機(jī)朝向所述顯示器(3)，并且能夠拍攝位于所述顯示器(3)處的用戶(5)的距離圖像，其中，設(shè)置有控制器，所述控制器能夠: ?針對(duì)由所述用戶(5)的移動(dòng)所引起的改變來分析所述距離圖像，并且 ?基于所述距離圖像的改變控制所述勘測(cè)設(shè)備(I)執(zhí)行預(yù)定任務(wù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的勘測(cè)設(shè)備(I)， 其特征在于: 所述顯示器(3)是能夠分別顯示所述可見圖像和/或所述3D點(diǎn)的所述部分的3D圖像的3D顯示器，特別地其中，所述3D圖像由立體視法、自動(dòng)立體視法、計(jì)算機(jī)生成全息術(shù)或立體顯示技術(shù)生成。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的勘測(cè)設(shè)備(1)， 其特征在于: 所述顯示器(3)能夠顯示所述測(cè)量場(chǎng)景的數(shù)字陸地模型。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的勘測(cè)設(shè)備(1)， 其特征在于: 設(shè)置有地圖，其中與相應(yīng)的用戶移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的距離圖像的預(yù)定改變被分配給預(yù)定任務(wù)，并且所述控制器能夠忽視距離圖像的未分配的改變。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的勘測(cè)設(shè)備(1)， 其特征在于: 設(shè)置有學(xué)習(xí)裝置，用于學(xué)習(xí)與相應(yīng)的用戶移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的距離圖像改變，以便被分配給相應(yīng)的預(yù)定任務(wù)和/或被存儲(chǔ)在地圖中。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的勘測(cè)設(shè)備(1)， 其特征在于: 所述勘測(cè)設(shè)備(I)是全站儀。
7.一種使用勘測(cè)設(shè)備(I)的勘測(cè)方法，所述勘測(cè)設(shè)備(I)包括: ?底座(31)，所述底座(31)限定垂直軸； ?支撐體(32)，所述支撐體(32)能夠繞所述垂直軸傾斜； ?望遠(yuǎn)鏡單元(33)，所述望遠(yuǎn)鏡單元(33)能夠繞所述垂直軸以及繞與所述垂直軸正交的水平軸傾斜，并且包括用于進(jìn)行距離測(cè)量的裝置； ?電機(jī)裝置，所述電機(jī)裝置用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述支撐體(32)和所述望遠(yuǎn)鏡單元(33);以及 ?角度確定裝置，所述角度確定裝置用于檢測(cè)所述望遠(yuǎn)鏡單元(33)相對(duì)于所述底座(31)的取向， 所述方法包括以下步驟: ?用第一相機(jī)拍攝測(cè)量場(chǎng)景的圖像和/或捕獲測(cè)量場(chǎng)景的3D點(diǎn)的坐標(biāo)，以及 ?分別將所述測(cè)量場(chǎng)景的圖像和/或3D點(diǎn)的至少一部分顯示在顯示器(3)上， 其特征在于: ?拍攝位于所述顯示器⑶處的用戶(5)的距離圖像的序列， ?基于所述距離圖像序列中單獨(dú)的距離圖像的改變來分析所述用戶(5)的移動(dòng)，以及 ?控制所述勘測(cè)設(shè)備(I)執(zhí)行與用戶移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的任務(wù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的勘測(cè)方法， 其特征在于: 所述測(cè)量場(chǎng)景的圖像和/或3D點(diǎn)的所述部分分別是3D圖像，特別地以用戶能夠訪問圖像點(diǎn)的方式進(jìn)行顯示。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的勘測(cè)方法， 其特征在于: 在不同的位置處提供多個(gè)勘測(cè)設(shè)備(1)，以從不同的視點(diǎn)拍攝相同測(cè)量場(chǎng)景的圖像和/或3D點(diǎn)，并且其中，所述測(cè)量場(chǎng)景的圖像和/或3D點(diǎn)的所述部分分別由分別來自不同的勘測(cè)設(shè)備(I)的所有圖像和/或3D點(diǎn)的圖像信息和/或3D點(diǎn)信息組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8至9中任一項(xiàng)的勘測(cè)方法， 其特征在于: 通過自動(dòng)立體視法、計(jì)算機(jī)生成全息術(shù)或立體顯示技術(shù)中的一種生成所述3D圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)的勘測(cè)方法， 其特征在于: 還包括學(xué)習(xí)步驟，其中將由特定的用戶移動(dòng)所引起的所述距離圖像的改變分配給預(yù)定任務(wù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的勘測(cè)方法， 其特征在于: 分析所述測(cè)量場(chǎng)景的圖像的所述部分，并通過使所述測(cè)量場(chǎng)景的圖像的所述部分與標(biāo)記符號(hào)疊加來標(biāo)記可能的目標(biāo)點(diǎn)(23，25，27)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)的勘測(cè)方法， 其特征在于: 突出與選擇的目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的標(biāo)記(23，25，27)，并且預(yù)定的用戶移動(dòng)導(dǎo)致突出第二目標(biāo)點(diǎn)的標(biāo)記。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)的勘測(cè)方法， 其特征在于: 預(yù)定的用戶移動(dòng)導(dǎo)致所述測(cè)量場(chǎng)景的圖像的所述部分的大小增加或減少，和/或?qū)е滤鰷y(cè)量場(chǎng)景的圖像的所述部分的旋轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至14中任一項(xiàng)的勘測(cè)方法， 其特征在于: 在所述顯示器(3)上顯示所述測(cè)量場(chǎng)景的數(shù)字陸地模型。
【文檔編號(hào)】G01S5/16GK104204848SQ201380018784
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月7日
【發(fā)明者】波·佩特爾松, 克努特·西爾克斯, E·沃伊特, J·辛德林, 貝內(nèi)迪克特·澤布霍塞爾, 克勞斯·施奈德 申請(qǐng)人:赫克斯岡技術(shù)中心
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