本发明涉及自动测量领域，尤其涉及一种使用控制点的光学测量方法及装置。
背景技术：
对建筑物或工业设施的位移检测、形变检测有着广泛的应用需求，其中，对桥梁、大坝和路轨的位移或形变检测是安全运营、生产的重要技术手段。
目前，对大坝和桥梁位移、形变检测的方法包括视准线检测法、gps（全球导航系统）以及这些方法与表面位移传感器的结合方法；对路轨（轨道交通行驶轨）的位移和形变检测包括基于cpiii(controlpointiii)的绝对位移或形变的测量，或基于全站仪和测量车的性对位移或形变测量，或采用基于位移传感器的测量。
视准线法对大坝和桥梁位移、形变检测，多采用固定端点设站法，即建立一条固定视准线来测定各位移标点的偏离值。这种方法观测简单，计算方便，是生产单位常用的方法。
gps检测法对大坝和桥梁位移、形变检测，是通过gps/北斗卫星发送的导航定位信号确定地面待测点的三维坐标；或结合表面位移传感器实时监测坝体表面裂缝变形情况，通过触发式采集或者实时采集的方式，利用有线/无线远程网络传输实时数据到监控中心，及时了解坝体的裂缝发展情况。
基于位移传感器的行驶轨位移测量的一种方式是使用电涡流位移传感器，目前的电涡流传感器可以克服对被测目标物材质敏感而产生灵敏度变化过大、测量量程缩短、线性度变差等缺陷。
申请号为cn201510932848.2，发明名称为“一种视准线变形测量方法”的专利申请公开了一种视准线变形测量方法，能有效解决以全长基准线为照准基准，而基准线太长时，目标模糊，照准精度差，后视点与测点距离相差太远、望远镜调焦误差影响较大的问题，能有效减小大气折光对观测结果的影响。
申请号为cn201410668036.7，发明名称为“一种全站仪视准线法水平位移观测台及其使用方法”包括：包括基座、设置于基座上的滑道、垂直于基座且能沿滑道滑动的照准部、固定在照准部底部的指针、设置在基座上且与读数指针对应的刻度面、激光器。使用时，将全站仪视准线法水平位移观测台刻度面贴紧发生位移后的变形监测点，通过激光器发出的激光确定观测方向，调整刻度面与视准面垂直，旋动三颗调节螺旋，确保基座水平，并将此时观测台正对变形监测点位的中心处的初始刻度值记录下来，找到变形监测点，指挥观测台操作员平移照准部，使照准部上带有瞄准十字的反射片与全站仪望远镜内十字丝重合，再将读数指针对应的刻度值记下，用该刻度值减去初始刻度值，即为该变形点偏离视准面的位移，也即其相对于原始位置的位移量。
申请号为cn201610857432.3，发明名称为“基于激光监测的轨道状态在线监测方法”公开了一种由通信传输系统、轨道监控中心设备、激光距离探测器、微处理器及通信模块所实现的基于激光监测的轨道状态在线监测方法，能够对两根轨道之间的相对间距的变化、平面高度的变化、轨道紧固设施变化及形变进行在线监测，具有监测实时性好，对突发性轨道参数变化可及时发现及报警，测试工作量及成本低的特点。
摄影测量能够在近距离范围内（比如，50米内）获得优于1毫米的测量精度，但是，摄影测量的缺点的是需要布设较多的控制点来保障测量精度，虽然图象采集过程比较简单，但是控制点的布设和回收过程耗时长，工作量大。
申请号为cn201611156166.8，发明名称为“一种铁路轨道轨向检测的摄影测量方法”公开了轨检小车向前移动过程中，轨面相机每隔一定距离采集存在固定几何失真的单轨图像，对图像进行几何矫正、匹配、拼接，从而得到一幅二维长轨图像，对长轨图像进行边缘检测，可初步获取长轨的内边缘。线结构光源从垂直钢轨纵轴方向发射出激光平面，激光平面在钢轨表面形成一条能够反映钢轨轮廓特征的光条曲线，轨侧相机每隔一段距离拍摄该光条曲线。对轨侧相机获取的图像进行光条细化、钢轨轮廓还原以及钢轨轮廓匹配，计算出钢轨轮廓的肥边值，根据计算出来的肥边值对相应位置的长轨内边缘进行补偿，从而得到轨面往下16mm处的长轨内边缘。根据该长轨内边缘，建立二维坐标，从而得到边缘上每一个点的坐标，即可计算出铁路轨道各处任意弦长的轨向。
现有轨道测量技术中，使用cpiii控制点加全站仪测量的缺点是效率低，使用摄影法测量轨道面临的问题是布设光学测量标志困难且工作量大，最终仍体现为效率低成本高,视准线法在距离较长的情况下照准误差成倍增加。
技术实现要素：
本发明给出一种使用控制点的光学测量方法及装置，用于克服现有摄影测量技术存在的光学测量标志布设工作量大、效率低、难以在轨道上布设并且难以长期在轨道所处环境下使用这些缺点中的至少一种。
本发明给出一种使用控制点的光学测量方法,包括如下步骤：
向光学测量标志发送控制信息；和/或，从光学测量标志接收数据；
使用光学测量标志获取光学测量标志附近的待测物体上的点的位置信息。
本发明给出一种使用控制点的光学测量装置,包含如下模块：
光学测量标志通信模块和测量信息处理模块；其中，
光学测量标志通信模块，用于向光学测量标志发送控制信息；和/或，从光学测量标志接收数据，包括无线或有线传输子模块；
测量信息处理模块，用于使用光学测量标志获取光学测量标志附近的待测物体上的点的位置信息，包括数据处理子模块。
本发明实施例给出的方法及装置，可以克服现有摄影测量和全站仪测量存在的工作量大、效率低的缺点。精度高、效率高，具有实用性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。。
附图说明
图1为本发明实施例给出的一种使用控制点的光学测量方法流程图；
图2为本发明实施例给出的一种使用控制点的光学测量装置组成示意图。
实施例
本发明给出一种使用控制点的光学测量方法及装置，用于克服现有摄影测量技术存在的光学测量标志布设工作量大、效率低、难以在轨道上布设并且难以长期在轨道所处环境下使用这些缺点中的至少一种。。
本发明实施例给出的光学测量标志单元或模块，用作摄影测量的测量控制点，摄影测量的测量控制点的作用与轨道面控制点cpiii（cotrolpoint3或cotrolplan3）的作用类似，或摄影测量的测量控制点可以看作是轨道面控制点cpiii控制点在位置和数量上的拓展。
光学测量标志装置与摄影测量技术的结合，相当于将现有的使用棱镜和全站仪测量的cpiii拓展为使用摄影测量的p-cpiii（photo-cpiii）。
与现有的使用棱镜和全站仪测量的cpiii测量方法相比较，本实施例给出的方法不需要在cpiii处临时安装和拆除测量棱镜，布设在道床区域或道床侧的光学测量标志装置可以快速进入测量状态，提高了测量效率；本实施例给出的光学测量标志装置具有环境防护能力，可以将关键部件或易损部件从列车行驶产生的冲击振动中隔离，从风雨沙尘中隔离，保障了设备的寿命和可靠性。
与现有的摄影测量相比较，无需在被测目标—轨道上粘贴测量用光学测量标志，使得摄影测量原理在本发明所述的光学测量标志布设方法下得以应用到轨道测量领域。
与现有的使用棱镜和全站仪测量的cpiii测量方法相比较，本实施例给出的方法不需要在cpiii处临时安装和拆除测量棱镜，布设在道床区域或道床侧的光学测量标志装置可以快速进入测量状态，提高了测量效率；本实施例给出的光学测量标志装置具有环境防护能力，可以将关键部件或易损部件从列车行驶产生的冲击振动中隔离，从风雨沙尘中隔离，保障了设备的寿命和可靠性。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
下面结合附图，对本发明提供的一种使用控制点的光学测量方法、装置举例加以说明。
实施例一，一种使用控制点的光学测量方法举例
参见图1所示，本发明提供的一种使用控制点的光学测量方法实施例,包括：
步骤s110，向光学测量标志发送控制信息；和/或，从光学测量标志接收数据；
步骤s120，使用光学测量标志获取光学测量标志附近的待测物体上的点的位置信息。
所述光学测量标志作为测量控制点。
通常在一张光学成像图片覆盖的场景内布设四个或四个以上的测量控制点，典型地，布置四个至十六个测量控制点，测量控制点多则测量误差小。
所述光学测量标志，通过有线信道或无线信道接收所述控制信息，从所述控制信息中获取工作触发信息和工作终止信息中的至少一种，具体包括：
获取工作触发信息，通过伺服机构使光学测量标志模块和光学测量标志装置中的任一种包含的至少部分部件脱离环境防护状态进入工作状态,处于工作状态的光学测量标志模块向摄影测量用光学图象传感器反射光学信号或发射光学信号；
获取工作终止信息，通过伺服机构使光学测量标志模块和光学测量标志装置中的任一种包含的至少部分部件脱离工作状态进入环境防护状态；
所述光学测量标志模块用于沿轨道延伸方向布设,包括行驶轨上布设和行驶轨外布设中的至少一种布设方式。
本实施例中，所述光学测量标志获取工作触发信息，通过伺服机构使光学测量标志模块和光学测量标志装置中的任一种包含的至少部分部件脱离环境防护状态进入工作状态,处于工作状态的光学测量标志模块向摄影测量用光学图象传感器反射光学信号或发射光学信号，包括：
通过定时电路、光信号接收机、声信号接收机和无线电信号接收机中的至少一种获取工作触发信息；
通过伺服机构移动环境防护体使光学测量标志模块或光学测量标志装置包含的至少部分部件脱离环境防护状态，并且移动光学测量标志模块使之与安装基座和安装预埋件中的至少一种处于硬接触状态或紧耦合状态；或
通过伺服机构移动光学测量标志模块或光学测量标志装置包含的至少部分部件使之脱离环境防护状态，并且移动光学测量标志模块使之与安装基座和安装预埋件中的至少一种处于硬接触状态或紧耦合状态；
光学测量标志模块向光学图象传感器反射光学信号或发射光学信号，所述光学信号用于摄影测量。
光学测量标志模块包括光学测量标志符号或光学测量标志图形，以及光学测量标志载体；光学测量标志符号或光学测量标志图形制作在光学测量标志载体上。
本实施例中，所述光学测量标志模块用于沿轨道延伸方向布设,包括行驶轨上布设和行驶轨外布设中的至少一种布设方式。
具体地，所述沿轨道延伸方向，包括沿该轨道上的列车行驶方向或与该轨道上的列车行驶方向相反的方向。
具体地，所述行驶轨上布设，包括将行驶轨作为光学测量标志模块的安装基座或通过连接部件将光学测量标志模块的安装基座安装在行驶轨上，使得行驶轨的位移与光学测量标志模块的位移同步；所述行驶轨的位移与光学测量标志模块的位移同步包括：在行驶轨发生位移后行驶轨与处于工作状态下的光学测量标志模块间的相对位置不变；
所述行驶轨外布设，包括将光学测量标志模块的安装基座或安装预埋件布设在轨道之外，使得行驶轨的位移与光学测量标志模块的位移不同步；所述行驶轨的位移与光学测量标志模块的位移不同步包括：在行驶轨发生位移后行驶轨与处于工作状态下的光学测量标志模块间的相对位置改变。
进一步地，对应于行驶轨上布设光学测量标志模块，所述在行驶轨发生位移后行驶轨与处于工作状态下的光学测量标志模块间的相对位置不变，包括：在行驶轨发生位移后行驶轨与处于工作状态下的光学测量标志模块的测量参照点点位间的相对位置保持不变，光学测量标志模块的测量参照点点位的位置变化对应轨道的位置变化；
进一步地，对应于行驶轨外布设光学测量标志模块，所述在行驶轨发生位移后行驶轨与处于工作状态下的光学测量标志模块间的相对位置改变，包括：在行驶轨发生位移后行驶轨与处于工作状态下的光学测量标志模块的测量参照点点位间的相对位置改变。
更进一步地，对应于轨道上布设光学测量标志模块，通过测量光学测量标志模块的测量参照点点位的变化获取行驶轨的位置或位移量；
更进一步地，对应于轨道外布设光学测量标志模块，光学测量标志模块的位置坐标为已知，使用光学测量标志模块的位置坐标测量行驶轨的位置或位移量。
再进一步地，对应于轨道外布设光学测量标志模块，所述光学测量标志模块的位置坐标为已知，包括光学测量标志模块的测量参照点点位的坐标为已知。
具体地，对应于轨道外布设光学测量标志模块，所述光学测量标志模块的位置坐标为已知，包括光学测量标志模块的位置坐标中信息包含基于cpiii控制点或与cpiii控制点相关联的位置坐标值，其中，安装基座与其测量基准点点位或测量点点位的对应关系，与cpiii控制点与其测量点点位的对应方式类似。
具体地，对应于行驶轨上布设光学测量标志模块，所述安装基座或安装预埋件布设在行驶轨的一侧或两侧。
所述轨道包括高速铁路的轨道、地铁轨道和普通铁路的轨道中的任一种。
光学测量标志模块为摄影测量提供尺度信息。
作为光学测量标志的一种具体布设方式，沿轨道延伸方向60米范围内在行驶轨的至少一侧布设两个或两个以上的光学测量标志装置，该光学测量标志装置包含的光学测量标志的形状、几何尺寸为已知，并且，光学测量标志的地理坐标和光学测量标志间距中的至少一项为已知。
具体地，本实施例中，光学测量标志的测量参照点也称之为位置参照点或位置基准点。
具体地，光学测量标志表示光学模块中具有特定尺寸和形状的用于反射或发射摄影测量用光信号的部件。
具体地，光学测量标志包括人工特征点、人工特征面，人工特征体、定向棒、基准尺和辅助测棒中的至少一种。
具体地，光学测量标志的形状可以相同或不同。
具体地，光学测量标志的尺寸可以相同或不同。
进一步地，光学测量标志带有用于识别光学测量标志的识别图形或与用于识别光学测量标志的识别图形间保持对应关系。
更进一步地，所述用于识别光学测量标志的识别图形为一维编码的图形或二维编码的图形。
再进一步地，所述一维编码的图形为一维条形编码图形；所述二维编码的图形为二维条形编码的图形。
具体地，所述获取工作触发信息，通过定时电路、光信号接收机、声信号接收机和无线电信号接收机中的至少一种获取。
具体地，所述获取工作终止信息，通过定时电路、光信号接收机、声信号接收机和无线电信号接收机中的至少一种获取。
具体地，光学测量标志模块向摄影测量用光学图象传感器反射光学信号或发射光学信号。
具体地，作为光学测量标志模块向光学成像传感器发送光信号的的一种实现方式包括：
光学测量标志装置包含有源光学测量标志和无源光学测量标志，有源光学测量标志和无源光学测量标志的具体安装位置不同，各自对应一个基准点坐标值；有源光学测量标志和无源光学测量标志以时分方式使用，在有阳光照射的情况下，使用无源光学测量标志以对光源反射的方式发送向光学成像传感器发送用于摄影测量的光信号，在无阳光照射的情况下，使用有源光学测量标志向光学成像传感器发送用于摄影测量的光信号。
具体地，作为光学测量标志模块向光学成像传感器发送光信号的的一种实现方式，在同时包含有源光学测量标志和无源光学测量标志的情况下，一种实现方式是在同一个测量基准点点位上以时分方式设置有源和无源光学测量标志的位置参照点的点位，另一种实现方式是为一个安装基座或安装预埋件设置两个测量基准点点位，分别用于有源和无源光学测量标志的位置参照点或测量参照点的点位设置。
本实施例给出的方法，其中,
向光学测量标志发送控制信息；和/或，从光学测量标志接收数据，包括如下至少一种步骤：
通过有线信道或无线信道向光学测量标志发送控制信息；以及
通过有线信道或无线信道从光学测量标志接收光学测量标志相关数据；
所述控制信息包括工作触发信息和工作终止信息中的至少一种：
所述光学测量标志相关数据包括光学测量标志对应的安装位置信息、光学测量标志识别信息和状态检测信息中的至少一种。
具体地，所述光学测量标志识别信息包括光学测量标志模块识别信息和光学测量标志识装置识别信息中的至少一种。
具体地，所述光学测量标志对应的安装位置信息，包括该安装位置对应的编号和测量基准点点位坐标中的至少一种。
进一步地，所述光学测量标志对应的安装位置信息包括的对应的编号，其编号方式与cpiii控制点编号方式相同或相仿；
进一步地，所述光学测量标志对应的安装位置信息包括的对应的测量基准点点位坐标，其对应关系与cpiii控制点编号与cpiii控制点测量点的坐标的对应关系相同或相仿。
具体地，所述光学测量标志装置识别信息，包括生产厂商、型号、批次和安装日期中至少一项，该识信息数用于运营维护。
所述状态检测信息包括光学测量标志模块在工作状态下的位置、光学测量标志模块安装基座处的温度和光学测量标志模块安装基座处的风速中的至少一种状态参数；和/或
光学测量标志模块是否处于在环境防护状态、检测光学测量标志模块是否处于的复位状态、处于环境防护状态下的元器件承受的振动应力、处于环境防护状态下的元器件承受的温度应力和处于环境防护状态下的元器件承受的湿度应力中的至少一种状态参数。
具体地，所述光学测量标志模块在工作状态下的位置，使用如下步骤获取：
使用光学成像传感器观测光学测量标志模块在工作状态下其位置参照点的点位相对于为判定该位置参照点的点位而设定的判断点点位间的相对位置关系；或
使用使用光栅尺测量光学测量标志模块在工作状态下其位置参照点的点位相对于为判定该位置参照点的点位而设定的位置判断点点位间的相对位置关系。
具体地，所述光学测量标志模块安装基座处的温度，使用如下步骤获取：
使用温度传感器测量光学测量标志模块安装基座处的温度。
具体地，所述光学测量标志模块安装基座处的风速，使用如下步骤获取：
使用风速传感器测量光学测量标志模块安装基座处的风速。
具体地，所述光学测量标志模块是否处于在环境防护状态，使用如下步骤获取：
使用光学成像模块或位置传感器检测学标志模块是否处于在环境防护位置。
具体地，所述光学测量标志模块是否处于的复位状态，使用如下步骤获取：
使用光学成像模块或位置传感器检测学标志模块是否处于在复位位置；
对应于光学测量标志模块所在支座高度保持恒定或位置恒定的情况，所述光学测量标志模块的复位位置即为光学测量标志模块处于环境防护状态的位置；对应于需要调整支座高度或位置才能使光学测量标志模块进入工作位置的情况，所述光学测量标志模块的复位位置即为光学测量标志模块或光学测量标志装置处于闲置位置；
所述闲置位置是指光学测量标志装置处于对轨道车辆行驶的安全性无影响的位置。
具体地，设置位置传感器，当所述光学测量标志装置处于闲置位置时，位置传感器输出相应的信号，在获取干信号后判断为光学测量标志装置处于闲置位置；所述置位置传感器为霍尔传感器、接触开关传感器、光电传感器和电磁传感器中的至少一种。
进一步地，环境防护状态下，环境防护体对光学测量标志模块或光学测量标志模块包含的至少部分部件所承受的冲击、沙尘、温度和湿度中的至少一种环境应力进行防护。
具体地，所述闲置位置位于行驶轨位置之外。
本实施例给出的方法，其中，
所述获取工作终止信息，通过伺服机构使光学测量标志模块和光学测量标志装置中的任一种包含的至少部分部件脱离工作状态进入环境防护状态，包括：
通过定时电路、光信号接收机、声信号接收机和无线电信号接收机中的至少一种获取工作终止信息；
通过伺服机构移动环境防护体使光学测量标志模块或光学测量标志装置包含的至少部分部件进入环境防护状态，并且移动光学测量标志模块使之与安装基座和安装预埋件中的至少一种脱离硬接触状态或紧耦合状态；或
通过伺服机构移动光学测量标志模块或光学测量标志装置包含的至少部分部件使之进入环境防护状态，并且移动光学测量标志模块使之与安装基座和安装预埋件中的至少一种脱离硬接触状态或紧耦合状态。
本实施例给出的方法，其中,
所述使用光学测量标志获取光学测量标志附近的待测物体上的点的位置信息，包括：
通过获取光学测量标志和待测物体的光学图像，并使用所述光学图像中不同位置上的光学测量标志上的基准点确定测量基准线和测量基准面中的至少一种，确定所述光学图像中待测物体上的点相对于所述测量基准线和测量基准面中的至少一种的点位；和/或
通过获取光学测量标志和待测物体的光学图像，并使用所述光学图像中不同位置上的光学测量标志上的基准点点位信息和光学测量标志的尺度信息中的至少一种，确定所述光学图像中待测物体上的点相对于所述光学测量标志上的基准点的距离。
具体地，所述获取光学测量标志和待测物体的光学图像，包括：
使用一个或两个光学成像传感器获取光学测量标志和待测物体的光学图象。
具体地，当使用两个光学成像传感器获取光学测量标志和待测物体的光学图象，这两个光学图象传感器的相对位置为已知并且两个光学成像传感器视场角度间存在确定的角度关系。
具体地，所述使用所述光学图像中不同位置上的光学测量标志上的基准点确定测量基准线和测量基准面中的至少一种，包括：
使用两个不同位置上的光学测量标志上的基准点确定一条测量基准线；或
使用三个不同位置上的光学测量标志上的基准点确定一个测量基准面。
本实施例中，作为所述测量基准线的一种应用方式，包括：
使用两个光学图象传感器采集的两幅光学图像确定其中待测物体上第一和第二待测点的位置，使用待测物体上第一和第二待测点的位置计算该点相对于测量基准线的第一和第二距离，使用所述第一和第二距离确定待测物体相对于测量基准线的偏移量。
作为所述待测物体的一种，所述待测物体为铁路行驶轨，所述待测物体上第一和第二待测点的位置为铁路行驶轨上的第一和第二待测点。
本实施例中，作为所述测量基准线的一种应用方式，包括：
使用两个光学图象传感器采集的两幅光学图像确定其中待测物体上第一待测点的位置，使用待测物体上第一待测点的位置计算该点相对于测量基准线的第一距离，使用所述第一距离确定待测物体相对于测量基准线的偏移量。
作为所述待测物体的一种，所述待测物体为物体位移监测用光靶，所述待测物体上第一待测点的位置为该测量光靶上的测量基准点的点位。
本实施例中，作为所述测量基准面的一种应用方式，包括：
使用两个光学图象传感器采集的两幅光学图像确定其中待测物体上第一和第二待测点的位置，使用待测物体上第一和第二待测点的位置计算该点相对于测量基准面的第一和第二距离，使用所述第一和第二距离确定待测物体相对于测量基准面的偏移量。
作为所述待测物体的一种，所述待测物体为铁路行驶轨，所述待测物体上第一和第二待测点的位置为铁路行驶轨上的第一和第二待测点。
具体地，所述确定所述光学图像中待测物体上的点相对于所述测量基准线和测量基准面中的至少一种的点位，包括：
使用两个光学图象传感器采集的两幅光学图像确定其中待测物体上第一和第二待测点在第一坐标系中的点位坐标，使用该点位坐标和第一坐标系计算待测物体上第一和第二待测点至测量基准面或测量基准线的第一和第二距离。
具体地，所述确定所述光学图像中待测物体上的点相对于所述光学测量标志上的基准点的距离，包括：
使用两个光学图象传感器采集的两幅光学图像确定其中待测物体上的点在第一坐标系中的点位坐标，使用该点位坐标和所述光学测量标志上的基准点在第一坐标系中的坐标计算待测物体上的点相对于所述光学测量标志上的基准点的距离。
进一步地，所述确定所述光学图像中待测物体上的点相对于所述测量基准线和测量基准面中的至少一种的点位，包括：
根据光学测量标志上的基准点在第一坐标系内的坐标值和在第二坐标系内的坐标值，将使用第一坐标系得到的待测物体上的点相对于所述测量基准线和测量基准面中的至少一种的点位坐标进行坐标转换，得到使用第二坐标系得到的待测物体上的点相对于所述测量基准线和测量基准面中的至少一种的点位坐标。
进一步地，确定所述光学图像中待测物体上的点相对于所述光学测量标志上的基准点的距离，进一步包括：
根据光学测量标志上的基准点在第一坐标系内的坐标值和在第二坐标系内的坐标值，以及所述光学图像中待测物体上的点相对于所述光学测量标志上的基准点的距离，将使用第一坐标系得到的待测物体上的点的点位坐标进行坐标转换，得到待测物体上的在第二坐标中的点位坐标。
本实施例给出的方法，其中,
所述待测物体，包括轨道交通行驶轨和物体位移监测光靶中的至少一种；
其中，所述物体位移监测光靶包括行驶轨上布设的光学测量标志模块。
本实施例给出的方法，还包括激光波束照射方法，具体包括如下步骤：
向待测物体发射激光束，该激光束被用于确定待测物体上的点的位置和待测物体的距离中的至少一种；和/或
向光学测量标志发送激光束，该激光束被用于触发光学测量标志进入工作状态、测量光学测量标志的距离和标定激光束的参数中的至少一种。
所述向待测物体发射激光束，具体地，以扫描方式向向待测物体发射激光束。
所述该激光束被用于确定待测物体上的点的位置和测量待测物体的距离中的至少一种，包括：
使用光学测量标志的位置和尺度信息，以及所述激光束在待测物体上的光斑图像信息确定待测物体上的点的位置坐标；和/或，
使用激光波束承载测距信号，获取待测物体的距离。
所述向光学测量标志发送激光束，该激光束被用于触发光学测量标志进入工作状态，包括：
使用该激光束的照射信号作为光学测量标志进入工作状态的触发信号，或使用该激光束的照射信号作为光学测量标志上报其识别信息和检测状态信息中至少一种的触发信号。
所述向光学测量标志发送激光束，该激光束被用于测量光学测量标志的距离，包括：
使用激光波束承载测距信号，获取光学测量标志的距离。
所述向光学测量标志发送激光束，该激光束被用于标定激光束的参数，包括：
向位置已知的光学测量标志发送激光束，使用激光束在该光学测量标志上的光斑形状和尺度信息中的至少一种标定激光束的波束宽度、光斑尺度中的至少一种随距离的变化关系。
具体地，所述激光束为面状光束，面状激光波束是指波束的横截面形状中包含一字形状的截面；或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上的光斑形状中包含一字形状的光斑。
所述面状激光束的光斑用于获取待测物体的表面形态图像或用于测量待测物体的光学测量标志。
具体地，当所述面状激光束的光斑用于测量待测物体的光学测量标志时，使用位置和尺度中至少一项为已知的光学测量标志对面状激光束的光斑的尺寸进行标定。
具体地，面状激光波束的具体实例为一字形波束、三字形波束、十字形波束、丰字形波束、川字形波束、彡字形波束、⊕字形波束、⊥字形波束、⊿字形波束和l形波束中的任一种，因为所述波束的横截面形状中或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上所形成的光斑中包含一字形状的激光波束。
优选地，面状激光波束为一字形波束，或⊕字形波束、⊥字形波束、⊿字形波束，或十字形波束。
更优选地，面状激光波束为一字形波束，或⊕字形波束，或十字形波束。
l形波束，⊥字形波束，或十字形波束都包含一字形波束元素；
⊥字形波束，或十字形波束包含l形波束元素。
为了便于对面状激光波束进行描述，本实施例以一字形波束为例定义或规范如下术语的含义：
在给出具体术语含义之前，首先指出：本实施例所述的一字形波束在宽度上为以波束宽度角的角等分面为对称面的对称波束，或以波束宽度角的角等分线为对称轴的对称波束；本实施例所述的一字形波束在厚度上为以波束厚度角的角等分面为对称面的对称波束，或以波束厚度角的角等分线为对称轴的对称波束；
一字形波束是指波束的横截面形状或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上的光斑形状为一字形；所述波束的横截面是指在与波束主传播方向相垂直的平面上的截面；
一字形波束的宽度维半功率角度，是指一字形波束在一字线延伸方向所在平面内的半功率角度；
一字形波束宽度维角平分面，是指垂直于一字形波束的一字线光斑或一字形横截面并且将一字形面波束的半功率角度二等分的平面；
一字形波束的厚度维半功率角度，是指一字形波束在与一字线延伸方向垂直的平面内的半功率角度；
一字形波束的厚度维角平分面，是指垂直于一字形波束宽度维角平分面并且将一字形波束的厚度维半功率角度二等分的平面；
一字形波束的视轴或光轴，是指一字形波束宽度维角平分面与一字形波束的厚度维角平分面的交线。
具体地，当本实施例所述的面状激光波束为波束的横截面形状中或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上所形成的光斑中包含一字形状的激光波束时，比如，当面状激光波束为三字形波束、十字形波束、丰字形波束、川字形波束、彡字形波束、⊕字形波束、⊥字形波束、⊿字形波束和l形波束中的任一种时，选取其中具有一字形波束形状的一个波束构成部分作为一字形波束元素，将对一字形波束定义的一字形波束的宽度维半功率角度、一字形波束宽度维角平分面、一字形波束的厚度维半功率角度、一字形波束的厚度维角平分面以及一字形波束的视轴或光轴的概念应用于该一字形波束元素。
本实施例中，作为所述光学成像成像传感器的一种布设方式，包括：
在布设在行驶轨的一侧高于轨道上表面的位置上。
具体地，将所述光学成像成像传感器布设在上下行轨道的中间位置；或
布设在接触网支柱上。
本实施例中，所述光学测量标志附近的待测物体包括与光学测量标志的距离小于60米的范围内的物体。
本实施例中，所述光学测量为近景摄影测量。
所述光学测量标志为近景摄影测量使用的光学测量标志，包括定向反光标志、编码标志、工具标志和特征标志中的至少一种。
所述定向反光标志包括由反光材料构成的反光膜、反光片、反光面、反光透镜等；
所述编码标志包括同心环形和点分布形编码标志等。
所述工具标志球形靶标、纽扣靶标等。
所述特征标志包括用于测量边缘、角点、圆、顶点等使用的光学测量标志。
实施例二，一种使用控制点的光学测量装置举例
参见图2所示，本发明提供的一种使用控制点的光学测量装置实施例,包括：
光学测量标志通信模块210和测量信息处理模块220；其中，
光学测量标志通信模块210，用于向光学测量标志发送控制信息；和/或，从光学测量标志接收数据，包括无线或有线传输子模块；
测量信息处理模块220，用于使用光学测量标志获取光学测量标志附近的待测物体上的点的位置信息，包括数据处理子模块。
本实施例给出的装置，还包括激光波束照射模块230和测量控制模块250，其中，
测量控制模块250对光学测量标志通信模块210的控制信息发送和数据接收进行控制，并且，对测量信息处理模块220的工作方式和工作进程进行控制；
测量控制模块250对激光波束照射模块230的照射方式、波束参数进行控制。
本实施例给出的向光学测量标志，为一种光学测量标志装置，该装置包括：
工作触发信息获取模块，工作终止信息获取模块，伺服模块、光学测量标志模块和环境防护模块；其中，
工作触发信息获取模块，用于获取触发光学测量标志进入工作状态的信息，包括定时电路子模块、光信号接收机子模块、声信号接收机子模块和无线电信号接收机子模块中的至少一种；
工作终止信息获取模块，用于获取终止光学测量标志的工作状态的信息，包括定时电路子模块、光信号接收机子模块、声信号接收机子模块和无线电信号接收机子模块中的至少一种；
伺服模块，用于使光学测量标志模块和光学测量标志装置中的任一种包含的至少部分部件脱离环境防护状态进入工作状态，和/或，使光学测量标志模块和光学测量标志装置中的任一种包含的至少部分部件脱离工作状态进入环境防护状态，包括传动部件和驱动部件；
光学测量标志模块，用于向摄影测量用光学图象传感器反射光学信号或发射光学信号,包括光学反射子模块或光学发射子模块；
环境防护模块，用于对光学测量标志模块或光学测量标志装置中的至少部分部件提供环境防护，包括减振子模块和防尘子模块；
所述光学测量标志模块用于沿轨道延伸方向布设,包括行驶轨上布设和行驶轨外布设中的至少一种布设方式。
本实施例中，所述光学测量标志作为测量控制点。
通常在一张光学成像图片覆盖的场景内布设四个或四个以上的测量控制点，典型地，布置四个至十六个测量控制点，测量控制点多则测量误差小。
所述光学测量标志，通过有线信道或无线信道接收所述控制信息，从所述控制信息中获取工作触发信息和工作终止信息中的至少一种，具体包括：
获取工作触发信息，通过伺服机构使光学测量标志模块和光学测量标志装置中的任一种包含的至少部分部件脱离环境防护状态进入工作状态,处于工作状态的光学测量标志模块向摄影测量用光学图象传感器反射光学信号或发射光学信号；
获取工作终止信息，通过伺服机构使光学测量标志模块和光学测量标志装置中的任一种包含的至少部分部件脱离工作状态进入环境防护状态；
所述光学测量标志模块用于沿轨道延伸方向布设,包括行驶轨上布设和行驶轨外布设中的至少一种布设方式。
本实施例中，所述光学测量标志获取工作触发信息，通过伺服机构使光学测量标志模块和光学测量标志装置中的任一种包含的至少部分部件脱离环境防护状态进入工作状态,处于工作状态的光学测量标志模块向摄影测量用光学图象传感器反射光学信号或发射光学信号，包括：
通过定时电路、光信号接收机、声信号接收机和无线电信号接收机中的至少一种获取工作触发信息；
通过伺服机构移动环境防护体使光学测量标志模块或光学测量标志装置包含的至少部分部件脱离环境防护状态，并且移动光学测量标志模块使之与安装基座和安装预埋件中的至少一种处于硬接触状态或紧耦合状态；或
通过伺服机构移动光学测量标志模块或光学测量标志装置包含的至少部分部件使之脱离环境防护状态，并且移动光学测量标志模块使之与安装基座和安装预埋件中的至少一种处于硬接触状态或紧耦合状态；
光学测量标志模块向光学图象传感器反射光学信号或发射光学信号，所述光学信号用于摄影测量。
光学测量标志模块包括光学测量标志符号或光学测量标志图形，以及光学测量标志载体；光学测量标志符号或光学测量标志图形制作在光学测量标志载体上。
本实施例中，所述光学测量标志模块用于沿轨道延伸方向布设,包括行驶轨上布设和行驶轨外布设中的至少一种布设方式。
具体地，所述沿轨道延伸方向，包括沿该轨道上的列车行驶方向或与该轨道上的列车行驶方向相反的方向。
具体地，所述行驶轨上布设，包括将行驶轨作为光学测量标志模块的安装基座或通过连接部件将光学测量标志模块的安装基座安装在行驶轨上，使得行驶轨的位移与光学测量标志模块的位移同步；所述行驶轨的位移与光学测量标志模块的位移同步包括：在行驶轨发生位移后行驶轨与处于工作状态下的光学测量标志模块间的相对位置不变；
所述行驶轨外布设，包括将光学测量标志模块的安装基座或安装预埋件布设在轨道之外，使得行驶轨的位移与光学测量标志模块的位移不同步；所述行驶轨的位移与光学测量标志模块的位移不同步包括：在行驶轨发生位移后行驶轨与处于工作状态下的光学测量标志模块间的相对位置改变。
进一步地，对应于行驶轨上布设光学测量标志模块，所述在行驶轨发生位移后行驶轨与处于工作状态下的光学测量标志模块间的相对位置不变，包括：在行驶轨发生位移后行驶轨与处于工作状态下的光学测量标志模块的测量参照点点位间的相对位置保持不变，光学测量标志模块的测量参照点点位的位置变化对应轨道的位置变化；
进一步地，对应于行驶轨外布设光学测量标志模块，所述在行驶轨发生位移后行驶轨与处于工作状态下的光学测量标志模块间的相对位置改变，包括：在行驶轨发生位移后行驶轨与处于工作状态下的光学测量标志模块的测量参照点点位间的相对位置改变。
更进一步地，对应于轨道上布设光学测量标志模块，通过测量光学测量标志模块的测量参照点点位的变化获取行驶轨的位置或位移量；
更进一步地，对应于轨道外布设光学测量标志模块，光学测量标志模块的位置坐标为已知，使用光学测量标志模块的位置坐标测量行驶轨的位置或位移量。
再进一步地，对应于轨道外布设光学测量标志模块，所述光学测量标志模块的位置坐标为已知，包括光学测量标志模块的测量参照点点位的坐标为已知。
具体地，对应于行驶轨上布设光学测量标志模块，所述安装基座或安装预埋件布设在行驶轨的一侧或两侧。
所述轨道包括高速铁路的轨道、地铁轨道和普通铁路的轨道中的任一种。
光学测量标志模块为摄影测量提供尺度信息。
作为光学测量标志的一种具体布设方式，沿轨道延伸方向60米范围内在行驶轨的至少一侧布设两个或两个以上的光学测量标志装置，该光学测量标志装置包含的光学测量标志的形状、几何尺寸为已知，并且，光学测量标志的地理坐标和光学测量标志间距中的至少一项为已知。
具体地，本实施例中，光学测量标志的测量参照点也称之为位置参照点或位置基准点。
本实施例给出的装置，其中,
所述光学测量标志通信模块210，用于执行向光学测量标志发送控制信息；和/或，从光学测量标志接收数据的操作，包括如下至少一种步骤：
通过有线信道或无线信道向光学测量标志发送控制信息；以及
通过有线信道或无线信道从光学测量标志接收光学测量标志相关数据；
所述控制信息包括工作触发信息和工作终止信息中的至少一种：
所述光学测量标志相关数据包括光学测量标志对应的安装位置信息、光学测量标志识别信息和状态检测信息中的至少一种。
具体地，所述光学测量标志识别信息包括光学测量标志模块识别信息和光学测量标志识装置识别信息中的至少一种。
具体地，所述光学测量标志对应的安装位置信息，包括该安装位置对应的编号和测量基准点点位坐标中的至少一种。
进一步地，所述光学测量标志对应的安装位置信息包括的对应的编号，其编号方式与cpiii控制点编号方式相同或相仿；
进一步地，所述光学测量标志对应的安装位置信息包括的对应的测量基准点点位坐标，其对应关系与cpiii控制点编号与cpiii控制点测量点的坐标的对应关系相同或相仿。
具体地，所述光学测量标志装置识别信息，包括生产厂商、型号、批次和安装日期中至少一项，该识信息数用于运营维护。
所述状态检测信息包括光学测量标志模块在工作状态下的位置、光学测量标志模块安装基座处的温度和光学测量标志模块安装基座处的风速中的至少一种状态参数；和/或
光学测量标志模块是否处于在环境防护状态、检测光学测量标志模块是否处于的复位状态、处于环境防护状态下的元器件承受的振动应力、处于环境防护状态下的元器件承受的温度应力和处于环境防护状态下的元器件承受的湿度应力中的至少一种状态参数。
具体地，所述光学测量标志模块在工作状态下的位置，使用如下步骤获取：
使用光学成像传感器观测光学测量标志模块在工作状态下其位置参照点的点位相对于为判定该位置参照点的点位而设定的判断点点位间的相对位置关系；或
使用使用光栅尺测量光学测量标志模块在工作状态下其位置参照点的点位相对于为判定该位置参照点的点位而设定的位置判断点点位间的相对位置关系。
具体地，所述光学测量标志模块安装基座处的温度，使用如下步骤获取：
使用温度传感器测量光学测量标志模块安装基座处的温度。
具体地，所述光学测量标志模块安装基座处的风速，使用如下步骤获取：
使用风速传感器测量光学测量标志模块安装基座处的风速。
具体地，所述光学测量标志模块是否处于在环境防护状态，使用如下步骤获取：
使用光学成像模块或位置传感器检测学标志模块是否处于在环境防护位置。
具体地，所述光学测量标志模块是否处于的复位状态，使用如下步骤获取：
使用光学成像模块或位置传感器检测学标志模块是否处于在复位位置；
对应于光学测量标志模块所在支座高度保持恒定或位置恒定的情况，所述光学测量标志模块的复位位置即为光学测量标志模块处于环境防护状态的位置；对应于需要调整支座高度或位置才能使光学测量标志模块进入工作位置的情况，所述光学测量标志模块的复位位置即为光学测量标志模块或光学测量标志装置处于闲置位置；
所述闲置位置是指光学测量标志装置处于对轨道车辆行驶的安全性无影响的位置。
具体地，设置位置传感器，当所述光学测量标志装置处于闲置位置时，位置传感器输出相应的信号，在获取干信号后判断为光学测量标志装置处于闲置位置；所述置位置传感器为霍尔传感器、接触开关传感器、光电传感器和电磁传感器中的至少一种。
进一步地，环境防护状态下，环境防护体对光学测量标志模块或光学测量标志模块包含的至少部分部件所承受的冲击、沙尘、温度和湿度中的至少一种环境应力进行防护。
具体地，所述闲置位置位于行驶轨位置之外。
本实施例给出的装置，其中，
所述获取工作终止信息，通过伺服机构使光学测量标志模块和光学测量标志装置中的任一种包含的至少部分部件脱离工作状态进入环境防护状态，包括：
通过定时电路、光信号接收机、声信号接收机和无线电信号接收机中的至少一种获取工作终止信息；
通过伺服机构移动环境防护体使光学测量标志模块或光学测量标志装置包含的至少部分部件进入环境防护状态，并且移动光学测量标志模块使之与安装基座和安装预埋件中的至少一种脱离硬接触状态或紧耦合状态；或
通过伺服机构移动光学测量标志模块或光学测量标志装置包含的至少部分部件使之进入环境防护状态，并且移动光学测量标志模块使之与安装基座和安装预埋件中的至少一种脱离硬接触状态或紧耦合状态。
本实施例给出的装置，其中,
所述测量信息处理模块220，用于执行使用光学测量标志获取光学测量标志附近的待测物体上的点的位置信息的操作，包括：
通过获取光学测量标志和待测物体的光学图像，并使用所述光学图像中不同位置上的光学测量标志上的基准点确定测量基准线和测量基准面中的至少一种，确定所述光学图像中待测物体上的点相对于所述测量基准线和测量基准面中的至少一种的点位；和/或
通过获取光学测量标志和待测物体的光学图像，并使用所述光学图像中不同位置上的光学测量标志上的基准点点位信息和光学测量标志的尺度信息中的至少一种，确定所述光学图像中待测物体上的点相对于所述光学测量标志上的基准点的距离。
具体地，所述获取光学测量标志和待测物体的光学图像，包括：
使用一个或两个光学成像传感器获取光学测量标志和待测物体的光学图象。
具体地，当使用两个光学成像传感器获取光学测量标志和待测物体的光学图象，这两个光学图象传感器的相对位置为已知并且两个光学成像传感器视场角度间存在确定的角度关系。
具体地，所述使用所述光学图像中不同位置上的光学测量标志上的基准点确定测量基准线和测量基准面中的至少一种，包括：
使用两个不同位置上的光学测量标志上的基准点确定一条测量基准线；或
使用三个不同位置上的光学测量标志上的基准点确定一个测量基准面。
本实施例中，作为所述测量基准线的一种应用方式，包括：
使用两个光学图象传感器采集的两幅光学图像确定其中待测物体上第一和第二待测点的位置，使用待测物体上第一和第二待测点的位置计算该点相对于测量基准线的第一和第二距离，使用所述第一和第二距离确定待测物体相对于测量基准线的偏移量。
作为所述待测物体的一种，所述待测物体为铁路行驶轨，所述待测物体上第一和第二待测点的位置为铁路行驶轨上的第一和第二待测点。
本实施例中，作为所述测量基准线的一种应用方式，包括：
使用两个光学图象传感器采集的两幅光学图像确定其中待测物体上第一待测点的位置，使用待测物体上第一待测点的位置计算该点相对于测量基准线的第一距离，使用所述第一距离确定待测物体相对于测量基准线的偏移量。
作为所述待测物体的一种，所述待测物体为物体位移监测用光靶，所述待测物体上第一待测点的位置为该测量光靶上的测量基准点的点位。
本实施例中，作为所述测量基准面的一种应用方式，包括：
使用两个光学图象传感器采集的两幅光学图像确定其中待测物体上第一和第二待测点的位置，使用待测物体上第一和第二待测点的位置计算该点相对于测量基准面的第一和第二距离，使用所述第一和第二距离确定待测物体相对于测量基准面的偏移量。
作为所述待测物体的一种，所述待测物体为铁路行驶轨，所述待测物体上第一和第二待测点的位置为铁路行驶轨上的第一和第二待测点。
具体地，所述确定所述光学图像中待测物体上的点相对于所述测量基准线和测量基准面中的至少一种的点位，包括：
使用两个光学图象传感器采集的两幅光学图像确定其中待测物体上第一和第二待测点在第一坐标系中的点位坐标，使用该点位坐标和第一坐标系计算待测物体上第一和第二待测点至测量基准面或测量基准线的第一和第二距离。
具体地，所述确定所述光学图像中待测物体上的点相对于所述光学测量标志上的基准点的距离，包括：
使用两个光学图象传感器采集的两幅光学图像确定其中待测物体上的点在第一坐标系中的点位坐标，使用该点位坐标和所述光学测量标志上的基准点在第一坐标系中的坐标计算待测物体上的点相对于所述光学测量标志上的基准点的距离。
进一步地，所述确定所述光学图像中待测物体上的点相对于所述测量基准线和测量基准面中的至少一种的点位，包括：
根据光学测量标志上的基准点在第一坐标系内的坐标值和在第二坐标系内的坐标值，将使用第一坐标系得到的待测物体上的点相对于所述测量基准线和测量基准面中的至少一种的点位坐标进行坐标转换，得到使用第二坐标系得到的待测物体上的点相对于所述测量基准线和测量基准面中的至少一种的点位坐标。
进一步地，确定所述光学图像中待测物体上的点相对于所述光学测量标志上的基准点的距离，进一步包括：
根据光学测量标志上的基准点在第一坐标系内的坐标值和在第二坐标系内的坐标值，以及所述光学图像中待测物体上的点相对于所述光学测量标志上的基准点的距离，将使用第一坐标系得到的待测物体上的点的点位坐标进行坐标转换，得到待测物体上的在第二坐标中的点位坐标。
本实施例给出的装置，其中,
所述待测物体，包括轨道交通行驶轨和物体位移监测光靶中的至少一种；
其中，所述物体位移监测光靶包括行驶轨上布设的光学测量标志模块。
本实施例给出的装置，还包括激光波束照射模块230，该模块用于执行如下操作步骤：
向待测物体发射激光束，该激光束被用于确定待测物体上的点的位置和待测物体的距离中的至少一种；和/或
向光学测量标志发送激光束，该激光束被用于触发光学测量标志进入工作状态、测量光学测量标志的距离和标定激光束的参数中的至少一种。
所述向待测物体发射激光束，具体地，以扫描方式向向待测物体发射激光束。
所述该激光束被用于确定待测物体上的点的位置和测量待测物体的距离中的至少一种，包括：
使用光学测量标志的位置和尺度信息，以及所述激光束在待测物体上的光斑图像信息确定待测物体上的点的位置坐标；和/或，
使用激光波束承载测距信号，获取待测物体的距离。
所述向光学测量标志发送激光束，该激光束被用于触发光学测量标志进入工作状态，包括：
使用该激光束的照射信号作为光学测量标志进入工作状态的触发信号，或使用该激光束的照射信号作为光学测量标志上报其识别信息和检测状态信息中至少一种的触发信号。
所述向光学测量标志发送激光束，该激光束被用于测量光学测量标志的距离，包括：
使用激光波束承载测距信号，获取光学测量标志的距离。
所述向光学测量标志发送激光束，该激光束被用于标定激光束的参数，包括：
向位置已知的光学测量标志发送激光束，使用激光束在该光学测量标志上的光斑形状和尺度信息中的至少一种标定激光束的波束宽度、光斑尺度中的至少一种随距离的变化关系。
本发明实施例提供的方法及装置可以全部或者部分地使用电子技术、光电测距技术和自动控制技术实现；本发明实施例提供的方法，可以全部或者部分地通过软件指令和/或者硬件电路来实现；本发明实施例提供的装置包含的模块或单元，可以采用电子元器件、光-电器件实现。
以上所述，只是本发明的较佳实施方案而已，并非用来限定本发明的保护范围。任何本发明所述领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的保护范围以所附权利要求的界定范围为准。
本发明给出一种使用控制点的光学测量方法及装置，克服了现有摄影测量技术存在的光学测量标志布设工作量大、效率低、难以在轨道上布设并且难以长期在轨道所处环境下使用这些缺点中的至少一种。精度高、效率高，具有实用性。