确定大地测量装置的位置和定向偏移的方法及测量装置的制造方法_5

文档序号:9928610阅读:来源:国知局

[0061] 在该示例中,用于记录环境的图像的单元2被具体实现为激光扫描模块。因此,至U 所记录的区域9和区域9'的测量环境点的距离(由箭头D和箭头D'符号化)W及方向19和方 向19'是在记录期间关于测量装置1的内部参照系统而确定的。可选地,被测量环境点反射 的激光的强度在运里被配准,W便提高准确性和/或可靠性。
[0062] 和根据图3b的示例对比,环境9、9'的严格定界的连续区域的目标化记录通常在所 有=个空间方向上需要测量装置1的近似对准。根据本发明,运通过自动指定和对准来实 现,为此关于第一连续区域(相对于第一位置Pl的定位、相对于第一定向Ol的对准、范围)和 关于精确的第一位置Pl和第一定向Ol的信息W及关于近似的第二位置和定向或近似的位 置偏移和定向偏移的信息可用在控制与评价单元50中,使得控制单元能够使单元2与要成 像的测量环境区域对准,并且可选地,通过在测量装置内部的电机相应地适配视场F0V2。能 够例如通过位置和方向传感器或者通过使测量环境中的已知可配准的目标点配准来确立 关于近似的位置和定向的运种信息。另选地,环境特别是全景图像的相对较大的区域是在 附加步骤中从当前部署S2记录的,并且通过位置和定向的基于图像的近似确定优选地使用 环境的第一图像来近似地确立位置和定向,如例如在专利申请US 2013/0243250 Al中所描 述的。第二区域9'是基于近似的位置偏移和定向偏移或者基于近似的当前位置和定向并且 基于第一区域9的已知位置来指定的。
[0063] 图3d示出了针对测量环境的严格定界的区域9或9'的自动目标化指定的另选的方 法。最初,使用的是测量环境的大尺寸区域31和大尺寸区域31'。在左上部处,测量环境的 360°视图被描绘为环境的第一区域31,如同源自具有第一定向Ol的第一部署Sl-样;在右 上部处,环境的第二区域31'的360°视图被描绘,如同源自具有第二定向02的第二部署S2- 样。在各种情况下能够将=个建筑物标识为对象7、7'和7",其中建筑物拐角作为突出的测 量环境点30。
[0064] 全景图像26和全景图像26'(例如360°扫描)是从运些大区域31和31'生成的(参照 图4b)。借助于图像处理算法从图像26和图像26'中提取点特征28和点特征28'(诸如例如具 有特定亮度的几何图元或点);在该示例中,运些点特征是建筑物的拐角。来自一个图像26 的至少一个点特征28a与另一图像26'的对应的点特征28a'相匹配(箭头29')。随后,基于与 公共突出的测量环境点30相对应的运一个匹配的点特征28a和28a'分别指定测量环境的第 一严格定界的区域9和第二严格定界的区域9'。在该示例中,运是在位于地面处的建筑物拐 角之一附近的定位。运些小尺寸区域9和9'然后被按照目标化方式记录在环境的另外的图 像22和22'中(参照图4a),其中,环境的运些另外的图像22和22'与全景图像26和全景图像 26'相比优选地具有更高的分辨率。对于所述方法的剩余部分,不是用作环境的第一图像和 第二图像的全景图像26和全景图像26'而是相反是被用作环境的第一图像和第二图像的环 境的另外的图像22和22'作为相对更高的分辨率的结果在精度方面提供优点。另选地,对于 所述方法的剩余部分来说,严格定界的区域9'是仅为第二部署S2指定的和/或仅从第二部 署S2记录的全景图像26'用作为环境的第二图像的环境26'的另一图像代替。
[0065] 图3e示出了从第一部署Sl和第二部署S2记录环境的图像的另一示例。在本情况 下,不仅在各种情况下从第一部署Sl或第二部署S2在环境对象7处记录单个严格定界的连 续区域9或9',而且在各种情况下还记录在作为对象7'的另一建筑物的拐角20'附近的另一 严格定界的连续区域21或21'。记录多个区域9和21W及区域9'和21'鉴于确定位置偏移和 定向偏移的准确性和鲁棒性是有利的。第一区域9或9'然后在各种情况下位于第一记录方 向38a或39a上;第二区域21或21'位于第二记录方向3^3或39b上。环境的第一图像和第二图 像分别由第一区域9和第二区域21W及第一区域9'和第二区域21'的单独记录构成,或者另 选地,与第一区域9和第二区域21W及第一区域9'和第二区域21'对应的图像区是分别从一 个记录分段的。
[0066] 图4a示出了环境的第一图像22的W及环境的第二图像22'的对应的图像元素的根 据本发明的匹配(来自图2的步骤12)的第一示例。在图4a的左手部中描绘的分别是W建筑 物的一部分作为测量环境对象7的测量环境的部分。上部左手部分示出了如从图3c源自第 一部署Sl的视图;下部示出了如从图3c源自第二部署S2的视图。分别记录的严格定界的环 境区域9或9'按照类似于图3c的方式包括建筑物拐角20的环境。例如,如关于图3d所描述 的,环境的严格定界的区域9和9'是按照目标化方式指定的。
[0067] 源自记录第一区域9的环境的第一图像22在图4a的中央图像中被描绘在上部,而 源自记录第二区域9'的环境的第二图像22'被描绘在下部。在该示例中,环境的图像是通过 激光扫描生成的,使得存在点云23和点云23'。
[0068] 在该示例中,借助于图像处理算法从两个图像22和22'中提取的图像特征(图4a的 右手部分)用作图像元素。在本情况下,几何图元(线24和线24'和/或平面25和平面25')被 分段。图像22'的特征24'和特征25'随后与图像22的分别对应的特征24和特征25相匹配(箭 头29)。如果存在多个记录的区域9/9'和20/20',如在根据图3d的配置中一样,则线24的交 点和线24'的交点被交替地提取并作为点特征被匹配。另选地,借助于与点云23的点相匹配 的点云23'的对应点,在没有特征提取的情况下执行匹配。
[0069] 图4b示出了环境的第一图像26的W及环境的第二图像26'的对应的图像元素的根 据本发明的匹配的第二示例。在图4b中左上部描绘的是如源自具有第一定向Ol的第一部署 Sl的环境的第一区域31的视图,而如源自具有第二定向02的第二部署S2的环境的第二区域 31'的视图被描绘在右上部。在各种情况下,能够将=个建筑物标识为对象7、7'和7",其中 建筑物拐角作为突出的测量环境点30。与来自根据图4a的示例的区域9和区域9'对比,区域 31和区域31'是大尺寸的并且各自包括测量环境的环境。
[0070] 在图4b的下部描绘的是第一区域31的第一图像26和第二区域31'和第二图像26'。 与来自前面图的图像22和图像22'对比,图像26和图像26'是使用数码相机作为单元2产生 的全景相片,所W测量环境的相对较大的连续区域31和31'被成像。在本示例中,借助于图 像处理算法在图像26和图像26'中提取与特殊测量环境点30对应的点特征28和28'作为图 像元素。随后,在图像26和图像26'二者中使对应的点特征28和28'匹配(箭头29)。
[0071] 图5示出了根据本发明的基于对应的图像元素28和28'确定位置偏移和定向偏移 的示例。描绘了与根据图4b的情形对应的情形。从鸟廠图,能够看到具有测量环境点30的对 象7、7'和7" W及测量装置1的两个部署Sl和S2。在图像26和图像26'中,相互对应的点特征 28和点特征28'对应于测量环境点30。用于记录环境的图像的单元2具有投影中屯、,其区域 33和区域33'在该示例中与测量装置1的内部参照系统的零点重合。作为从相应的零点定位 到相应的测量环境点30(其通过两个对应的图像元素28和28'来成像)的方向32和方向32' 的一个方向(箭头3姑和箭头32a')分别由投影中屯、的定位33和定位33'W及由第一图像26 和第二图像26'中的分别一个图像元素28和图像元素28'的定位来限定。因此,在知道图像 记录单元2的投影中屯、33和投影中屯、33'的定位的情况下,从部署Sl和部署S2到与对应的点 特征28和28'相对应的那些测量环境点30中的全部或一些的方向32和方向32'是基于图像 26和图像26'中的相应的点特征28和28'的定位,例如使用7点或8点算法、束调整或ICP算 法,根据已知几何原理来确定的(来自图2的步骤13)。
[0072] 为了确定定标因子(来自图2的步骤14),存在从第二部署S2到运些测量环境点中 的至少一个的距离(由箭头D'表征)的无接触测量;在该示例中,它是到对象7的点30。在该 示例中,使用测量装置1的激光测距功能借助于其角度测量功能来实现无接触测量。随后, W被实现的亚厘米范围内的准确性,按照在原理上类似于背侧切割的方式,基于方向32和 方向32' W及至少一个距离(箭头D'),根据已知几何原理来确定第一部署Sl与第二部署S2 之间的位置偏移A P和定向偏移A 0。
[0073] 如果来自点云23和点云23'的环境的图像22和22'存在(参见图4a),则基于图像22 或图像22'中的图像元素24或24'和/或图像元素25或25'的定位来确定方向,并且测量到尚 未被单独地匹配的图像元素24或24'和/或图像元素25或25'的至少一个距离(箭头D')。到 所有成像的测量环境点的方向和距离已经可利用点云23和点云23'的产生得到,也就是说, 同样到被用于确定位置偏移A P和定向偏移A 0的那些测量环境点30的方向和距离,因为运 些测量环境点30作为对应的图像元素或者作为对应的图像特征的部分而被成像。如果与使 用使用激光扫描模块(单元2)的激光光学测量相比,距离D'的更精确测量使用测量装置1的 测距功能是可能的,则按照类似于W上示例的方式,另选地存在基于测量装置1的测距功能 的到至少一个匹配的图像元素24或24'和/或图像元素25或25'的距离D'的激光光学测量, 从而进一步提高准确性。另选地,使用用于确定距离D'的激光扫描模块来执行与当点云23' 被生成时相比具有更高的测量准确性/分辨率的新的并且可选地目标化的小尺寸测量。
[0074] 图6是测量环境点30的定位数据从第二部署S2到第一部署SI的变换的示例。通过 位置偏移A P和定向偏
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