置与自动提取算法的结构示意图。
[0029] 图2为本发明所述的多用途球形测量装置与自动提取算法一个棱镜的主视图。
[0030] 图3为本发明所述的多用途球形测量装置带有遮光罩的一个棱镜的侧视图。
[0031] 图4为本发明所述的多用途球形测量装置俯视图。
[0032] 图5为本发明所述的多用途球形测量装置仰视图。
[0033] 图6为本发明所述的多用途球形测量装置西南等轴视图。
[0034] 图7为本发明所述的多用途球形测量装置正视图。
[0035] 图8为本发明所述的多用途球形测量装置加入标靶支撑柱的效果图。
[0036] 图9为本发明所述的多用途球形测量装置使用标准底座的效果图。
[0037] 图10为本发明所述的多用途球形测量装置加上外罩的效果图。 图11为本发明所述的多用途球形测量装置与提取算法中的提取算法种子点选取的示 意图。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文 字能够据以实施。
[0039] 如图1所示标靶球外壳、内置棱镜、棱镜盖、底座圆环。其中，棱镜盖和标靶球之间 采用圆形磁铁吸附。标靶球底部设置连接螺旋，可以固定在常规测量基座上，也可以单独任 意角度使用，不需要固定，依靠自身重力安置于匹配的支撑底座上。标靶球内部预置五个反 射棱镜，其中顶部一个，四面各一个。反射棱镜采用内置卡槽式结构，安装方便，而且可以保 证棱镜中心在标靶球球心。
[0040] 如图2所示为一种多用途球形测量装置的侧视图。可以看到其中的一个棱镜，以 及它独特的卡槽结构。
[0041] 如图3所示为一种多用途球形测量装置其中一个棱镜的侧视图。其中可以清楚地 看到它的棱镜保护壳结构。
[0042] 如图4所示为一种多用途球形测量装置的俯视图。从中可以清楚的看到五个棱镜 在空间中的排列方式。五个棱镜的中心位置在一个点上。
[0043] 如图7所示为一种多用途球形测量装置透视图中的正视图。可以清楚地看到正面 棱镜的结构。
[0044] 利用球面拟合技术假设球面的中心为Ptj (X。，y。，z。)，半径为r，则球面公式为：
[0045] (x-x0) 2+(y-y〇)2+(z-z)2= r (1)
[0046] 球面拟合采用全最小二乘准则，公式如下：
【主权项】
1. 一种多用途球形测量装置与自动提取算法，其特征在于，包括：标靶球包括外壳、内 置棱镜、棱镜盖、底座圆环。其中，棱镜盖和标靶球之间采用圆形磁铁吸附。标靶球底部设 置连接螺旋，可以固定在常规测量基座上，也可以单独任意角度使用，灵活方便。同时标靶 球内部预置五个反射棱镜，其中顶部一个，四面各一个。反射棱镜采用内置卡槽式结构，安 装方便，而且可以保证棱镜中心在标靶球球心。标靶球采用整体工程材料制作，结实耐用， 不易变形；内置反射棱镜采用卡槽式装配，安装拆解方便，并且材料不易变形，标靶精度高。 标靶内置的全站仪反射棱镜配有球形外罩，保证了仪器的摘卸方便和扫描仪器安全。在使 用激光扫描仪扫描标靶时用球形外罩将反射棱镜进行遮挡，防止反射棱镜对激光扫描仪扫 描头的损坏。标靶球底部设置连接螺旋，标靶球既可以凭借自身重力放置在预配底座圆环 上，也可以固定在普通测量底座上，从而可以在多种不同条件下使用。标靶球表面使用的是 经过测试的象牙黑这种矿物染料涂抹，方便测量人员提取目标，同时有益于提高三维激光 扫描仪扫描的精度。标靶布设简单易行，重复设置极其简单，无需对中，无需整平；采用球型 棱镜取代常规圆棱镜，从根本上免除了棱镜对中和整平过程，将高程测量与平面测量统一 到相同物理基准上。
2. 如权利要求1所述的多用途球形测量装置，其特征在于，所述的新型的多用途球形 测量装置中棱镜盖和标靶球之间采用圆形磁铁连接。标靶球底部设置连接螺旋，既可以单 独使用也可以用底部的连接螺旋进行连接，使用方便灵活。
3. 如权利要求1所述的多用途球形测量装置，其特征在于，所述标靶球的内部预置五 个反射棱镜，其中顶部一个，四面各一个，棱镜中心位于标靶球的球心。
4. 如权利要求1所述的多用途球形测量装置，其特征在于，所述的标靶球整体工程材 料制作，结构稳定性好，不易变形。
5. 如权利要求1所述的多用途球形测量装置，其特征在于，所述的内置反射棱镜采用 卡槽式装配方式，安装和拆解方便，标靶精度较高。
6. 如权利要求1所述所述的多用途球形测量装置，其特征在于，所述激光扫描仪使用 标靶时将反射棱镜进行遮挡，防止了反射棱镜对激光扫描仪的损坏。
7. 如权利要求1所述的多用途球形测量装置，其特征在于，所述标靶球表面最后测试 使用的是象牙黑这种矿物染料涂抹，便于工作人员进行提取目标，同时有利于提高三维激 光扫描仪扫描的精度。
8. 如权利要求1所述的多用途球形测量装置，其特征在于，所述测量中心严格位于球 心并且五个棱镜和标靶球圆心严格重合。标靶的布设无需对中，无需整平，无需维护适用于 任意方向的观测。
9. 如权利要求1所述的多用途球形测量装置，其特征在于，所述的装置采用球型棱镜 取代常规圆棱镜，从根本上减少了棱镜对中和整平过程中的误差，从而将高程测量与平面 测量统一到相同的物理基准上。
10. 如权利要求1所述的自动提取算法，其特征在于，所述的装置外表面采用特有的图 案进行绘制，结合本算法可以自动提取图案，计算出标靶球心坐标。
【专利摘要】本发明公开了一种多用途球形测量装置与自动提取算法，包括：标靶外壳、内置棱镜、棱镜盖、底座圆环。其中，棱镜盖和标靶球之间采用圆形磁铁吸附。标靶球底部设置有连接螺旋，可固定在测量基座上；也可单独使用，任意角度旋转，灵活方便。球内预置五个反射棱镜槽，其中顶部和水平四个互相垂直方向各一个。反射棱镜采用内置卡槽式结构，安装方便，同时保证棱镜中心位于球心。标靶球采用工程材料制作，一次性成型，结实耐用不易变形；标靶球外表面采用象牙黑颜料涂抹，使用全站仪时方便提取目标，有益于提高三维激光扫描仪扫描精度。标靶布设简单易行，无需对中和整平。扫描点云采用算法进行提取和计算，可以控制计算误差，从而提高了标靶的精度。
【IPC分类】G01C15-00, G01B11-00
【公开号】CN104807404
【申请号】CN201510195557
【发明人】郭明, 赵有山, 潘登, 周俊召
【申请人】北京建筑大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月23日