專(zhuān)利名稱(chēng)：用于測(cè)量物體距離的特征檢測(cè)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)量物體的結(jié)構(gòu)的特征檢測(cè)裝置和方法，特別是用于測(cè)量結(jié)構(gòu)例
如漫反射結(jié)構(gòu)的特征檢測(cè)裝置和方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)儀器例如測(cè)量?jī)x器通常用于距離測(cè)量并包括光學(xué)和電子元件的復(fù)雜裝置。
近年來(lái)，成像器件集成在測(cè)量?jī)x器中，測(cè)量?jī)x器除了距離測(cè)量信息以外還提供物 體的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。成像和距離測(cè)量信息可包括水平和垂直角、到物體的距離和展現(xiàn)其結(jié) 構(gòu)的物體的圖像。該信息可接著用于產(chǎn)生物體的三維表示。 然而，由于技術(shù)的進(jìn)步，通過(guò)成像和距離測(cè)量可獲得大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)必須被正 確地處理和分析。 已經(jīng)提出了使用光學(xué)儀器獲取圖像同時(shí)例如通過(guò)連續(xù)地掃描和測(cè)量相應(yīng)于三維 柵格中的點(diǎn)的每個(gè)位置來(lái)測(cè)量到圖像中的每個(gè)像素的距離的一些方法。 例如，提出了帶有用于激光束偏轉(zhuǎn)的快速旋轉(zhuǎn)多角鏡的具有成像、定向和距離測(cè) 量能力的光學(xué)測(cè)量?jī)x器，其中在物體上掃描激光束，測(cè)量到物體上的位置的距離，并記錄物 體上該位置相對(duì)于儀器的鏡位置(mirrorposition)的水平和垂直角。 可選地，使用攝像機(jī)可預(yù)先記錄圖像，可接著由距離測(cè)量設(shè)備分開(kāi)地得到并測(cè)量 相應(yīng)于圖像中的像素的位置。 在上面討論的光學(xué)儀器的每個(gè)中，獲得了大量距離和角度信息，其中數(shù)據(jù)的最大 部分常常不是用戶(hù)真正感興趣的，因?yàn)樗赡芘c待分析的期望物體或特定的物體特征無(wú) 關(guān)。信息的該部分減小了測(cè)量的速度并需要大處理能力，使得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理常常是不可能 的。 這意味著用戶(hù)可能必須將所記錄的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾为?dú)的計(jì)算機(jī)并在數(shù)據(jù)獲取之后 選擇所關(guān)注的數(shù)據(jù)。 另一方面，在數(shù)據(jù)獲取之前指定由用戶(hù)預(yù)先獲得的數(shù)據(jù)可能是耗費(fèi)時(shí)間和復(fù)雜 的，特別是在曠野條件下，例如雪、雨和風(fēng)，其中快速的自動(dòng)獲取是優(yōu)選的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，產(chǎn)生了對(duì)一種特征檢測(cè)裝置和方法的需要，其最小化用戶(hù)介入和操作時(shí)間
并實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單和快速的數(shù)據(jù)處理和獲取。 根據(jù)實(shí)施方式，特征檢測(cè)裝置包括輸入單元，其用于接收用于在數(shù)字圖像中限定 包括物體的部分的所關(guān)注的區(qū)域的至少兩條區(qū)域指示線；參數(shù)范圍限定單元，其用于限定 待插入數(shù)字圖像中的參數(shù)化圖形的至少兩個(gè)參數(shù)的范圍，使得參數(shù)化圖形與至少一條區(qū)域 指示線交叉；參數(shù)選擇單元，其用于從參數(shù)范圍選擇參數(shù)值的組合，使得參數(shù)化圖形構(gòu)成 對(duì)所關(guān)注的區(qū)域中的物體的物體特征的近似；以及輸出單元，其用于根據(jù)參數(shù)值的所述組 合提供參數(shù)化圖形用于顯示在數(shù)字圖像中。因此，對(duì)物體特征的近似可通過(guò)使用參數(shù)化圖形作為在有限區(qū)域中的近似來(lái)快速獲得，其中通過(guò)設(shè)置減少輸入和處理時(shí)間的簡(jiǎn)單邊界條 件，來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化圖形的參數(shù)值的可能組合的簡(jiǎn)單選擇。 根據(jù)有利的例子，輸入單元適合于接收識(shí)別參數(shù)化圖形的信息，其中參數(shù)化圖形 構(gòu)成多個(gè)可預(yù)先選擇的候選參數(shù)化圖像之一。因此，處理時(shí)間可進(jìn)一步減少，因?yàn)樽鳛閷?duì)物 體特征的近似的可能的參數(shù)化圖像被限制。 根據(jù)另一有利的例子，參數(shù)范圍限定單元適合于限定多個(gè)不同參數(shù)化圖形的參數(shù)
的范圍，使得每個(gè)參數(shù)化圖形與至少一條區(qū)域指示線交叉。因此，參數(shù)范圍限定單元可從不
同參數(shù)化圖形的參數(shù)的不同范圍選擇，以便可增加對(duì)物體特征的近似的質(zhì)量。 根據(jù)另一有利的例子，參數(shù)選擇單元適合于選擇參數(shù)值的組合，以便參數(shù)化圖形
構(gòu)成對(duì)所關(guān)注的區(qū)域中的物體的物體特征的最佳擬合近似。因此，可獲得對(duì)物體特征的近
似，其構(gòu)成特定的參數(shù)化圖形的參數(shù)值的最佳可能的組合，以便可以簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)描述
物體特征，而不偏離實(shí)際特征。 根據(jù)另一有利的例子，參數(shù)范圍限定單元適合于限定至少一個(gè)參數(shù)化圖形的至少 兩個(gè)參數(shù)的子范圍，使得所述至少一個(gè)參數(shù)化圖形與至少兩條區(qū)域指示線交叉。因此，對(duì)于 特定參數(shù)化圖形的不同參數(shù)值的選擇改變邊界條件，以便參數(shù)值的可能組合的數(shù)目減少， 且類(lèi)似地，處理時(shí)間也減少。 根據(jù)另一有利的例子，輸入單元適合于接收至少兩個(gè)指示點(diǎn)以限定區(qū)域指示線的
端點(diǎn)。因此，區(qū)域指示線可簡(jiǎn)單地由兩個(gè)點(diǎn)限定，簡(jiǎn)化了這樣的邊界條件的輸入。 根據(jù)另一有利的例子，所述至少兩條區(qū)域指示線基于兩個(gè)指示點(diǎn)，其中區(qū)域指示
線延伸通過(guò)指示點(diǎn)，使得區(qū)域指示線限定所關(guān)注的基本上矩形的區(qū)域。因此，可能通過(guò)只使
用兩個(gè)指示點(diǎn)快速限定所關(guān)注的區(qū)域，以便不一定輸入完整的線或完整的兩維輪廓線來(lái)在
數(shù)字圖像中限定所關(guān)注的區(qū)域。 根據(jù)另一有利的例子，特征檢測(cè)裝置還包括檢測(cè)單元，其用于通過(guò)使用檢測(cè)算法 處理所關(guān)注的區(qū)域或通過(guò)操作員選擇所關(guān)注的區(qū)域中的物體特征像素，來(lái)獲得所關(guān)注的區(qū) 域中的物體特征的物體特征像素。因此，可自動(dòng)和/或快速獲得相應(yīng)于物體特征的位置的 像素。 根據(jù)另一有利的例子，特征檢測(cè)裝置還包括用于根據(jù)物體特征的所獲得的物體特 征像素來(lái)計(jì)算對(duì)所述物體特征的近似的計(jì)算單元。因此，可在特征檢測(cè)裝置中直接計(jì)算該 近似，提高了計(jì)算的速度。 根據(jù)另一有利的例子，特征檢測(cè)裝置還包括過(guò)濾單元和再次計(jì)算單元，所述過(guò)濾 單元根據(jù)參數(shù)值的選定組合，從所述獲得的物體特征像素中過(guò)濾出超過(guò)到所述參數(shù)化圖形 的特定距離的物體特征像素，所述再次計(jì)算單元根據(jù)不包括超過(guò)所述特定距離的物體特征 像素的所獲得的物體特征像素，來(lái)再次計(jì)算對(duì)所述物體特征的近似。因此，通過(guò)確定離群點(diǎn) (outlier)像素并在沒(méi)有這些離群點(diǎn)的情況下再次計(jì)算近似，可獲得對(duì)物體特征的更準(zhǔn)確 的近似。 根據(jù)另一有利的例子，將根據(jù)所述選定的參數(shù)值的參數(shù)化圖形疊加在顯示單元上 的數(shù)字圖像中的物體特征上。因此，操作員可能快速驗(yàn)證近似的質(zhì)量和系統(tǒng)的性能，且如果 必要，則介入。 根據(jù)另一有利的例子，參數(shù)選擇單元適合于從參數(shù)范圍選擇參數(shù)值的另一組合，
6使得第二參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)所關(guān)注的區(qū)域中的第二物體特征的近似，且其中計(jì)算在兩個(gè)參 數(shù)化圖形之間的中心線。因此，不僅兩維表示中的物體的輪廓線可被檢測(cè)到，而且也可能確 定物體的中心。 根據(jù)另一實(shí)施方式，提供了包括上面討論的特征檢測(cè)裝置的光學(xué)儀器。因此，特征 檢測(cè)裝置可集成在光學(xué)儀器中，用于改進(jìn)的數(shù)據(jù)處理。 根據(jù)另一有利的例子，光學(xué)儀器還包括第一控制元件，其用于在參數(shù)化圖形上限 定測(cè)量像素，并采用待測(cè)量的物體的位置和光學(xué)儀器之間的默認(rèn)距離，將測(cè)量像素轉(zhuǎn)換成 待測(cè)量的物體的該位置的坐標(biāo)的近似。因此，物體的位置的距離可使用該位置的坐標(biāo)的知 識(shí)而被測(cè)量。 根據(jù)另一有利的例子，光學(xué)儀器還包括用于觀測(cè)物體的透鏡裝置、用于相對(duì)于至 少一個(gè)參考軸調(diào)節(jié)透鏡裝置的光軸的定位單元、以及適合于指示定位單元將透鏡裝置的光 軸調(diào)節(jié)到待測(cè)量的位置上的第二控制元件。因此，物體的位置的坐標(biāo)的近似可用于將透鏡 裝置的光軸調(diào)節(jié)到待測(cè)量的位置上。 根據(jù)另一有利的例子，光學(xué)儀器還包括距離測(cè)量單元，其用于沿著平行于透鏡裝 置的光軸的距離測(cè)量單元的測(cè)量軸測(cè)量到物體的距離，其中第二控制元件適合于指示距離 測(cè)量單元測(cè)量到待測(cè)量的位置的距離，以及第一控制元件還適合于根據(jù)所測(cè)量的距離再次 計(jì)算該位置的坐標(biāo)。因此，可高度準(zhǔn)確地獲得位置的坐標(biāo)，因?yàn)樽鴺?biāo)被反復(fù)地獲得，消除了 由于光學(xué)儀器中的對(duì)準(zhǔn)偏移而產(chǎn)生的任何測(cè)量誤差。 根據(jù)另一有利的例子，光學(xué)儀器還包括攝像機(jī)，所述攝像機(jī)與透鏡裝置的光軸對(duì) 準(zhǔn)，用于獲得包括物體的部分的所關(guān)注的區(qū)域的圖像。因此，高度準(zhǔn)確地獲得了所關(guān)注的區(qū) 域的圖像及其相對(duì)于光學(xué)儀器的位置關(guān)系。 根據(jù)另一實(shí)施方式，一種方法包括，接收用于在數(shù)字圖像中限定包括物體的部分 的所關(guān)注的區(qū)域的至少兩條區(qū)域指示線；限定待插入數(shù)字圖像中的參數(shù)化圖形的至少兩個(gè) 參數(shù)的范圍，使得參數(shù)化圖形與至少一條區(qū)域指示線交叉；從參數(shù)范圍選擇參數(shù)值的組合， 使得參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)所關(guān)注的區(qū)域中的物體的物體特征的近似；以及根據(jù)參數(shù)值的所述 組合提供參數(shù)化圖形用于顯示在數(shù)字圖像中。因此，對(duì)物體特征的近似可通過(guò)使用參數(shù)化 圖形作為在有限制的區(qū)域中的近似來(lái)快速獲得，其中通過(guò)設(shè)置減少輸入和處理時(shí)間的簡(jiǎn)單 邊界條件，來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化圖形的參數(shù)值的可能組合的簡(jiǎn)單選擇。 根據(jù)另一實(shí)施方式，可提供包括適合于使數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行具有以上特征的方法 的指令的程序。 根據(jù)另一實(shí)施方式，可提供包含有程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中該程序是使計(jì)算 機(jī)執(zhí)行具有以上特征的方法。 根據(jù)另一實(shí)施方式，可提供包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。在權(quán)利要求 中公開(kāi)了本發(fā)明的進(jìn)一步有利的特征。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的特征檢測(cè)裝置； 圖2示出用于根據(jù)參數(shù)值的組合獲得構(gòu)成對(duì)物體特征的近似的參數(shù)化圖形的操 作，并且是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的方法；
圖3A示出線性物體的圖像和構(gòu)成對(duì)線性物體的物體特征的近似的參數(shù)化圖形； 圖3B示出用于檢測(cè)物體特征的原理； 圖4A示出用于檢測(cè)理想的未受到干擾的橢圓的已知原理； 圖4B示出用于根據(jù)本發(fā)明檢測(cè)受擾橢圓的原理； 圖5示出圖2所示的方法的更改的操作； 圖6示出圖2所示的方法的另一更改的操作； 圖7示出圖2所示的方法的另一更改的操作； 圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的光學(xué)儀器； 圖9示出用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式獲得準(zhǔn)確的距離和圖像信息的方法的操作， 特別示出了預(yù)掃描操作； 圖10A-10B示出幾個(gè)例子，其中應(yīng)用了特征檢測(cè)裝置和方法； 圖11A-11C示出特征檢測(cè)裝置和方法的實(shí)際應(yīng)用；以及 圖12是示出在不同級(jí)別上的特征檢測(cè)方法的不同操作的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。注意，下面的描述僅包括例子，且不應(yīng)被 解釋為限制本發(fā)明。 本發(fā)明的實(shí)施方式通常涉及根據(jù)參數(shù)值的組合獲得參數(shù)化圖形作為對(duì)物體特征 的近似，且特別涉及提高這樣的近似的質(zhì)量以及通過(guò)智能地合并用戶(hù)操作輸入和自動(dòng)圖像 處理獲得這樣的近似所需的速度。 簡(jiǎn)單地說(shuō)，包括物體的部分的所關(guān)注的區(qū)域可由例如在觸摸屏上組成區(qū)域指示線 的至少兩條簡(jiǎn)單的劃線限定，其中參數(shù)化圖形擬合在所關(guān)注的區(qū)域中的物體的物體特征， 該區(qū)域具有參數(shù)化圖形與兩條劃線中的至少一個(gè)交叉的邊界條件。參數(shù)化圖形可由具有不 同范圍的兩個(gè)或多個(gè)參數(shù)限定，所有的參數(shù)都滿(mǎn)足邊界條件。然而從這些范圍中，參數(shù)值的 僅一個(gè)或幾個(gè)組合導(dǎo)致對(duì)物體特征的參數(shù)化圖形的良好近似。最后，在物體特征上的良好 點(diǎn)的幾個(gè)位置可接著由光學(xué)測(cè)量?jī)x器測(cè)量。 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的特征檢測(cè)裝置100的元件，特征檢測(cè)裝置100 包括輸入單元110、參數(shù)范圍限定單元120、參數(shù)選擇單元130和輸出單元140。
這些單元可組成彼此連接的所有單獨(dú)的單元，或可集成在一個(gè)單元中。單元或集 成的單元可由硬件裝置例如硬線電路或ASIC(專(zhuān)用集成電路)或軟件或以上任何適當(dāng)?shù)慕M 合實(shí)現(xiàn)。下面詳細(xì)描述由輸入單元110、參數(shù)范圍限定單元120、參數(shù)選擇單元130和輸出 單元140執(zhí)行的功能。 輸入單元IIO適合于接收用于在數(shù)字圖像中限定包括物體的部分的所關(guān)注的區(qū)
域的至少兩條區(qū)域指示線。這意味著輸入單元110組成用于從用戶(hù)或另一設(shè)備接收信息的
接口。通過(guò)無(wú)線鏈路接收關(guān)于區(qū)域指示線的位置的信息以便輸入單元110通過(guò)空中接口接
收關(guān)于數(shù)據(jù)指示線的信息是可行的，其中區(qū)域指示線被輸入到不同的設(shè)備上，接著由發(fā)送
器發(fā)送到輸入單元。進(jìn)一步地，代替無(wú)線傳輸，也可使用固定的線路連接。 在數(shù)字圖像顯示在屏幕例如LCD屏上的簡(jiǎn)單例子中，輸入單元110可組成觸摸屏，
使用指示筆可標(biāo)記觸摸屏上的區(qū)域指示線。然而，如上所示，這樣的觸摸屏也可設(shè)置在遠(yuǎn)距離位置處，以便特征檢測(cè)裝置100的輸入單元110僅僅是通過(guò)無(wú)線技術(shù)或固定的線路連接
接收在觸摸屏中輸入的信息的一種接口。 參數(shù)范圍限定單元120設(shè)置成限定待插入數(shù)字圖像中的參數(shù)化圖形的至少兩個(gè) 參數(shù)的范圍，使得參數(shù)化圖形與至少一條區(qū)域指示線交叉。如上所述，數(shù)字圖像包括物體的 部分，并例如由將光轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)的攝像機(jī)例如CCD攝像機(jī)拍攝。 例如，參數(shù)化圖形可為由兩個(gè)參數(shù)限定的直線，例如ax+b。在邊界條件下，參數(shù)化 圖形必須與至少一條區(qū)域指示線交叉，且可獲得參數(shù)a和參數(shù)b的范圍，以便a和b的不同 值滿(mǎn)足該條件。 參數(shù)化圖形優(yōu)選地不限于線性直線，而也可能由其它函數(shù)例如拋物線、雙曲線、橢 圓等組成。因此，參數(shù)范圍限定單元也可適合于限定多個(gè)不同圖形的參數(shù)的范圍，使得每個(gè) 參數(shù)化圖形與至少一條區(qū)域指示線交叉。 參數(shù)選擇單元130設(shè)置成從上面討論的參數(shù)范圍中選擇參數(shù)值的組合，使得參數(shù) 化圖形構(gòu)成對(duì)所關(guān)注的區(qū)域中的物體的物體特征的近似。換句話說(shuō)，參數(shù)選擇單元130擬 合相同類(lèi)型但是是對(duì)物體特征的參數(shù)值的不同組合的參數(shù)化圖形，直到獲得物體特征的良 好近似。 例如，參數(shù)選擇單元130可具有關(guān)于物體的物體特征的信息以及關(guān)于一個(gè)或多個(gè) 參數(shù)化圖形的參數(shù)范圍的信息，其中后者從參數(shù)范圍限定單元120獲得。接著，參數(shù)選擇單 元通過(guò)比較根據(jù)參數(shù)值的特定組合的幾個(gè)參數(shù)化圖形的每一個(gè)與物體特征之間的偏差，并 選擇參數(shù)圖形使得該偏差較小而選擇參數(shù)值的組合，以便根據(jù)這些參數(shù)值的參數(shù)化圖形構(gòu) 成對(duì)物體特征的良好近似。 優(yōu)選，參數(shù)選擇單元130選擇參數(shù)值的組合，以便參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)物體特征的
最佳擬合近似。例如，如上所述，在所關(guān)注的區(qū)域中物體特征和參數(shù)化圖形之間的偏差被計(jì)
算，且參數(shù)值和不同的參數(shù)化圖形變化，使得該偏差被最小化。然而，應(yīng)注意，正好構(gòu)成物體
特征的相當(dāng)好的近似的參數(shù)化圖形足以滿(mǎn)足一些應(yīng)用的需要，特別是因?yàn)閰?shù)值的這樣的
組合可更快地得到，并可近似于物體特征的粗略圖形，而沒(méi)有具體映射它。 輸出單元140提供根據(jù)上面接收到的參數(shù)值的組合的參數(shù)化圖形用于在數(shù)字圖
像中顯示。換句話說(shuō)，類(lèi)似于形成輸入接口的輸入單元，輸出單元形成輸出接口。這意味著
參數(shù)化圖形不必顯示在特征檢測(cè)裝置100處，而可被提供到位于遠(yuǎn)距離位置的另一單元例
如顯示單元。 在這里再次地，關(guān)于參數(shù)化圖形及其相對(duì)于所關(guān)注的區(qū)域中的物體特征的位置的 信息可無(wú)線地或通過(guò)固定的線路連接被傳遞。如上所述，在非常簡(jiǎn)單的例子中，輸出單元 140可作為顯示單元的部分，且根據(jù)選定的參數(shù)值的參數(shù)化圖形可疊加在顯示單元上的數(shù) 字圖像中的物體特征上。然而，顯示不是必須的，因?yàn)閿?shù)據(jù)也可儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中用于進(jìn)一步 的處理或在以后的時(shí)間觀看。 在圖1所示的裝置的操作期間，輸入單元110接收兩條區(qū)域指示線，以便參數(shù)范圍
限定單元120可限定與至少一條線交叉的參數(shù)化圖形的至少兩個(gè)參數(shù)的范圍。 —旦區(qū)域指示線和參數(shù)化圖形的參數(shù)的可能范圍是已知的，參數(shù)選擇單元130就
可接著選擇參數(shù)值的組合，使得參數(shù)化圖形優(yōu)選地構(gòu)成對(duì)物體特征的良好近似，其中根據(jù)
該組合的參數(shù)化圖形可被進(jìn)一步提供以顯示或儲(chǔ)存。
因此，如上所述，獲得了用戶(hù)操作和自動(dòng)圖像處理的有效組合，用于在數(shù)字圖像中
限定所關(guān)注的小區(qū)域，其中物體特征被更容易檢測(cè)到，以便可快速獲得其參數(shù)化圖形構(gòu)成
近似的參數(shù)值，而沒(méi)有長(zhǎng)的輸入和處理時(shí)間。 在下文中，關(guān)于圖2描述特征檢測(cè)裝置的操作。 圖2示出特征檢測(cè)方法的操作的流程圖，該方法用于例如在圖1所示的特征檢測(cè) 裝置100的操作期間，獲得構(gòu)成對(duì)物體特征的近似的根據(jù)參數(shù)值的組合的參數(shù)化圖形。
在第一操作210中，當(dāng)開(kāi)始操作時(shí)，接收用于在數(shù)字圖像中限定包括物體的部分 的所關(guān)注的區(qū)域的至少兩條區(qū)域指示線。如上所述，可用不同的方法接收區(qū)域指示線，例如 直接輸入到輸入單元110中或作為數(shù)據(jù)流被電子地或光學(xué)地接收。 在隨后的操作220中，限定待插入數(shù)字圖像中的參數(shù)化圖形的至少兩個(gè)參數(shù)的范 圍，使得參數(shù)化圖形與至少一條區(qū)域指示線交叉。該操作可在獲得關(guān)于區(qū)域指示線的信息 之后自動(dòng)開(kāi)始。優(yōu)選地，限定多個(gè)參數(shù)化圖形的參數(shù)范圍。然而，預(yù)先選擇一個(gè)或幾個(gè)參數(shù) 化圖形以限制參數(shù)化圖形的數(shù)量及其相應(yīng)的參數(shù)范圍也是可能的，這減小了通過(guò)參數(shù)范圍 限定單元限定范圍所需要的時(shí)間。這將在下面被進(jìn)一步更詳細(xì)地描述。
在操作230中，在根據(jù)操作210和220接收至少兩條區(qū)域指示線并限定了參數(shù)范 圍之后，從參數(shù)范圍選擇參數(shù)值的組合，使得參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)物體的物體特征的近似。
例如，如果在所關(guān)注的區(qū)域中的物體特征是直線，則使用a和b的參數(shù)值選擇直線 的參數(shù)化圖形，即，ax+b，使得參數(shù)化圖形和物體特征基本上位于彼此的頂部上，即，相應(yīng)于 數(shù)字圖像中的類(lèi)似像素。 再次注意，數(shù)字圖像本身不一定必須被顯示并由用戶(hù)觀看，因?yàn)楸景l(fā)明也適用于 數(shù)字圖像的基本電子數(shù)據(jù)和參數(shù)化圖形的相應(yīng)電子數(shù)據(jù)。以后將討論從成像設(shè)備獲取的電 子數(shù)據(jù)獲得物體特征的可能性。 如上所述，優(yōu)選地，選擇參數(shù)值的組合，以便參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)物體的物體特征的
最佳擬合近似。為了實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，可使用已知的擬合算法，例如最小二乘擬合。 最后，在操作240中，提供根據(jù)參數(shù)值的組合的參數(shù)化圖形，用于顯示在例如顯示
單元的數(shù)字圖像中。提供參數(shù)化圖形可意味著將參數(shù)化圖形數(shù)據(jù)輸出到存儲(chǔ)器或遠(yuǎn)程顯示
單元、直接輸出到顯示單元、輸出到其中數(shù)據(jù)被進(jìn)一步處理的處理器、或輸出到無(wú)線或固定
線路網(wǎng)絡(luò)，以便數(shù)據(jù)可由其它設(shè)備使用。 在下文中，關(guān)于圖3A和3B更詳細(xì)地描述了前面描述的操作的例子。 圖3A示出顯示特征檢測(cè)裝置100的操作和控制的屏幕的例子。物體的一部分以
灰色顯示在屏幕上的數(shù)字圖像中，其中相應(yīng)的物體特征31被顯示為在數(shù)字圖像的中間的
鋸齒線。區(qū)域指示線32顯示為實(shí)質(zhì)上垂直于鋸齒線31，在所示圖像的頂部處和底部處與鋸
齒線交叉。鋸齒線31的近似由插入物體的邊緣的虛近似線33示出，即圖像中顯示的物體
的物體特征。物體例如墻、建筑物、樹(shù)、街道等常常是非反射或漫射結(jié)構(gòu)。 圖3B描述了獲得圖3A的虛近似線33的過(guò)程的原理?？捎芍甘竟P在觸摸屏上繪
出的或通過(guò)上述任何其它方法獲得的圖3A和3B的區(qū)域指示線32覆蓋所關(guān)注的區(qū)域，其中
顯示物體特征例如物體的鋸齒邊緣。 詳細(xì)地，圖3B示出被定義為在組成物體特征像素的物體邊緣處檢測(cè)確定數(shù)量的 像素的一些射線。這樣的檢測(cè)可由在所關(guān)注的區(qū)域中執(zhí)行邊緣檢測(cè)的檢測(cè)算法執(zhí)行，例如
10通過(guò)分析在圖像中沿著射線的灰度級(jí)值。因而可自動(dòng)獲得一些物體特征像素。 換句話說(shuō)，參數(shù)化圖形或其部分應(yīng)大致位于由指示線限定的所關(guān)注的區(qū)域內(nèi)。進(jìn)
一步地，參數(shù)化圖形大致垂直于平行于指示線而繪制的射線。 應(yīng)注意，代替使用檢測(cè)算法，用戶(hù)也可直接在顯示單元上指示或限定物體特征像素。 —旦限定了在物體的鋸齒邊緣上的一些物體特征像素，這些像素就可用于根據(jù)已 知的擬合算法計(jì)算對(duì)物體特征的近似。 在本例中，直近似線33擬合物體特征像素，作為對(duì)物體的物體特征的線性近似。 詳細(xì)地，近似線33基于參數(shù)化圖形，S卩，由數(shù)學(xué)表達(dá)式f(x) 二ax+b給出的直線。在近似線 的頂部上，測(cè)量光標(biāo)34可隨著操作光標(biāo)35由例如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、操縱桿、跟蹤球、指示筆在觸 摸屏環(huán)境或類(lèi)似環(huán)境中移動(dòng)，或測(cè)量光標(biāo)可直接在近似線上隨著所提到的設(shè)備之一移動(dòng)， 而沒(méi)有操作光標(biāo)。上面提到的設(shè)備也可用于指示數(shù)字圖像上的區(qū)域指示線。
在圖3A和3B的右側(cè)上，示出組成用于限定擬合操作類(lèi)型的菜單的按鈕。例如，按 鈕36a當(dāng)被推動(dòng)或被觸發(fā)時(shí)指示一條直線應(yīng)當(dāng)用于擬合。因此，可獲得識(shí)別用于獲得近似 線的參數(shù)化圖形的信息，其中參數(shù)化圖形組成多個(gè)可預(yù)先選擇的候選參數(shù)化圖形之一。因 此，按鈕可被視為輸入單元的部分。 如上所述，測(cè)量光標(biāo)34可在近似線33上向上和向下移動(dòng)，因而可指示位置，使得 應(yīng)獲得測(cè)量。 測(cè)量光標(biāo)34的位置相應(yīng)于圖像中的測(cè)量像素。對(duì)于具有成像能力的測(cè)量?jī)x器，描 述了將圖像中的像素的位置轉(zhuǎn)換成由水平和垂直角指示的真實(shí)物體上的位置的相應(yīng)坐標(biāo) 的方法。 例如，圖3A和3B的底部上的水平和垂直角HA、 VA是相應(yīng)于數(shù)字圖像的中心中的 像素的物體上的位置的坐標(biāo)。也就是說(shuō)，這些坐標(biāo)指示方向，其中所示圖像相對(duì)于攝像機(jī)設(shè) 置或光學(xué)儀器的坐標(biāo)系由攝像機(jī)記錄。 —旦物體的位置是已知的，測(cè)量?jī)x器的距離測(cè)量單元就可用于獲得到該位置的距 離，其在此由SD指示。下面進(jìn)一步描述這樣的測(cè)量過(guò)程。 隨后，通過(guò)圖像處理并將圖像中的像素轉(zhuǎn)換成物體上的相應(yīng)位置并最后測(cè)量相應(yīng) 的距離，可在近似線上測(cè)量其它選定的位置。這些位置可被視為物體的優(yōu)良點(diǎn)，因?yàn)槲矬w的 這些位置中的一些已經(jīng)足以限定物體特征31并描述物體的結(jié)構(gòu)。 因?yàn)樵谏厦嬗懻摰姆椒ㄖ兄挥写_定數(shù)量的物體特征像素必須被獲得，且離群點(diǎn)可 被丟棄或被平均(average out)，如下將討論的，可獲得物體特征例如物體的特定結(jié)構(gòu)的 可靠檢測(cè)。獲得相應(yīng)于物體特征的非常大數(shù)量的物體特征像素是耗費(fèi)時(shí)間和易于出錯(cuò)的， 特別是對(duì)于非反射或漫射結(jié)構(gòu)，使得物體特征難以通過(guò)分析圖像中的灰度級(jí)變化來(lái)檢測(cè)。 通過(guò)基本地提供關(guān)于物體特征應(yīng)看起來(lái)如何的猜測(cè)，例如在圖3A和3B中可獲得近似線 33-在這種情況下構(gòu)成物體特征的物體的鋸齒狀邊緣的良好近似。 圖4A和4B關(guān)于非線性或橢圓形狀解釋了本發(fā)明的實(shí)施方式的物體特征檢測(cè)方法 的應(yīng)用。 圖4A描述了測(cè)量理想或未失真的圓形物體的中心點(diǎn)41的原理，當(dāng)由成像設(shè)備記 錄時(shí)，該物體可實(shí)際上表現(xiàn)為橢圓。所示原理從文獻(xiàn)中已知并例如用于在工業(yè)應(yīng)用中測(cè)量向后反射目標(biāo)。在此，示出一個(gè)例子，其中用戶(hù)使用按鈕46e選擇參數(shù)化圖形，并大致在橢
圓的中心標(biāo)記點(diǎn)42，計(jì)算出距該中心的確定數(shù)量的射線。沿著這些射線，檢測(cè)算法可檢測(cè)一
些物體特征像素，且可接著使用這些像素計(jì)算出橢圓的實(shí)際中心點(diǎn)41。 然而，上述原理僅僅對(duì)理想和無(wú)失真的橢圓是有效的。當(dāng)試圖以灰度級(jí)的更多和
更輕微的變化檢測(cè)物體例如如圖4B所示的自然構(gòu)成的圓形物體時(shí)，已知的原理不能良好
地起作用，因?yàn)闄z測(cè)算法檢測(cè)在橢圓中的某個(gè)地方的錯(cuò)誤物體特征像素。因此，為了獲得更
好的結(jié)果，所關(guān)注的區(qū)域應(yīng)被指定并接近于真實(shí)的物體特征。 在圖4B的例子中，示出四個(gè)區(qū)域指示線32，其用于計(jì)算兩個(gè)邊界橢圓(虛線橢 圓)，在這兩個(gè)橢圓之間為邊緣檢測(cè)限定射線。在本例中，可選擇指示具有灰度級(jí)變化的橢 圓的按鈕46f 。因此，因?yàn)檫x擇了一些邊界條件，例如區(qū)域指示線和橢圓的選擇作為參數(shù)化 圖形，檢測(cè)算法更容易檢測(cè)實(shí)際上相應(yīng)于物體特征位置的正確的物體特征像素。因此，可獲 得對(duì)橢圓或圓形物體及其計(jì)算出的中心41的良好近似。 因此，這里討論的特征檢測(cè)方法也可應(yīng)用于沒(méi)有清楚的過(guò)渡的漫射、非理想和失 真的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗P(guān)注的區(qū)域減少了，只允許使用一些參數(shù)化結(jié)構(gòu)。這意味著在這種情況 下，可能甚至不一定為了對(duì)橢圓的良好近似而通過(guò)按鈕46f預(yù)先選擇參數(shù)化圖形，因?yàn)閰^(qū) 域指示線32已經(jīng)指示這樣的圖形。 在下文中，關(guān)于圖5、6和7描述了上面討論的特征檢測(cè)方法的有利更改。 圖5描述了關(guān)于圖2討論的方法的更改。圖2的前兩個(gè)操作210和220維持在圖
5的例子中，因而不進(jìn)一步被討論以避免不必要的重復(fù)。 在操作220后面的操作525中，接收到識(shí)別一個(gè)參數(shù)化圖形的信息，其中參數(shù)化圖
形構(gòu)成多個(gè)可預(yù)先選擇的候選參數(shù)化圖形之一。換句話說(shuō)，多個(gè)參數(shù)化圖形例如拋物線、雙
曲線、橢圓等可用于提供對(duì)物體特征的近似，因而構(gòu)成可預(yù)先選擇的候選圖形。 然而，當(dāng)接收到識(shí)別特定的參數(shù)化圖形的信息時(shí)，參數(shù)化圖形的邊界條件設(shè)置成
使得在獲得對(duì)物體特征的良好近似的擬合程序中，對(duì)該特定的參數(shù)化圖形可從參數(shù)范圍只
選擇參數(shù)值的組合。因此，減少了找到良好近似的處理時(shí)間。 圖6描述了特征檢測(cè)方法的另一更改。在此，操作210與關(guān)于圖2討論的相同。在 下面的操作620中，限定了多個(gè)不同的參數(shù)化圖形的至少兩個(gè)參數(shù)的范圍，使得每個(gè)參數(shù) 化圖形與至少一個(gè)區(qū)域指示線交叉?；旧希薅硕鄠€(gè)不同的參數(shù)化圖形的多個(gè)范圍，其 中每個(gè)參數(shù)化圖形有至少兩個(gè)參數(shù)。 換句話說(shuō)，在此更改中，參數(shù)范圍限定單元適合于限定多于一種類(lèi)型的參數(shù)化圖 形的參數(shù)的范圍。因此，例如，對(duì)直線、拋物線、雙曲線、橢圓等計(jì)算參數(shù)的范圍，以便當(dāng)搜索 對(duì)物體特征的良好近似時(shí)，從各種參數(shù)化圖形選擇。雖然限定不同參數(shù)化圖形的一些范圍 可導(dǎo)致增加的處理時(shí)間，但近似的準(zhǔn)確性和質(zhì)量提高了。 下一操作基本上與操作230相同，其中現(xiàn)在從多個(gè)不同的參數(shù)化圖形選擇一個(gè)參
數(shù)化圖形以及參數(shù)值的適當(dāng)組合，以便獲得對(duì)物體特征的良好近似。 在操作240中，接著根據(jù)參數(shù)值的選定組合輸出選定的參數(shù)化圖形。 合并關(guān)于圖5和6描述的操作也是可行的，其中在默認(rèn)設(shè)置中，直到?jīng)]有識(shí)別特定
的參數(shù)化圖形的信息被接收到，計(jì)算多個(gè)不同的參數(shù)化圖形的參數(shù)的范圍。在接收到識(shí)別
一種參數(shù)化圖形類(lèi)型的信息之后，其接著可容易地參考所識(shí)別的參數(shù)化圖形類(lèi)型的已限定的范圍。 在該上下文中，可加上，參數(shù)范圍限定單元可進(jìn)一步限定至少一個(gè)參數(shù)化圖形的 至少兩個(gè)參數(shù)的子范圍，使得至少一個(gè)參數(shù)化圖形與至少兩條區(qū)域指示線交叉。通過(guò)設(shè)置 此額外的邊界條件，與至少兩條區(qū)域指示線交叉的可能的參數(shù)化圖形和參數(shù)值的組合的數(shù) 量減少了參數(shù)化圖形和參數(shù)值的可能組合。 接著，在圖7中，將更詳細(xì)地討論如何選擇根據(jù)參數(shù)值的特定組合的參數(shù)化圖形。 前兩個(gè)操作210和220與圖2的操作210和220相同。 在下一操作725中，通過(guò)使用檢測(cè)算法處理所關(guān)注的區(qū)域來(lái)獲得物體特征的物體 特征像素。因此，如已經(jīng)關(guān)于圖3B提到的，檢測(cè)算法應(yīng)用于區(qū)域指示線32所限定的所關(guān)注 的區(qū)域。 例如，檢測(cè)算法可能對(duì)灰度級(jí)變化敏感，因而在所關(guān)注的區(qū)域中監(jiān)控灰度級(jí)變化。 如圖3B所述，因?yàn)榭深A(yù)期區(qū)域指示線與物體特征交叉，可選擇的基本平行于區(qū)域指示線的 確定數(shù)量的射線被限定以檢測(cè)物體特征像素。射線的數(shù)量取決于從一條區(qū)域指示線到另一 區(qū)域指示線的距離以及所需分辨率。通常，當(dāng)例如通過(guò)按鈕36a預(yù)先選擇了參數(shù)化圖形時(shí)， 只有一些物體特征像素必須被獲得以限定參數(shù)化圖形例如在圖3B中的直線的一般方向。
在操作730中，例如通過(guò)根據(jù)物體特征的所獲得的物體特征像素計(jì)算對(duì)所述物體 特征的近似，從參數(shù)范圍選擇參數(shù)值的組合，使得參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)物體的物體特征的近 似。 換句話說(shuō)，計(jì)算基于參數(shù)值的組合的參數(shù)化圖形與物體特征像素之間的偏差。因 此，對(duì)一種特定參數(shù)化圖形類(lèi)型的參數(shù)值的不同組合可獲得不同的偏差，且擬合過(guò)程可用 于試驗(yàn)參數(shù)值的一些組合，直到根據(jù)參數(shù)值的特定組合的參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)物體特征的最 佳擬合近似。 最后，在操作240中可再次輸出該參數(shù)化圖形，如上所述。 為了進(jìn)一步增強(qiáng)近似的質(zhì)量，可能需要從所述獲得的物體特征像素過(guò)濾出超過(guò)到 參數(shù)化圖形的特定距離的物體特征像素。在簡(jiǎn)單的情況下，這可視為迭代的過(guò)程，其中在第 一步驟中獲得對(duì)所有物體特征像素的第一參數(shù)化圖形，而在第二步驟中獲得基于不包括超 過(guò)到參數(shù)化圖形的特定距離的物體特征像素的物體特征像素的第二參數(shù)化圖形，因而構(gòu)成 離群點(diǎn)，所述特定距離例如由操作員或系統(tǒng)預(yù)先確定。換句話說(shuō)，通過(guò)根據(jù)物體特征像素的 不同集合，即，不包括超過(guò)到參數(shù)化圖形的特定距離的物體特征像素的所獲得的物體特征 像素，而再次計(jì)算對(duì)物體特征的近似，來(lái)重復(fù)相同的擬合程序。然而，該距離-超過(guò)該距離 的像素被認(rèn)為是離群點(diǎn)_也可通過(guò)檢查包括離群點(diǎn)的物體特征像素的整個(gè)集合來(lái)確定，所 以該距離實(shí)際上被確定為計(jì)算的部分。 避免處理檢測(cè)算法的限制并獲得離群點(diǎn)的一種方法是由用戶(hù)選擇在所關(guān)注的區(qū) 域中的物體特征像素。例如，用戶(hù)可使用操作光標(biāo)或計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)來(lái)指示或點(diǎn)擊不同的像素， 或可只在觸摸屏上使用指示筆來(lái)指示物體特征像素。 由用戶(hù)合并自動(dòng)監(jiān)測(cè)和選擇的另一可能性是用戶(hù)在檢測(cè)到物體特征像素之后，指 示他/她所感覺(jué)的哪些物體特征像素為離群點(diǎn)。 直到現(xiàn)在，詳細(xì)討論了特征檢測(cè)裝置100的不同單元和操作，且涉及具有成像能 力的光學(xué)測(cè)量?jī)x器，例如視頻速測(cè)儀或視頻全站儀，此時(shí)它看來(lái)對(duì)指示可能的使用區(qū)的例子是有用的。 接著，將討論特征檢測(cè)裝置可如何集成在光學(xué)儀器中，例如具有成像能力的測(cè)量
儀器。因此，它涉及圖8，其中示出具有集成的特征檢測(cè)裝置100的光學(xué)儀器。 圖8示出根據(jù)另一實(shí)施方式的合并上述特征檢測(cè)裝置100的光學(xué)儀器800。 在該實(shí)施方式中，圖1的特征檢測(cè)裝置100被示為有另外的可選單元，即，以虛線
示出的檢測(cè)單元850、計(jì)算單元860、過(guò)濾單元870和再次計(jì)算單元880。 除了特征檢測(cè)裝置100以外，光學(xué)儀器800還包括包含第一控制元件802和第二
控制元件804的控制單元801、獲取單元805、存儲(chǔ)單元890和顯示單元895。 控制單元801連接到獲取單元805以交換數(shù)據(jù)，例如控制單元可指示獲取單元805
獲取數(shù)據(jù)，且所獲取的數(shù)據(jù)被發(fā)送到控制單元801。例如固定線或無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾妼W(xué)或光
學(xué)上的任何類(lèi)型的數(shù)據(jù)傳輸都是可能的。 具有第一控制元件802和第二控制元件804的控制單元801可由硬件裝置例如由 硬線電路或ASIC或軟件或以上的任何適當(dāng)?shù)慕M合實(shí)現(xiàn)。 獲取單元805包括透鏡裝置810、攝像機(jī)820、距離測(cè)量單元830和定位單元840， 其中這些元件的操作由控制單元801控制。 詳細(xì)地，透鏡裝置810包括至少兩個(gè)透鏡814和816，其在殼體中優(yōu)選地放置成可 移除的，以形成器件例如望遠(yuǎn)鏡。透鏡裝置810的光軸812被示為垂直于攝像機(jī)820，并最 好與攝像機(jī)820的光軸重合。 在一個(gè)例子中，透鏡裝置810適合于聚焦到物體上用于觀測(cè)物體，且攝像機(jī)820與 透鏡裝置810的光軸812對(duì)準(zhǔn)而獲取物體的至少一部分的圖像，并在其圖像平面中優(yōu)選地 位于透鏡裝置后面。 攝像機(jī)820可由任何適當(dāng)?shù)膱D像設(shè)備組成，例如，能夠產(chǎn)生具有很多像素的圖像 信息的通常相應(yīng)于陣列的元素的數(shù)量的傳感器元件的兩維陣列，例如電荷藕合器件(CCD) 攝像機(jī)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)攝像機(jī)。這樣的傳感器陣列可由1000x1000個(gè)傳 感器元件組成，以產(chǎn)生具有106個(gè)圖像像素的數(shù)字圖像。在光學(xué)儀器例如視頻速測(cè)儀或準(zhǔn) 距計(jì)中，實(shí)際觀察方向可由來(lái)自例如在陣列的中心或附近處的傳感器元件的兩維裝置的元 件之一上的一點(diǎn)的視線或由所述元件之一并通過(guò)至少一個(gè)透鏡限定。 獲取單元805的距離測(cè)量單元830設(shè)置成沿著平行于透鏡裝置的光軸812的距離 測(cè)量單元的測(cè)量軸818測(cè)量從光學(xué)儀器到物體的距離?？蛇x地，測(cè)量軸也可與光軸重合。
距離測(cè)量單元830向控制單元801提供相應(yīng)的測(cè)量值。例如，距離測(cè)量單元830 包括相干光源例如紅外激光或本領(lǐng)域已知的另一適當(dāng)?shù)募す饩嚯x測(cè)量器件以及優(yōu)選地快 速無(wú)反射工作EDM。 定位單元840設(shè)置成相對(duì)于至少一個(gè)參考軸調(diào)節(jié)透鏡裝置的光軸。例如，定位單 元840由電機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)，電機(jī)裝置優(yōu)選地包括磁性伺服驅(qū)動(dòng)器或用于精確地定位獲取單元 805的任何其它快速驅(qū)動(dòng)器。 注意，圖8中的定位單元840被示為形成獲取單元805的部分，但定位單元也可獨(dú) 立地設(shè)置在光學(xué)儀器中，因?yàn)樗糜趯⑼哥R裝置810、攝像機(jī)820和距離測(cè)量單元830移動(dòng) 到能夠觀測(cè)物體的位置，并可選地進(jìn)行物體的該位置的距離測(cè)量。 因?yàn)槎ㄎ粏卧?40包括可移 的部件，例如驅(qū)動(dòng)器，定位單元840的部分將其位置維持在空間中，即，其位置相對(duì)于例如放置有光學(xué)儀器的三腳架固定，且定位單元840的部 分相對(duì)于固定的坐標(biāo)系在空間中移動(dòng)，該坐標(biāo)系例如由光學(xué)儀器的所有三個(gè)軸的稱(chēng)為原點(diǎn) 的交叉點(diǎn)限定，且定位單元840與基底例如三腳架、架子或其它支架(未示出)對(duì)準(zhǔn)。
在圖8所示的光學(xué)儀器的操作期間，控制單元801控制獲取單元805，從而第一控 制元件802可在所獲取的圖像中限定待掃描的區(qū)域，獲得物體特征并與物體檢測(cè)裝置100 傳遞數(shù)據(jù)。 接著，第一控制元件802可限定物體上的位置，例如優(yōu)良點(diǎn)，相應(yīng)于圖像中特定測(cè) 量像素的在物體特征上的特定點(diǎn)可按照水平和垂直角將測(cè)量像素轉(zhuǎn)換成該位置的坐標(biāo)的 近似，并將該信息傳輸?shù)降诙刂圃?04。 隨后，第二控制元件804可指示定位單元將透鏡裝置805的光軸調(diào)節(jié)到物體上的 該位置上，并優(yōu)選地在物體特征上，并指示距離測(cè)量單元測(cè)量到物體上該位置的距離。
這樣的光學(xué)儀器的更詳細(xì)的描述可在國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/EP2007/000706中找到， 其由此通過(guò)引用被并入。 在下文中，將更詳細(xì)描述合并在光學(xué)儀器800中的特征檢測(cè)裝置IOO，特別是關(guān)于 與控制單元801的接口和數(shù)據(jù)交換。 如上所述，攝像機(jī)820獲取包括物體的部分的所關(guān)注的區(qū)域的數(shù)字圖像。該數(shù)字 數(shù)據(jù)接著例如由控制單元801提供到特征檢測(cè)裝置IOO，指示數(shù)據(jù)的傳輸。進(jìn)一步地，該數(shù) 據(jù)還可被提供到顯示單元895，其中可顯示數(shù)字圖像。 在本例中，顯示單元895可為具有觸摸屏能力的顯示單元，以便也在顯示單元895 中輸入信息。 同時(shí)，輸入單元110接收用于限定所關(guān)注的至少兩條區(qū)域指示線，例如，區(qū)域指示 線可由用戶(hù)通過(guò)簡(jiǎn)單的劃線標(biāo)記在顯示單元895的觸摸屏上，在其上該信息被發(fā)送到輸入 單元110。 —旦特征檢測(cè)裝置100獲得關(guān)于數(shù)字圖像以及至少兩條區(qū)域指示線的位置的所 有信息，參數(shù)范圍限定單元120就限定待插入數(shù)字圖像中的參數(shù)化圖形的至少兩個(gè)參數(shù)的 范圍，使得參數(shù)化圖形與至少一條區(qū)域指示線交叉。前面詳細(xì)地討論了該操作，且它參考前 面的部分以避免不必要的重復(fù)。 接著，參數(shù)選擇單元130從前面限定的參數(shù)范圍選擇參數(shù)值的組合，使得參數(shù)化 圖形構(gòu)成對(duì)所關(guān)注的區(qū)域中的物體的物體特征的近似。 以前討論到，為了獲得對(duì)物體特征的良好近似，必須檢測(cè)在數(shù)字圖像中的物體特 征的一些像素，即，必須可靠地檢測(cè)物體特征像素。在圖8的實(shí)施方式中，這可通過(guò)使用檢 測(cè)算法例如檢測(cè)灰度級(jí)變化的現(xiàn)有技術(shù)的已知邊緣檢測(cè)算法或類(lèi)似算法來(lái)處理所關(guān)注的 區(qū)域而由檢測(cè)單元850完成。 隨后，通過(guò)根據(jù)所獲得的物體特征像素計(jì)算物體特征的近似來(lái)選擇參數(shù)值的組 合，使得參數(shù)化圖像構(gòu)成對(duì)物體特征的近似，這在上面被詳細(xì)地描述。該計(jì)算可由計(jì)算單元 860執(zhí)行，但也可以可選地由控制單元801執(zhí)行。 應(yīng)理解，檢測(cè)單元850和計(jì)算單元860也可以可選地與特征檢測(cè)裝置IOO分開(kāi)，并 僅與控制單元801或直接與特征檢測(cè)裝置100連接?？蛇x地，檢測(cè)單元850和計(jì)算單元860 的功能也可由不同的單元例如直接由控制單元801執(zhí)行。
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優(yōu)選地，特征檢測(cè)裝置100還包括過(guò)濾單元和再次計(jì)算單元880以從所述獲得的 物體特征像素過(guò)濾出超過(guò)到所述參數(shù)化圖形的特定距離的物體特征像素，以便再次計(jì)算單 元可根據(jù)不包括超過(guò)到參數(shù)化圖形的特定距離的物體特征像素的所述獲得的物體特征像 素來(lái)再次計(jì)算對(duì)所述物體特征的近似。 接著，輸出單元140根據(jù)參數(shù)值的組合將參數(shù)化圖像輸出到顯示單元895或存儲(chǔ) 單元890。 例如，顯示單元895顯示根據(jù)所述選定的參數(shù)值疊加在數(shù)字圖像中的物體特征上 的參數(shù)化圖形，以便用戶(hù)可檢驗(yàn)近似的質(zhì)量。 用戶(hù)可接著限定相應(yīng)于待測(cè)量的位置的測(cè)量像素，該位置可為物體的優(yōu)良點(diǎn)，即， 物體特征上的位置。 接著，測(cè)量像素的像素位置轉(zhuǎn)換成在待測(cè)量的物體上的位置的坐標(biāo)的近似。在由 此通過(guò)引用被合并的WO 2005/059473A2中，描述了用于校準(zhǔn)儀器并將圖像的像素轉(zhuǎn)換成 物體上位置的坐標(biāo)的方法，其要求采用到該位置的默認(rèn)距離。 知道了坐標(biāo)或待測(cè)量的位置的坐標(biāo)的至少良好近似，S卩，相對(duì)于光學(xué)儀器的坐標(biāo)
系的水平角和垂直角，定位單元840可將透鏡裝置810的光軸調(diào)節(jié)到待測(cè)量的位置上。 接下來(lái)，可接著指示距離測(cè)量單元830通過(guò)已知的距離測(cè)量方法例如脈沖方法或
相位方法測(cè)量距離，在脈沖方法中測(cè)量與距離成正比的信號(hào)的傳播時(shí)間，因?yàn)楣馑俸徒橘|(zhì)
的折射率是已知的，在相位方法中比較來(lái)自?xún)x器的透射波的相位和背向反射波的相位。 因?yàn)橄袼氐阶鴺?biāo)轉(zhuǎn)換可能需要采用到物體的默認(rèn)距離，因而可能通過(guò)根據(jù)所測(cè)量
的距離再次計(jì)算位置的坐標(biāo)而獲得相應(yīng)于測(cè)量像素的更準(zhǔn)確的坐標(biāo)，這可由控制單元801
執(zhí)行。隨后，可儲(chǔ)存或顯示再次計(jì)算出的坐標(biāo)，或可使用再次計(jì)算出的坐標(biāo)將透鏡裝置805
的光軸調(diào)節(jié)到待測(cè)量的新位置上，且可選地可再次測(cè)量到該新位置的距離。 因此，可能非常準(zhǔn)確地測(cè)量水平和垂直角以及到物體的確定位置的距離，因而獲
得三維數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可在光學(xué)儀器的坐標(biāo)系中或在原點(diǎn)未置于儀器內(nèi)而置于物體內(nèi)的物體
坐標(biāo)系中按照三維數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存或觀察。 在此，可能提到，物體上的位置可由笛卡爾坐標(biāo)限定，笛卡爾坐標(biāo)關(guān)于具有彼此正 交的三個(gè)軸的笛卡爾坐標(biāo)系被定義。然而為了測(cè)量位置，球面坐標(biāo)在一些情況下可能更適 當(dāng)。 詳細(xì)地，物體的位置可按照其到正交坐標(biāo)系的原點(diǎn)的距離、在坐標(biāo)系的水平軸之 一與連接坐標(biāo)系的原點(diǎn)且是該位置在水平面上的投影的線之間的角(水平角)、以及最后 在垂直于水平面的坐標(biāo)系軸與連接坐標(biāo)系的原點(diǎn)和該位置的線之間的垂直角，而以球面坐 標(biāo)限定。笛卡爾坐標(biāo)可轉(zhuǎn)換成球面坐標(biāo)，反之亦然。通常，坐標(biāo)系的原點(diǎn)被置于光學(xué)儀器中， 也最佳地與攝像機(jī)的投影中心重合。 在具有攝像機(jī)和距離測(cè)量單元的理想光學(xué)儀器中，攝像機(jī)的投影中心與光學(xué)儀器 的所有三個(gè)軸的交叉點(diǎn)相同，且沿著垂直于圖像平面的方向從交叉點(diǎn)進(jìn)行距離測(cè)量。接著， 諸如像素的圖像平面中心是距離測(cè)量單元的激光所照射的位置的確切圖像。理想地，因此 可能給在光學(xué)儀器周?chē)恼鎸?shí)空間中的每個(gè)位置指定圖像平面中的像素，其中所述像素對(duì) 于幾個(gè)位置可以是相同的，因?yàn)閳D像平面是三維空間的二維表示。 因?yàn)閿z像機(jī)820可繞著垂直軸旋轉(zhuǎn)，以相對(duì)于儀器的底部例如三腳架或其它支架固定而全景拍攝(pan)，并可繞著傾斜軸旋轉(zhuǎn)，可在儀器周?chē)臄z球面的圖像。例如，通過(guò)將 單獨(dú)的圖像拼接在一起可拍攝全景圖像。 進(jìn)一步地，理想攝像機(jī)的光軸應(yīng)垂直于圖像平面，并應(yīng)與光學(xué)系統(tǒng)例如透鏡裝置 的光軸重合，且光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)沒(méi)有象差或失真。 然而，上面僅構(gòu)成具有理想攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的理想化，且不能總是采取這樣的 理想條件。因此，存在對(duì)空間中的位置和圖像中的相應(yīng)像素之間的改進(jìn)的映射的需要，且攝 像機(jī)必須相對(duì)于光學(xué)儀器的軸系統(tǒng)與已知的內(nèi)部攝像機(jī)方位對(duì)準(zhǔn)。例如，用于較準(zhǔn)和轉(zhuǎn)換 的這樣的方法在由此通過(guò)引用被合并的WO 2005/059473A2中被描述，其中精確地限定了 光學(xué)儀器中的攝像機(jī)的內(nèi)部和外部方位。 因此，通過(guò)知道內(nèi)部攝像機(jī)的方位，S卩，焦距、主點(diǎn)(principle point)和失
真，以及外部攝像機(jī)方位，即，成像陣列相對(duì)于光學(xué)儀器的軸系統(tǒng)的位置，可例如使用WO
2005/059473A2的方法獲得將數(shù)字圖像的像素轉(zhuǎn)換成位置的良好結(jié)果。 因此，通過(guò)重復(fù)地在本例中兩次確定物體上待測(cè)量的位置，可提高該位置的坐標(biāo)
和距離的準(zhǔn)確度。 作為轉(zhuǎn)換算法的可選方案，可定義轉(zhuǎn)換表以查找相應(yīng)于圖像中的像素的特定位
置，其中對(duì)從儀器到待測(cè)量的物體的不同距離可定義不同的表。在這種情況下，迭代方法也
是優(yōu)選的，因?yàn)樽罴训乇仨殲椴煌木嚯x提供不同的轉(zhuǎn)換表，由此對(duì)第一"近似"轉(zhuǎn)換，必須
使用默認(rèn)或所采用的距離的轉(zhuǎn)換表。隨后，可使用對(duì)所測(cè)量的距離的轉(zhuǎn)換表。 在下文中，將詳細(xì)概述圖9的操作。圖9的操作可由光學(xué)儀器800執(zhí)行并類(lèi)似于
在描述圖8時(shí)討論的操作。 圖9的方法以操作210到230開(kāi)始，關(guān)于圖2詳細(xì)討論了這些操作。因此，將描述 以操作240開(kāi)始的該實(shí)施方式的方法，并假定根據(jù)上面討論的方法選擇參數(shù)化圖形的參數(shù) 值的組合，使得參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)物體特征的近似。 在操作240中，接著根據(jù)參數(shù)值的組合提供所獲得的參數(shù)化圖形，用于顯示在數(shù) 字圖像中。如上所述，數(shù)字圖像可顯示在顯示單元895中，以及參數(shù)化圖形可疊加在數(shù)字圖 像上且特別在數(shù)字圖像中所示的物體的物體特征上。 在操作950中，在參數(shù)化圖形上限定測(cè)量像素。更具體地，用戶(hù)可限定相應(yīng)于物體 上的位置的測(cè)量像素，使得應(yīng)獲得三維位置信息。 可選地，也可在參數(shù)化圖形上自動(dòng)限定測(cè)量像素，例如，控制單元801可根據(jù)分辨
率要求，在參數(shù)化圖形上在區(qū)域指示線之間限定間隔開(kāi)預(yù)定距離的測(cè)量像素。 在操作960中，測(cè)量像素采用到待測(cè)量的位置的默認(rèn)距離而被轉(zhuǎn)換成該位置的坐
標(biāo)的近似。因而可使用已知的轉(zhuǎn)換算法或表，例如上面討論的轉(zhuǎn)換算法或表，其考慮光學(xué)儀
器的元件的內(nèi)部裝置和所采用的到物體的距離。 在操作970中，透鏡裝置810的光軸被調(diào)節(jié)到待測(cè)量的位置上。如上所述，該調(diào)節(jié) 由定位單元840執(zhí)行，這包括物理地移動(dòng)獲取單元805，使得透鏡裝置810的光軸指向待測(cè) 量的位置。 因?yàn)榫嚯x測(cè)量單元830也包括在已由定位單元840移動(dòng)的獲取單元805中，距離 測(cè)量單元830的光軸818也指向待測(cè)量的位置。因此，在操作980中，利用上述距離測(cè)量方 法使用距離測(cè)量單元830可測(cè)量到待測(cè)量的位置的距離。
在操作990中，所測(cè)量的距離用于再次計(jì)算位置的坐標(biāo)。為了再次計(jì)算坐標(biāo)，使用 與操作960中相同的轉(zhuǎn)換算法，然而現(xiàn)在默認(rèn)距離由所測(cè)量的距離代替，以便獲得對(duì)待測(cè) 量的位置的坐標(biāo)的甚至更好的結(jié)果。 在下文中，圖10A到10E描述了由特征檢測(cè)裝置執(zhí)行的操作的具體例子。
在圖10A中，樹(shù)狀結(jié)構(gòu)顯示在屏幕的數(shù)字圖像中。進(jìn)一步地，兩條區(qū)域指示線32 限定所關(guān)注的區(qū)域。因此，根據(jù)前面的實(shí)施方式，可限定參數(shù)化圖形的參數(shù)范圍，以便與至 少一條區(qū)域指示線交叉。 在本例中，一條區(qū)域指示線基于在上區(qū)域指示線32的左端和右端示出的兩個(gè)指 示點(diǎn)。這指示了 ，代替提供區(qū)域指示線，輸入單元110可僅僅適合于接收至少兩個(gè)指示點(diǎn)以 限定一條區(qū)域指示線的端點(diǎn)。 進(jìn)一步地，也可能從兩個(gè)指示點(diǎn)(未示出)得到兩條區(qū)域指示線，在每條區(qū)域指示 線上有一個(gè)指示點(diǎn)，其中區(qū)域指示線分別延伸通過(guò)指示點(diǎn)，以便區(qū)域指示線限定所關(guān)注的 基本上矩形的區(qū)域。 在這種情況下，可能只需要預(yù)先限定區(qū)域指示線的長(zhǎng)度，以清楚地限定所關(guān)注的 矩形區(qū)域，因?yàn)槿鐖D10A到10E的例子中所示，指示線應(yīng)總是彼此大致面對(duì)，并基本上平行 以形成基本上矩形的區(qū)域。因此，由例如用戶(hù)提供兩個(gè)指示點(diǎn)可足以得到所關(guān)注的區(qū)域。
在圖10A的特定例子中，存在物體的兩個(gè)物體特征，即，樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的樹(shù)干的右側(cè)和 左側(cè)。因此，在分析檢測(cè)算法之后，接收待內(nèi)插的兩個(gè)物體特征。為了通過(guò)檢測(cè)算法簡(jiǎn)化該 檢測(cè)，可提供信息以指示兩個(gè)線性物體特征出現(xiàn)在所關(guān)注的區(qū)域中。使用按鈕36b可提供 該信息。進(jìn)一步地，該信息也指示為了擬合目的應(yīng)使用兩個(gè)線性參數(shù)化圖形，這些圖形在圖 10A中被示為虛近似線33。 在本例中，參數(shù)選擇單元130適合于在這種情況下從參數(shù)范圍選擇參數(shù)值的另一 第二組合，使得根據(jù)參數(shù)值的第二組合的第二參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)在所關(guān)注的區(qū)域中的第二 物體特征的近似。進(jìn)一步地，可如圖10A所示計(jì)算在兩個(gè)參數(shù)化圖形之間的中心線33b。
類(lèi)似于上述內(nèi)容，測(cè)量光標(biāo)34可由操作光標(biāo)35移動(dòng)以限定待測(cè)量的位置。
圖10B是描述通過(guò)內(nèi)插物體特征31a、31b測(cè)量正方形結(jié)構(gòu)的角并確定這兩個(gè)物體 特征的交叉部分38的特定樣本。在本例中，示出限定兩個(gè)所關(guān)注的區(qū)域的四條區(qū)域指示線 32a、32b。在每個(gè)所關(guān)注的區(qū)域中，分別有一個(gè)物體特征31a、31b。因此，對(duì)于第一個(gè)所關(guān)注 的區(qū)域，限定第一參數(shù)范圍，使得參數(shù)化圖形與至少一條區(qū)域指示線32a交叉，而對(duì)于第二 個(gè)所關(guān)注的區(qū)域，存在所限定的第二參數(shù)范圍，使得第二參數(shù)化圖形與至少一條區(qū)域指示 線32b交叉。 接著，選擇參數(shù)值的第一組合，使得第一參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)第一物體特征31a的 第一近似33a，并選擇參數(shù)值的第二組合，使得第二參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)第二物體特征31b的 第二近似33b。 最后，交叉點(diǎn)，S卩，兩個(gè)物體特征匯合的角，可容易被計(jì)算為構(gòu)成兩個(gè)近似的兩個(gè) 參數(shù)化圖形的交叉點(diǎn)38。 為了進(jìn)一步增強(qiáng)裝置的性能，通過(guò)觸發(fā)按鈕36c可提供指示角測(cè)量的信息，與圖 10A中討論的類(lèi)似。 圖10C基本上描述關(guān)于圖10A和10B討論的操作的組合。
在此，兩個(gè)所關(guān)注的區(qū)域再次由四條區(qū)域指示線32a、32b示出。進(jìn)一步地，在所關(guān) 注的每個(gè)區(qū)域中可找到兩個(gè)物體特征。因此，在所關(guān)注的每個(gè)區(qū)域中，選擇兩個(gè)參數(shù)化圖形 的參數(shù)值的兩個(gè)組合，構(gòu)成了對(duì)兩個(gè)物體特征的兩個(gè)近似，例如第一區(qū)域的兩條近似線33a 和第二區(qū)域的兩條近似線33b。 進(jìn)一步地，可計(jì)算在第一區(qū)域的兩個(gè)參數(shù)化圖形之間的中心線37a和在第二區(qū)域 的兩個(gè)參數(shù)化圖形之間的中心線37b。此外，也可計(jì)算兩條中心線37a、37b相交的交叉點(diǎn) 38。通過(guò)觸發(fā)圖10C中的按鈕36d，可指示兩個(gè)所關(guān)注的區(qū)域出現(xiàn)在數(shù)字圖像中，每個(gè)區(qū)域 具有兩個(gè)物體特征。 必須注意，在圖10A到IOC中，物體特征和區(qū)域指示線不一定交叉，因?yàn)槲矬w特征 可僅僅通過(guò)參數(shù)化圖形近似被外插，其接著與區(qū)域指示線交叉。 圖10D再次示出類(lèi)似于圖10B的具有兩個(gè)物體特征的正方形物體。然而，在這種 情況下，只提供兩條區(qū)域指示線32，以便只限定一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域。在此，物體特征31由具 有線性參數(shù)化圖形的近似線33近似。如可看到的，近似線被外插為物體特征31的延長(zhǎng)部 分。測(cè)量光標(biāo)指示也可對(duì)點(diǎn)執(zhí)行測(cè)量，點(diǎn)不位于物體本身上。按鈕36a指示只出現(xiàn)一個(gè)物 體特征，且應(yīng)使用線性參數(shù)化圖形用于近似。 圖10E示出一個(gè)例子，其中類(lèi)似于圖10B所示正方形物體的正方形物體部分地隱 藏在樹(shù)狀結(jié)構(gòu)之后。該正方形物體具有兩個(gè)物體特征31a、31b。如在圖IOB中所示，示出四 條區(qū)域指示線，對(duì)所關(guān)注的每個(gè)區(qū)域有兩條區(qū)域指示線。在本例中，可假定正方形物體代表 位于樹(shù)后的墻。 雖然交叉點(diǎn)38，S卩，兩個(gè)物體特征匯合的正方形物體的角，是不可見(jiàn)的，但計(jì)算交 叉點(diǎn)的三維位置仍然是可能的。使用具有選定的參數(shù)值的兩個(gè)參數(shù)化圖形，兩個(gè)物體特征 可被近似，如通過(guò)近似線33a、33b可看到的。因此，可重新構(gòu)造在兩維中的，即在圖像上的 交叉點(diǎn)。 如上所述，可能將相應(yīng)于數(shù)字圖像中的該交叉點(diǎn)的像素轉(zhuǎn)換成水平和垂直角，即， 真實(shí)物體的交叉點(diǎn)的位置的方位坐標(biāo)。進(jìn)一步地，通過(guò)簡(jiǎn)單地假定墻基本上垂直于地，通過(guò) 僅僅測(cè)量正好在墻的被隱藏的部分之下的位置的距離，獲得角38的距離的良好近似，由參 考數(shù)字34指示。 在下文中，將描述圖11A到IIC，其表示前面討論的實(shí)施方式的實(shí)際應(yīng)用。在這些 圖中，示出了非線性物體，它們常常實(shí)際地出現(xiàn)。 在圖11A中，示出了非線性物體如路緣(curb)。本例類(lèi)似于圖2所示的例子，然而 使用線性參數(shù)化圖形的簡(jiǎn)單近似是不可能的。 詳細(xì)地，所關(guān)注的區(qū)域再次由兩條區(qū)域指示線32限定，且物體特征由具有適當(dāng)?shù)?參數(shù)值的非線性參數(shù)化圖形近似。測(cè)量光標(biāo)顯示在參數(shù)化圖形上，其可移到待測(cè)量的不同 位置。按鈕36i指示應(yīng)在擬合程序中使用非線性參數(shù)化圖形，并且其可被觸發(fā)以增強(qiáng)和加 速擬合。 圖11B類(lèi)似于圖4B并示出橢圓的實(shí)際例子，例如街道上的下水道出入孔。 在以某個(gè)角度獲取的數(shù)字圖像中，通常圓形的下水道出入孔具有橢圓形狀。進(jìn)一
步地，如圖像中的灰度級(jí)所示的，很難區(qū)分開(kāi)下水道出入孔和街道，即，該橢圓不是理想的
并且是失真的。
然而，如圖IIB所示，使用上面討論的方法和裝置，可能獲得下水道出入孔的非常 好的近似。在本例中，示出限制所關(guān)注的區(qū)域的四條區(qū)域指示線32。作為進(jìn)一步的限制或 邊界條件，可能選擇按鈕36f ，其向系統(tǒng)指示將被找到和近似的物體特征是橢圓。
關(guān)于圖11C描述了顯示非線性結(jié)構(gòu)的另一例子。
在圖11C中，示出房屋墻壁的頂部上的浮雕。 浮雕的輪廓線由虛線示出。因?yàn)楦〉竦妮喞€是非常參差不齊的并頻繁地改變形 狀，可能需要幾條區(qū)域指示線來(lái)在由兩條區(qū)域指示線所限定的每個(gè)所關(guān)注的子區(qū)域中，例 如在區(qū)域指示線32a和區(qū)域指示線32b之間的所關(guān)注的子區(qū)域或區(qū)域指示線32b和區(qū)域指 示線32c之間的所關(guān)注的子區(qū)域中，獲得良好的近似。 應(yīng)注意，在該應(yīng)用的意義上，參數(shù)化圖形不必是數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)式，但提供特定圖形 的基本形式也是可行的，該特定圖形可例如由適當(dāng)?shù)某朔ㄆ骼旎驂嚎s，以構(gòu)成對(duì)所關(guān)注 的區(qū)域中的物體特征的良好近似。 此外，用于擬合物體特征的參數(shù)化圖形可以是不同參數(shù)化圖形或基本形式的線性 或非線性組合，從而可近似各種各樣的非線性物體特征。在任何情況下，只使用檢測(cè)算法檢 測(cè)物體特征總是可行的，所以可檢測(cè)任何期望的物體特征。 在檢測(cè)到浮雕31的輪廓線之后，浮雕中或其邊緣處的位置可由光學(xué)儀器自動(dòng)測(cè) 量和掃描。 在下文中，關(guān)于圖12討論了概述前面描述的操作的工作流程圖。 在操作1205中，在用戶(hù)級(jí)上在數(shù)字圖像中限定兩條區(qū)域指示線。在操作1210中，
在高級(jí)上為在圖像坐標(biāo)系中的圖像處理限定所關(guān)注的區(qū)域。接著，在操作1215中，在操作
級(jí)上在所關(guān)注的限定的區(qū)域中檢測(cè)物體特征像素。 在操作1220中，選擇參數(shù)值的組合，以使用檢測(cè)到的物體特征像素獲得參數(shù)化圖 形，其是對(duì)物體特征的最佳擬合近似。隨后，在操作1225中，參數(shù)化圖形轉(zhuǎn)換成圖像(像 素)坐標(biāo)系，并可與參數(shù)化圖形上的測(cè)量光標(biāo)一起顯示。在操作1230中，該測(cè)量光標(biāo)接著 可沿著參數(shù)化圖形移動(dòng)以限定待測(cè)量的位置。 在操作1235中，選擇相應(yīng)于待測(cè)量的位置的圖像中的像素。根據(jù)該測(cè)量像素，可 接著在操作1240中計(jì)算儀器坐標(biāo)系中位置的水平角和垂直角。在操作1245中，透鏡裝置 810的光軸被調(diào)節(jié)在待測(cè)量的位置上。 —旦光軸被調(diào)節(jié)，就可在操作1250中測(cè)量到該位置的距離。根據(jù)該距離，如果需 要，可如上討論的再次計(jì)算該位置的新坐標(biāo)，即，新的水平角和垂直角，或可維持前面計(jì)算 出的水平角和垂直角。 在操作1255中，水平角、垂直角和距離的組合接著用于計(jì)算三維坐標(biāo)系中的位置 的三維坐標(biāo)，且所測(cè)量的位置可通過(guò)圖形覆蓋被顯示。最后在操作1260中，可輸入位置號(hào) 碼并可將位置存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)單元890中。 根據(jù)另一實(shí)施方式，可提供包括適合于使數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行以上操作的組合的指令
的程序，該數(shù)據(jù)處理器可包括在特征檢測(cè)裝置100或控制單元801中。 程序或其元素可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器例如光學(xué)儀器的存儲(chǔ)單元890中，并由處理器取回
用于執(zhí)行。 而且，可提供包括有程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可為有形的，例如磁盤(pán)或其它數(shù)據(jù)載體，或可由適合于電子、光學(xué)或任何其它類(lèi)型的傳輸?shù)男盘?hào)組成。計(jì)算機(jī)程 序產(chǎn)品可包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。 應(yīng)理解，這里描述的操作不是固有地與任何特定的儀器或裝置有關(guān)，并可由部件 的任何適當(dāng)?shù)慕M合實(shí)現(xiàn)。在圖1中所示且在上面詳細(xì)描述的特征檢測(cè)裝置和在圖8中所示 且在上面詳細(xì)描述的光學(xué)儀器構(gòu)成優(yōu)選實(shí)施方式，以執(zhí)行所述方法的操作。然而，這可以不 限于此。 對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明顯，可在本發(fā)明的儀器和方法中以及在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中進(jìn) 行各種修改和變化，而不偏離本發(fā)明的范圍或?qū)嵸|(zhì)。 關(guān)于特定的例子描述了本發(fā)明，這些例子意指在所有的方面是例證性的而不是限 制性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，硬件、軟件和固件的很多不同的組合應(yīng)適合于實(shí)踐本發(fā) 明。 而且，考慮到這里所公開(kāi)本發(fā)明的實(shí)踐和說(shuō)明書(shū)，本發(fā)明的其它實(shí)現(xiàn)對(duì)本領(lǐng)域技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)是明顯的。意指說(shuō)明書(shū)和例子僅僅是示例性的。為此，應(yīng)理解，發(fā)明的方面是少 于單個(gè)前面公開(kāi)的實(shí)現(xiàn)或配置的所有特征。因此，本發(fā)明的真正范圍和實(shí)質(zhì)由下面的權(quán)利 要求指示。
權(quán)利要求
一種特征檢測(cè)裝置，包括輸入單元，其用于接收至少兩條區(qū)域指示線，所述至少兩條區(qū)域指示線用于在數(shù)字圖像中限定包括物體的部分的所關(guān)注的區(qū)域；參數(shù)范圍限定單元，其用于限定待引入所述數(shù)字圖像中的參數(shù)化圖形的至少兩個(gè)參數(shù)的范圍，使得所述參數(shù)化圖形與至少一條區(qū)域指示線交叉；參數(shù)選擇單元，其用于從參數(shù)范圍選擇參數(shù)值的組合，使得所述參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)所關(guān)注的所述區(qū)域中的所述物體的物體特征的近似；以及輸出單元，其用于根據(jù)所述參數(shù)值的組合提供所述參數(shù)化圖形用于顯示在所述數(shù)字圖像中。
2. 如權(quán)利要求1所述的特征檢測(cè)裝置，其中所述輸入單元適合于接收識(shí)別所述參數(shù)化 圖形的信息，所述參數(shù)化圖形構(gòu)成多個(gè)可預(yù)先選擇的候選參數(shù)化圖像之一。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的特征檢測(cè)裝置，其中所述參數(shù)范圍限定單元適合于限定多 個(gè)不同參數(shù)化圖形的參數(shù)的范圍，使得每個(gè)所述參數(shù)化圖形與至少一條所述區(qū)域指示線交 叉。
4. 如權(quán)利要求1、2或3所述的特征檢測(cè)裝置，其中所述參數(shù)選擇單元適合于選擇所述 參數(shù)值的組合，以便所述參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)所關(guān)注的所述區(qū)域中的所述物體的所述物體特 征的最佳擬合近似。
5. 如權(quán)利要求1到4中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)裝置，其中所述參數(shù)范圍限定單元 適合于限定至少一個(gè)參數(shù)化圖形的所述至少兩個(gè)參數(shù)的子范圍，使得所述至少一個(gè)參數(shù)化 圖形與至少兩條區(qū)域指示線交叉。
6. 如權(quán)利要求1到5中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)裝置，其中所述輸入單元適合于接 收至少兩個(gè)指示點(diǎn)以限定區(qū)域指示線的端點(diǎn)。
7. 如權(quán)利要求1到5中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)裝置，其中所述至少兩條區(qū)域指示 線基于兩個(gè)指示點(diǎn)，所述區(qū)域指示線延伸通過(guò)所述指示點(diǎn)，使得所述區(qū)域指示線限定所關(guān) 注的基本上矩形的區(qū)域。
8. 如權(quán)利要求1到7中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)裝置，還包括 檢測(cè)單元，其用于通過(guò)使用檢測(cè)算法處理所關(guān)注的所述區(qū)域或由操作員選擇所關(guān)注的所述區(qū)域中的所述物體特征像素來(lái)獲得所關(guān)注的所述區(qū)域中的所述物體特征的物體特征像素。
9. 如權(quán)利要求8所述的特征檢測(cè)裝置，還包括計(jì)算單元，其用于根據(jù)所述物體特征的所獲得的物體特征像素來(lái)計(jì)算對(duì)所述物體特征 的近似。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的特征檢測(cè)裝置，還包括過(guò)濾單元，其用于從所述獲得的物體特征像素過(guò)濾出超過(guò)到所述參數(shù)化圖形的特定距離的物體特征像素；以及再次計(jì)算單元，其用于根據(jù)不包括超過(guò)所述特定距離的所述物體特征像素的所述獲得 的物體特征像素來(lái)再次計(jì)算對(duì)所述物體特征的近似。
11. 如權(quán)利要求1到10中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)裝置，其中根據(jù)所述選擇的參數(shù) 值的所述參數(shù)化圖形被重疊在顯示單元上的所述數(shù)字圖像中的所述物體特征上。
12. 如權(quán)利要求1到11中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)裝置，其中所述參數(shù)選擇單元適 合于從所述參數(shù)范圍選擇參數(shù)值的另一組合，使得第二參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)所關(guān)注的所述區(qū) 域中的第二物體特征的近似，且其中計(jì)算在所述兩個(gè)參數(shù)化圖形之間的中心線。
13. —種光學(xué)儀器，其包括根據(jù)權(quán)利要求1到12中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)裝置。
14. 如權(quán)利要求13所述的光學(xué)儀器，還包括第一控制元件，其用于在參數(shù)化圖形上限定測(cè)量像素，并采用待測(cè)量的物體的位置和 所述光學(xué)儀器之間的默認(rèn)距離將所述測(cè)量像素轉(zhuǎn)換成所述位置的坐標(biāo)的近似。
15. 如權(quán)利要求14所述的光學(xué)儀器，還包括透鏡裝置，其用于觀測(cè)所述物體； 定位單元，其用于相對(duì)于至少一個(gè)參考軸調(diào)節(jié)所述透鏡裝置的光軸；以及第二控制元件，其適合于指示所述定位單元將所述透鏡裝置的所述光軸調(diào)節(jié)到待測(cè)量 的所述位置上。
16. 如權(quán)利要求15所述的光學(xué)儀器，還包括距離測(cè)量單元，其用于沿著平行于所述透鏡裝置的所述光軸的所述距離測(cè)量單元的測(cè) 量軸測(cè)量到所述物體的距離，其中所述第二控制元件適合于指示所述距離測(cè)量單元測(cè)量到待測(cè)量的所述位置的距離，以及所述第一控制元件還適合于根據(jù)所測(cè)量的距離再次計(jì)算所述位置的坐標(biāo)。
17. 如權(quán)利要求15或16所述的光學(xué)儀器，還包括攝像機(jī)，其與所述透鏡裝置的所述光軸對(duì)準(zhǔn)，用于獲得包括所述物體的部分的所關(guān)注 的所述區(qū)域的圖像。
18. —種特征檢測(cè)方法，包括接收至少兩條區(qū)域指示線，所述至少兩條區(qū)域指示線用于在數(shù)字圖像中限定包括物體 的部分的所關(guān)注的區(qū)域；限定待引入所述數(shù)字圖像中的參數(shù)化圖形的至少兩個(gè)參數(shù)的范圍，使得所述參數(shù)化圖 形與至少一條所述區(qū)域指示線交叉；從參數(shù)范圍選擇參數(shù)值的組合，使得所述參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)所關(guān)注的所述區(qū)域中的所 述物體的物體特征的近似；以及根據(jù)所述參數(shù)值的組合提供所述參數(shù)化圖形用于顯示在所述數(shù)字圖像中。
19. 如權(quán)利要求18所述的特征檢測(cè)方法，還包括接收識(shí)別所述參數(shù)化圖形的信息，所述參數(shù)化圖形構(gòu)成多個(gè)可預(yù)先選擇的候選參數(shù)化 圖像之一。
20. 如權(quán)利要求18或19所述的特征檢測(cè)方法，還包括限定多個(gè)不同參數(shù)化圖形的參數(shù)的范圍，使得每個(gè)所述參數(shù)化圖形與至少一條所述區(qū) 域指示線交叉。
21. 如權(quán)利要求18、 19或20所述的特征檢測(cè)方法，還包括選擇參數(shù)值的所述組合，以便所述參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)所關(guān)注的所述區(qū)域中的所述物體 的所述物體特征的最佳擬合近似。
22. 如權(quán)利要求18到21中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)方法，還包括 限定至少一個(gè)參數(shù)化圖形的所述至少兩個(gè)參數(shù)的子范圍，使得所述至少一個(gè)參數(shù)化圖形與至少兩條區(qū)域指示線交叉。
23. 如權(quán)利要求18到22中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)方法，還包括接收至少兩個(gè)指 示點(diǎn)以限定區(qū)域指示線的端點(diǎn)。
24. 如權(quán)利要求1到22中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)方法，其中所述至少兩條區(qū)域指 示線基于兩個(gè)指示點(diǎn)，所述區(qū)域指示線延伸通過(guò)所述指示點(diǎn)，使得所述區(qū)域指示線限定所 關(guān)注的基本上矩形的區(qū)域。
25. 如權(quán)利要求18到24中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)方法，還包括 通過(guò)使用檢測(cè)算法處理所關(guān)注的所述區(qū)域或由操作員選擇所關(guān)注的所述區(qū)域中的所述物體特征像素來(lái)獲得所關(guān)注的所述區(qū)域中的所述物體特征的物體特征像素。
26. 如權(quán)利要求25所述的特征檢測(cè)方法，還包括根據(jù)所述物體特征的所獲得的物體特征像素來(lái)計(jì)算對(duì)所述物體特征的近似。
27. 如權(quán)利要求25或26所述的特征檢測(cè)方法，還包括從所述獲得的物體特征像素過(guò)濾出超過(guò)到所述參數(shù)化圖形的特定距離的物體特征像 素；以及根據(jù)不包括超過(guò)所述特定距離的所述物體特征像素的所述獲得的物體特征像素來(lái)再 次計(jì)算對(duì)所述物體特征的近似。
28. 如權(quán)利要求18到27中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)方法，其中根據(jù)所述選擇的參數(shù)值的所述參數(shù)化圖形被重疊在顯示單元上的所述數(shù)字圖像中的所述物體特征上。
29. 如權(quán)利要求18到28中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)裝置，還包括 從所述參數(shù)范圍選擇參數(shù)值的另一組合，使得第二參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)所關(guān)注的所述區(qū)域中的第二物體特征的近似，并計(jì)算在所述兩個(gè)參數(shù)化圖形之間的中心線。
30. 根據(jù)權(quán)利要求18到29中的至少一項(xiàng)所述的特征檢測(cè)方法，還包括 在所述參數(shù)化圖形上限定測(cè)量像素；以及采用到待測(cè)量的物體的位置的默認(rèn)距離將所述測(cè)量像素轉(zhuǎn)換成所述位置的坐標(biāo)的近似。
31. 如權(quán)利要求30所述的特征檢測(cè)方法，還包括 使用透鏡裝置觀測(cè)所述物體；以及 將所述透鏡裝置的光軸調(diào)節(jié)到待測(cè)量的所述位置上。
32. 如權(quán)利要求31所述的特征檢測(cè)方法，還包括 沿著測(cè)量軸測(cè)量到待測(cè)量的所述位置的距離，以及 根據(jù)所測(cè)量的距離再次計(jì)算所述位置的坐標(biāo)。
33. 如權(quán)利要求30、31或32所述的特征檢測(cè)方法，還包括獲得包括所述物體的部分 的所關(guān)注的所述區(qū)域的圖像。
34. —種程序，其包括適合于使數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行如權(quán)利要求18-33中的至少一項(xiàng)所 述的方法的指令。
35. —種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含有程序，其中所述程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求 18-33中的至少一項(xiàng)所述的方法。
36. —種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括根據(jù)權(quán)利要求35所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于根據(jù)參數(shù)值的選定組合在所關(guān)注的限定區(qū)域內(nèi)獲得參數(shù)化圖形的特征檢測(cè)裝置和方法，減小了所需的輸入和處理時(shí)間，該參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)物體特征的近似。特征檢測(cè)裝置包括輸入單元，其用于接收用于在數(shù)字圖像中限定所關(guān)注的區(qū)域的至少兩條區(qū)域指示線；參數(shù)范圍限定單元，其用于限定參數(shù)化圖形的至少兩個(gè)參數(shù)的范圍，使得參數(shù)化圖形與至少一條區(qū)域指示線交叉；參數(shù)選擇單元，其用于從參數(shù)范圍選擇參數(shù)值的組合，使得參數(shù)化圖形構(gòu)成對(duì)所關(guān)注的區(qū)域中的物體的物體特征的近似；以及輸出單元，其用于根據(jù)參數(shù)值的所述組合提供參數(shù)化圖形用于顯示在數(shù)字圖像中。
文檔編號(hào)G01C11/02GK101720476SQ200780053606
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者B·斯萬(wàn), N·梅恩, T·克盧達(dá)斯 申請(qǐng)人:特里伯耶拿有限公司