專利名稱：測(cè)量裝置和自動(dòng)跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量裝置。特別地，本發(fā)明涉及具有跟蹤功能的測(cè)量裝置并且還涉及 通過使用所述測(cè)量裝置的自動(dòng)跟蹤方法。
背景技術(shù)：
在過去，具有跟蹤功能的測(cè)量裝置已經(jīng)為人所知，所述測(cè)量裝置可以測(cè)量距離、水 平角度和垂直角度。這種類型的測(cè)量裝置被如此設(shè)計(jì)通過被提供在所述測(cè)量裝置上的瞄 準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，諸如隅角棱鏡的對(duì)象反射體(目標(biāo))被瞄準(zhǔn)，從所述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡投射跟蹤光，并 且接收和檢測(cè)來自所述目標(biāo)的反射光。當(dāng)所述目標(biāo)移動(dòng)時(shí)，來自所述目標(biāo)的反射光的檢測(cè) 位置和瞄準(zhǔn)中心之間的偏差被標(biāo)識(shí)，并且基于該偏差來調(diào)整瞄準(zhǔn)方向，從而自動(dòng)地跟蹤所 述目標(biāo)。通常，在具有跟蹤功能的這種類型的測(cè)量裝置中，在測(cè)量裝置側(cè)不指派操作員。所 述目標(biāo)被測(cè)量操作員支撐，或者所述目標(biāo)被安裝在諸如推土機(jī)的施工機(jī)器上。對(duì)應(yīng)于所述 測(cè)量操作的進(jìn)程，所述目標(biāo)被移動(dòng)，并且所述測(cè)量裝置跟蹤所述移動(dòng)的目標(biāo)。然而，在所述目標(biāo)的移動(dòng)速度超過所述測(cè)量裝置的跟隨速度并且所述目標(biāo)可能偏 離于所述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)的情況下，或者在來自諸如窗玻璃的反射對(duì)象的反射光可能進(jìn) 入所述測(cè)量裝置的情況下，或者在目標(biāo)經(jīng)過彼此并且來自兩個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的反射光可能進(jìn) 入所述測(cè)量裝置的情況下，或者在諸如汽車的對(duì)象可能經(jīng)過所述目標(biāo)前面并且可能攔截所 述反射光的情況下，所述測(cè)量裝置可能錯(cuò)過所述目標(biāo)或者可能錯(cuò)誤地辨認(rèn)所述目標(biāo)并且可 能不能夠跟蹤所述目標(biāo)，從而自動(dòng)跟蹤可能被中斷。這是因?yàn)橥ǔＫ褂玫乃雒闇?zhǔn)望遠(yuǎn)鏡具有大約1°那么小的視場(chǎng)角(視場(chǎng)的角 度)并且用于自動(dòng)跟蹤的檢測(cè)所述反射的檢測(cè)范圍很小。當(dāng)跟蹤操作被中斷時(shí)，所述測(cè)量裝置啟動(dòng)操作以搜索所述目標(biāo)。在所述搜索操作 中，所述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡在垂直方向上和從左到右方向上的預(yù)先確定的范圍內(nèi)被旋轉(zhuǎn)，用于在 投射跟蹤光的同時(shí)進(jìn)行掃描，從而所述目標(biāo)被檢測(cè)。所述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)角(視場(chǎng)的角度)為大約1°那么小。為了重新檢測(cè)所述 目標(biāo)，具有掃描的更精細(xì)間距并且增加掃描操作的數(shù)量是必要的。因此，當(dāng)所述跟蹤操作被 中斷時(shí)，在所述目標(biāo)可以再次被檢測(cè)并且所述跟蹤可以被啟動(dòng)之前需要相對(duì)長的時(shí)間。另 外，在由障礙物引起的光路中斷可能頻繁發(fā)生的工作條件下，如下問題可能出現(xiàn)即所述測(cè) 量的工作效率被極大地降低。同樣地，在所述目標(biāo)大范圍地偏離所述望遠(yuǎn)鏡的所述視場(chǎng)的情況下，所述目標(biāo)可 能不被再次檢測(cè)，并且所述測(cè)量操作本身可能被停止。在JP-A-7-198383、JP-A-2000-346645 和 JP-A-2004-170354 的每個(gè)中都公開了所 述具有跟蹤功能的測(cè)量裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供具有跟蹤功能的測(cè)量裝置，通過該測(cè)量裝置有可能在對(duì)象反 射體在視野中被錯(cuò)過時(shí)快速地重新檢測(cè)所述對(duì)象反射體，減少所述自動(dòng)跟蹤的恢復(fù)之前的 時(shí)間并且提高所述測(cè)量操作的效率。為了達(dá)到上述目標(biāo)，本發(fā)明提供了一種測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括用于投射激 光光束并用于接收來自由支撐部件所支撐的目標(biāo)的反射光的第一攝像單元、用于獲取包括 所述目標(biāo)的圖像并且具有比所述第一攝像單元的視場(chǎng)角更寬的視場(chǎng)角的第二攝像單元、用 于分別在水平方向上和在垂直方向上移動(dòng)所述第一攝像單元和所述第二攝像單元的瞄準(zhǔn) 方向的驅(qū)動(dòng)單元、用于處理由所述第一攝像單元和由所述第二攝像單元得到的圖像的圖像 處理單元、以及用于控制所述驅(qū)動(dòng)單元以便所述第一攝像單元和所述第二攝像單元基于由 所述第一攝像單元得到的圖像的所述圖像處理以及基于由所述第二攝像單元得到的圖像 的所述圖像處理而被指向所述目標(biāo)的控制運(yùn)算單元，其中對(duì)所述第一攝像單元的圖像的圖 像處理是光點(diǎn)檢測(cè)處理以從所述目標(biāo)獲得光點(diǎn)，其中對(duì)所述第二攝像單元的圖像的圖像處 理是與根據(jù)所述支撐部件的圖像建立的模板圖像的圖像匹配，以及其中所述控制運(yùn)算單元 控制所述驅(qū)動(dòng)單元以便基于所述光點(diǎn)檢測(cè)處理的結(jié)果或者所述圖像匹配的結(jié)果來執(zhí)行所 述目標(biāo)的跟蹤。同樣地，本發(fā)明提供如上所述的測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括用于從光源接收光的 第一攝像單元，該光源是安裝在支撐部件上的目標(biāo)，用于獲取包括所述目標(biāo)的圖像并且具有 比所述第一攝像單元的視場(chǎng)角寬的視場(chǎng)角的第二攝像單元、用于分別在水平方向上和在垂直 方向上移動(dòng)所述第一攝像單元和所述第二攝像單元的瞄準(zhǔn)方向的驅(qū)動(dòng)單元、用于執(zhí)行由所述 第一攝像單元和由所述第二攝像單元拍攝的圖像的圖像處理的圖像處理單元、以及用于控制 所述驅(qū)動(dòng)單元以便所述第一攝像單元和所述第二攝像單元基于由所述第一攝像單元得到的 圖像的圖像處理以及基于由所述第二攝像單元得到的圖像的圖像處理而被指向所述目標(biāo)的 控制運(yùn)算單元，其中對(duì)所述第一攝像單元的圖像的圖像處理是光點(diǎn)檢測(cè)處理以從所述目標(biāo)獲 得光點(diǎn)，其中對(duì)所述第二攝像單元的圖像的圖像處理是與根據(jù)所述支撐部件的圖像建立的模 板圖像的圖像匹配，以及其中所述控制運(yùn)算單元控制所述驅(qū)動(dòng)單元以便基于所述光點(diǎn)檢測(cè)處 理的結(jié)果或者所述圖像匹配的結(jié)果中的任何一個(gè)來執(zhí)行所述目標(biāo)的跟蹤。另外，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量裝置，其中在所述光點(diǎn)檢測(cè)處理和圖像匹配 的結(jié)果中所述光點(diǎn)檢測(cè)處理的結(jié)果被獲得的情況下，所述控制運(yùn)算單元基于所述光點(diǎn)檢測(cè) 處理的結(jié)果來控制跟蹤。同樣地，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量裝置，其中在所述光點(diǎn)檢測(cè) 處理和所述圖像匹配的結(jié)果中所述光點(diǎn)檢測(cè)處理的結(jié)果沒有被獲得而所述圖像匹配的結(jié) 果被獲得的情況下，所述控制運(yùn)算單元基于所述圖像匹配的結(jié)果來控制跟蹤。另外，本發(fā)明 提供了如上所述的測(cè)量裝置，其中所述模板圖像是所述被建立的對(duì)象圖像的一部分，以便 至少兩個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)被包括，其中從由所述第二攝像單元獲取的圖像中提取所述支撐部 件的對(duì)象圖像并且進(jìn)一步從所述對(duì)象圖像中提取所述特征點(diǎn)。同樣地，本發(fā)明提供了如上 所述的測(cè)量裝置，其中響應(yīng)于所述測(cè)量的距離的變化而更新所述模板圖像。另外，本發(fā)明 提供了如上所述的測(cè)量裝置，其中在從光點(diǎn)檢測(cè)處理中和從所述圖像匹配中兩個(gè)結(jié)果都沒 有被得到的情況下，所述控制運(yùn)算單元控制使得驅(qū)動(dòng)單元被停止，通過所述第二攝像單元 獲取靜止圖像，并且在所述靜止圖像和所述模板圖像之間對(duì)靜止圖像的整個(gè)范圍執(zhí)行圖像
5匹配，以及所述控制運(yùn)算單元基于所述圖像匹配的結(jié)果從所述靜止圖像獲得所述目標(biāo)的位 置。同樣地，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量裝置，其中在通過所述圖像匹配檢測(cè)到多個(gè)候選 點(diǎn)的情況下，所述控制運(yùn)算單元判斷是否可以從所述候選點(diǎn)中獲得來自所述目標(biāo)的光點(diǎn)， 并且判斷獲得光點(diǎn)的位置是否為所述目標(biāo)的位置。另外，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量裝 置，其中所述第二攝像單元可以拍攝低放大率的圖像和高放大率的圖像，并且可以根據(jù)所 述測(cè)量的距離來選擇低放大率圖像拍攝和高放大率圖像拍攝。同樣地，本發(fā)明提供了如上 所述的測(cè)量裝置，其中所述控制運(yùn)算單元基于所述圖像匹配來執(zhí)行跟蹤、基于所述圖像匹 配來檢測(cè)所述目標(biāo)的光點(diǎn)、以及基于所述光點(diǎn)檢測(cè)恢復(fù)到所述跟蹤操作。另外，本發(fā)明提供了自動(dòng)跟蹤方法，所述方法包括用于投射激光光束和用于檢測(cè) 來自目標(biāo)的光點(diǎn)的光點(diǎn)檢測(cè)步驟、用于得到目標(biāo)的圖像和支撐所述目標(biāo)的支撐部件的圖 像的步驟、以及用于基于所述被拍攝的圖像通過圖像匹配檢測(cè)所述支撐部件的圖像匹配步 驟，其中所述光點(diǎn)檢測(cè)步驟、用于得到目標(biāo)的圖像和支撐所述目標(biāo)的支撐部件的圖像的步 驟以及圖像匹配步驟被并行地執(zhí)行，并且當(dāng)基于所述光點(diǎn)檢測(cè)步驟的檢測(cè)結(jié)果執(zhí)行跟蹤 時(shí)，在通過光點(diǎn)檢測(cè)步驟中的檢測(cè)沒有獲得足夠結(jié)果的情況下，基于所述圖像匹配步驟執(zhí) 行跟蹤操作。同樣地，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)跟蹤方法，其中當(dāng)基于所述圖像匹配步 驟執(zhí)行跟蹤時(shí)，根據(jù)所述圖像匹配來檢測(cè)所述目標(biāo)，并且恢復(fù)基于光點(diǎn)檢測(cè)的跟蹤操作。另 外，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)跟蹤方法，其中所述光點(diǎn)檢測(cè)步驟投射激光光束并且檢 測(cè)來自所述目標(biāo)的反射光。同樣地，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)跟蹤方法，其中在所述光 點(diǎn)檢測(cè)步驟中，所述目標(biāo)是光源，并且從所述光源發(fā)射的光被檢測(cè)。本發(fā)明提供了測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括用于投射激光光束和用于從由支撐部 件所支撐的目標(biāo)接收反射光的第一攝像單元、用于獲取包括所述目標(biāo)的圖像并且具有比所 述第一攝像單元的視場(chǎng)角寬的視場(chǎng)角的第二攝像單元、用于分別在水平方向上和在垂直方 向上移動(dòng)所述第一攝像單元和所述第二攝像單元的瞄準(zhǔn)方向的驅(qū)動(dòng)單元、用于處理由所述 第一攝像單元和由所述第二攝像單元得到的圖像的圖像處理單元、以及用于控制所述驅(qū)動(dòng) 單元以便所述第一攝像單元和所述第二攝像單元基于由所述第一攝像單元得到的圖像的 圖像處理以及基于由所述第二攝像單元得到的圖像的圖像處理而被指向所述目標(biāo)的控制 運(yùn)算單元，其中對(duì)所述第一攝像單元的圖像的圖像處理是光點(diǎn)檢測(cè)處理以從所述目標(biāo)獲得 光點(diǎn)，其中對(duì)所述第二攝像單元的圖像的圖像處理是與根據(jù)所述支撐部件的圖像建立的模 板圖像的圖像匹配，以及其中所述控制運(yùn)算單元控制所述驅(qū)動(dòng)單元以便基于所述光點(diǎn)檢測(cè) 處理的結(jié)果或者所述圖像匹配的結(jié)果來執(zhí)行所述目標(biāo)的跟蹤。作為結(jié)果，甚至在不可能根 據(jù)來自所述目標(biāo)的光點(diǎn)執(zhí)行所述跟蹤操作時(shí)，所述跟蹤不被中斷，并且有可能避免麻煩的 過程(諸如跟蹤的重新設(shè)置)。同樣地，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括用于接收來自光 源的光的第一攝像單元，該光源是安裝在支撐部件上的目標(biāo)，用于獲取包括所述目標(biāo)的圖 像并且具有比所述第一攝像單元的視場(chǎng)角寬的視場(chǎng)角的第二攝像單元、用于分別在水平方 向上和在垂直方向上移動(dòng)所述第一攝像單元和所述第二攝像單元的瞄準(zhǔn)方向的驅(qū)動(dòng)單元、 用于執(zhí)行由所述第一攝像單元和由所述第二攝像單元拍攝的圖像的圖像處理的圖像處理 單元、以及用于控制所述驅(qū)動(dòng)單元以便所述第一攝像單元和所述第二攝像單元基于由所述 第一攝像單元得到的圖像的圖像處理以及基于由所述第二攝像單元得到的圖像的圖像處
6理而被指向所述目標(biāo)的控制運(yùn)算單元，其中對(duì)所述第一攝像單元的圖像的圖像處理是光點(diǎn) 檢測(cè)處理以從所述目標(biāo)獲得光點(diǎn)，其中對(duì)所述第二攝像單元的圖像的圖像處理是與根據(jù)所 述支撐部件的圖像建立的模板圖像的圖像匹配，以及其中所述控制運(yùn)算單元控制所述驅(qū)動(dòng) 單元以便基于所述光點(diǎn)檢測(cè)處理的結(jié)果或者所述圖像匹配的結(jié)果中的任何一個(gè)來執(zhí)行所 述目標(biāo)的跟蹤。作為結(jié)果，甚至在不可能根據(jù)來自所述目標(biāo)的光點(diǎn)執(zhí)行所述跟蹤操作時(shí)，所 述跟蹤不被中斷，并且有可能避免麻煩的過程(諸如跟蹤的重新設(shè)置)。另外，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量裝置，其中在所述光點(diǎn)檢測(cè)處理和所述圖像 匹配的結(jié)果中所述光點(diǎn)檢測(cè)處理的結(jié)果被獲得的情況下，所述控制運(yùn)算單元基于所述光點(diǎn) 檢測(cè)處理的結(jié)果來控制跟蹤。同樣地，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量裝置，其中在所述光點(diǎn) 檢測(cè)處理和所述圖像匹配的結(jié)果中所述光點(diǎn)檢測(cè)處理的結(jié)果沒有被獲得而所述圖像匹配 的結(jié)果被獲得的情況下，所述控制運(yùn)算單元基于所述圖像匹配的結(jié)果來控制跟蹤。作為結(jié) 果，甚至在不可能根據(jù)來自所述目標(biāo)的光點(diǎn)執(zhí)行所述跟蹤操作時(shí)，所述跟蹤不被中斷，并且 有可能避免麻煩的過程(諸如跟蹤的重新設(shè)置)。另外，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量裝置，其中所述模板圖像是被建立的所述對(duì) 象圖像的一部分，以便至少兩個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)被包括，其中從由所述第二攝像單元獲取的 圖像中提取所述支撐部件的對(duì)象圖像并且進(jìn)一步從所述對(duì)象圖像中提取特征點(diǎn)。作為結(jié) 果，有可能縮小用于匹配的范圍，并且減小用于數(shù)據(jù)處理的負(fù)擔(dān)以及實(shí)時(shí)地執(zhí)行操作。同樣 地，因?yàn)橹辽賰蓚€(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)被包括，所以匹配處理的精確度可以被提高。同樣地，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量裝置，其中響應(yīng)于所述測(cè)量的距離的變化 而更新所述模板圖像。作為結(jié)果，有可能根據(jù)所述測(cè)量條件的變化用高的精確度來執(zhí)行所 述圖像匹配。另外，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量裝置，其中在從所述光點(diǎn)檢測(cè)處理中和從所 述圖像匹配中兩個(gè)結(jié)果都沒有被得到的情況下，所述控制運(yùn)算單元控制使得所述驅(qū)動(dòng)單元 被停止，通過所述第二攝像單元獲取靜止圖像，并且在靜止圖像和模板圖像之間對(duì)靜止圖 像的整個(gè)范圍執(zhí)行圖像匹配，以及所述控制運(yùn)算單元基于圖像匹配的結(jié)果從所述靜止圖像 獲得所述目標(biāo)的位置。作為結(jié)果，甚至在不可能執(zhí)行所述跟蹤操作時(shí)，可以在大范圍中搜索 所述目標(biāo)，并且有可能恢復(fù)到所述快速跟蹤操作。同樣地，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量裝置，其中在通過所述圖像匹配檢測(cè)到多 個(gè)候選點(diǎn)的情況下，所述控制運(yùn)算單元判斷是否可以從所述候選點(diǎn)中獲得來自所述目標(biāo)的 光點(diǎn)，并且判斷獲得所述光點(diǎn)的位置是否為所述目標(biāo)的位置。作為結(jié)果，有可能提高所述目 標(biāo)檢測(cè)的效率。另外，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量裝置，其中所述第二攝像單元可以拍攝低放 大率的圖像和高放大率的圖像，并且可以根據(jù)所述測(cè)量的距離來選擇低放大率圖像拍攝和 高放大率圖像拍攝。作為結(jié)果，足夠的對(duì)象圖像可以被獲取而不管其在較短的距離中還是 在較長的距離中，并且圖像跟蹤可以在適當(dāng)?shù)臈l件下被執(zhí)行。同樣地，本發(fā)明提供了如上所述的測(cè)量，其中所述控制運(yùn)算單元基于所述圖像匹 配執(zhí)行跟蹤、基于所述圖像匹配檢測(cè)所述目標(biāo)的光點(diǎn)、以及基于所述光點(diǎn)的檢測(cè)恢復(fù)到所 述跟蹤操作。作為結(jié)果，搜索所述目標(biāo)的范圍可能很小，并且有可能快速地恢復(fù)到所述跟蹤 操作。
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另外，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)跟蹤方法，所述方法包括用于投射激光光束 和用于檢測(cè)來自目標(biāo)的光點(diǎn)的光點(diǎn)檢測(cè)步驟、用于得到目標(biāo)的圖像和支撐所述目標(biāo)的支撐 部件的圖像的步驟、以及用于基于所述被拍攝的圖像通過圖像匹配檢測(cè)所述支撐部件的圖 像匹配步驟，其中所述光點(diǎn)檢測(cè)步驟、用于得到目標(biāo)的圖像和支撐所述目標(biāo)的支撐部件的 圖像的步驟以及圖像匹配步驟被并行地執(zhí)行，并且當(dāng)基于所述光點(diǎn)檢測(cè)步驟的檢測(cè)結(jié)果執(zhí) 行跟蹤時(shí)，在通過所述光點(diǎn)檢測(cè)處理中的檢測(cè)沒有獲得足夠結(jié)果的情況下，基于所述圖像 匹配步驟執(zhí)行跟蹤操作。作為結(jié)果，甚至在不可能根據(jù)來自所述目標(biāo)的光點(diǎn)執(zhí)行所述跟蹤 操作時(shí)，所述跟蹤不被中斷，并且有可能避免麻煩的過程(諸如跟蹤的重新設(shè)置)。同樣地，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)跟蹤方法，其中當(dāng)基于所述圖像匹配步驟 執(zhí)行跟蹤時(shí)，根據(jù)所述圖像匹配檢測(cè)所述目標(biāo)，并且基于光點(diǎn)檢測(cè)恢復(fù)所述跟蹤操作。作為 結(jié)果，有可能以高效率執(zhí)行操作而不用基于所述目標(biāo)中斷所述測(cè)量操作。


圖1是測(cè)量裝置的例子的透視圖，本發(fā)明在其中被實(shí)現(xiàn)。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的測(cè)量裝置的示意性框圖。圖3示出了用于解釋本發(fā)明的實(shí)施例中的跟蹤操作的圖解說明。圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施例中的操作的流程圖。圖5是本發(fā)明的實(shí)施例中的激光跟蹤的流程圖。圖6是本發(fā)明的實(shí)施例中的圖像跟蹤的流程圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，將在下文中對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例給予說明。圖1和圖2各表示測(cè)量裝置1，在其中本發(fā)明被實(shí)現(xiàn)。舉例來說，所使用的測(cè)量裝 置1為全站儀(total station)。脈沖激光光束被投射向測(cè)量點(diǎn)。通過接收和檢測(cè)來自測(cè) 量點(diǎn)的脈沖反射光，為每個(gè)脈沖確定到測(cè)量點(diǎn)的距離。距離測(cè)量的結(jié)果被平均，并且以高精 確度測(cè)量距離。如圖1所示，測(cè)量裝置1主要包含安裝在三腳架(未示出)上的水準(zhǔn)測(cè)量單元2、 在水準(zhǔn)測(cè)量單元2上提供的基座單元3、圍繞基座單元3上的垂直軸可旋轉(zhuǎn)地被提供的托架 單元4、以及圍繞托架單元4上的水平軸可旋轉(zhuǎn)地被提供的望遠(yuǎn)鏡單元5。托架單元4具有顯示單元6以及操作輸入單元7。望遠(yuǎn)鏡單元5包含用于瞄準(zhǔn)要 被測(cè)量的對(duì)象的第一望遠(yuǎn)鏡8以及第一攝像單元11 (將在后面被說明)和第三攝像單元 13(將在后面被說明)，其每個(gè)都被用于經(jīng)第一望遠(yuǎn)鏡8的光學(xué)系統(tǒng)在瞄準(zhǔn)方向上獲取圖 像。望遠(yuǎn)鏡單元5還被配備有第二望遠(yuǎn)鏡9，該第二望遠(yuǎn)鏡9具有比第一望遠(yuǎn)鏡8低的 放大率和比第一望遠(yuǎn)鏡8大的視場(chǎng)并且被配備有第二攝像單元12 (將在后面被說明)，該第 二攝像單元12可以經(jīng)第二望遠(yuǎn)鏡9的光學(xué)系統(tǒng)在瞄準(zhǔn)方向上或者大體上在瞄準(zhǔn)方向上獲 取具有大角度的圖像并且可以拍攝大角度圖像。第一望遠(yuǎn)鏡8具有例如1°的視場(chǎng)角，并且第二望遠(yuǎn)鏡9具有例如15°到30°的 視場(chǎng)角。第一望遠(yuǎn)鏡8具有與第二望遠(yuǎn)鏡9的光軸不同的光軸。這兩個(gè)光軸之間的距離已
8經(jīng)知道，并且第二望遠(yuǎn)鏡9和第一望遠(yuǎn)鏡8之間瞄準(zhǔn)方向的偏差可以通過校準(zhǔn)來調(diào)整。第三攝像單元13被用于通過第一望遠(yuǎn)鏡8來獲取要被測(cè)量的對(duì)象(目標(biāo))的圖 像并且可以拍攝被要求為圍繞第一望遠(yuǎn)鏡8的光軸(瞄準(zhǔn)光軸)的范圍的圖像。第一攝像 單元11在光路徑上被提供，通過劃分第一望遠(yuǎn)鏡8的光路徑來獲得該光路徑，并且圖像可 以在與第一望遠(yuǎn)鏡8的視場(chǎng)角相等的范圍中被拍攝，舉例來說例如具有1°視場(chǎng)角的范圍。 基于通過第一攝像單元11所獲取的圖像，跟蹤操作被執(zhí)行。第二攝像單元12和第三攝像單元12中的每一個(gè)拍攝包括目標(biāo)以及對(duì)象或者支撐 目標(biāo)的人的大范圍圖像。照相機(jī)(例如數(shù)碼照相機(jī))被用作第一攝像單元11、第二攝像單元12和第三攝像 單元13中的每一個(gè)，其將被拍攝的圖像作為數(shù)字圖像信號(hào)輸出。作為像素集合的CCD、CM0S 等等被用作第一攝像單元11、第二攝像單元12和第三攝像單元13的每一個(gè)中的光檢測(cè)元 件，使得被接收和檢測(cè)的像素的位置可以被標(biāo)識(shí)并且可以從被檢測(cè)的像素的位置獲得視場(chǎng) 角。優(yōu)選的是由第二攝像單元12和第三攝像單元13中的每一個(gè)得到的圖像是彩色圖像。現(xiàn)在參考圖2，將對(duì)測(cè)量裝置1的基本布置給予說明。望遠(yuǎn)鏡單元5具有內(nèi)置的距離測(cè)量單元14，其與第一望遠(yuǎn)鏡8共享一樣的光學(xué)系 統(tǒng)。距離測(cè)量單元14投射用于距離測(cè)量的光，并且通過接收和檢測(cè)來自要被測(cè)量的對(duì)象的 反射光來執(zhí)行電光學(xué)(electro-optical)距離測(cè)量。距離測(cè)量單元14可以被轉(zhuǎn)換為兩個(gè)測(cè)量模式在要被測(cè)量的對(duì)象是棱鏡的情況 下為棱鏡測(cè)量模式，以及在要被測(cè)量的對(duì)象不是棱鏡的情況下為非棱鏡測(cè)量模式。用于在水平方向上旋轉(zhuǎn)托架單元4的水平驅(qū)動(dòng)單元15在托架單元14上被提供。 同樣地，水平角度測(cè)量單元16被提供，其檢測(cè)托架單元4相對(duì)于基座單元3的水平旋轉(zhuǎn)角 度，并且檢測(cè)瞄準(zhǔn)方向上的水平角度。在托架單元4上，垂直驅(qū)動(dòng)單元17被提供，其圍繞水 平軸轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡單元5，以及垂直角度測(cè)量單元18被提供，其檢測(cè)望遠(yuǎn)鏡單元5的垂直角度 并且測(cè)量瞄準(zhǔn)方向上的垂直角度?？刂蒲b置21被并入托架單元4中?？刂蒲b置21控制水平驅(qū)動(dòng)單元15和垂直驅(qū) 動(dòng)單元17的驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)托架單元4和望遠(yuǎn)鏡單元5并且在所要求的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡單元 5。同樣地，控制裝置21在預(yù)先確定的范圍上掃描。另外，控制裝置21控制第一望遠(yuǎn)鏡8 和第二望遠(yuǎn)鏡9的轉(zhuǎn)換并且還控制第一攝像單元11、第二攝像單元12和第三攝像單元13 的轉(zhuǎn)換。接著，控制裝置21以所要求的放大率獲取圖像，并且還控制距離測(cè)量單元14，距離 測(cè)量單元14測(cè)量到預(yù)先確定的測(cè)量點(diǎn)的距離?？刂蒲b置21包含控制運(yùn)算單元22、存儲(chǔ)單元23、圖像處理單元24、被拍攝圖像選 擇單元25、圖像存儲(chǔ)單元26、模板設(shè)置單元27、匹配處理單元28、顯示單元6、操作輸入單元
7等等。各種類型的程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元23中。這些程序包括用于測(cè)量所需要的計(jì)算程 序、用于執(zhí)行第一圖像處理的圖像處理程序(將在后面被說明)、用于從被處理的圖像中選 擇測(cè)量點(diǎn)(來自鏡面的反射光在其處被檢測(cè)的點(diǎn))、用于實(shí)現(xiàn)到被選擇的測(cè)量點(diǎn)(目標(biāo))的 距離測(cè)量和用于跟蹤測(cè)量點(diǎn)的程序序列，以及用于在測(cè)量被啟動(dòng)時(shí)搜索目標(biāo)并且還用于在 目標(biāo)被錯(cuò)過時(shí)搜索目標(biāo)的搜索程序。另外，圖像處理程序執(zhí)行第二圖像處理(將在后面被說明)、從被處理的圖像中提取要被測(cè)量的對(duì)象(對(duì)象)、選擇被提取的圖像的特征部分、以及將特征部分建立為模板。 同樣地，隨后的程序被存儲(chǔ)用于基于模板搜索要被測(cè)量的對(duì)象的搜索程序、以及用于當(dāng)要 被測(cè)量的對(duì)象被辨認(rèn)為對(duì)象時(shí)在非棱鏡測(cè)量模式中執(zhí)行距離測(cè)量的程序。通過距離測(cè)量單元14、通過水平角度測(cè)量單元16以及通過垂直角度測(cè)量單元18 的測(cè)量結(jié)果被輸入到控制運(yùn)算單元22，并且由控制運(yùn)算單元22測(cè)量距離、垂直角度以及水 平角度。測(cè)量結(jié)果經(jīng)控制運(yùn)算單元22被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元23中并且被顯示在顯示單元6上。通過被拍攝圖像選擇單元25來選擇第一攝像單元11、第二攝像單元12和第三攝 像單元13并且由第一攝像單元11、第二攝像單元12和第三攝像單元13拍攝以及由被拍 攝選擇單元25選擇的圖像被分別存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)單元26中并且被適當(dāng)?shù)仫@示在顯示單元 上。圖像處理單元24檢測(cè)從存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)單元26中的圖像接收的反射光(光點(diǎn))， 例如在第一攝像單元11處被獲取的圖像(即為跟蹤目的而被獲取的圖像)，并且根據(jù)光點(diǎn) 的重心(光檢測(cè)元件上的像素位置)確定目標(biāo)的位置，即在第一望遠(yuǎn)鏡8的瞄準(zhǔn)方向上的 水平角度和垂直角度。圖像處理單元24從由第二攝像單元12和第三攝像單元13獲取的圖像中提取支 撐目標(biāo)的對(duì)象，作為要被測(cè)量的對(duì)象，并且還通過諸如邊緣處理的圖像處理在對(duì)象上提取 特征點(diǎn)。模板設(shè)置單元27在對(duì)象的范圍內(nèi)建立模板使得模板包括至少兩個(gè)或多個(gè)特征
點(diǎn)o匹配處理單元28執(zhí)行由模板設(shè)置單元27建立的模板與由第二攝像單元12或者 第三攝像單元13拍攝的移動(dòng)圖像的圖像匹配，并且執(zhí)行對(duì)圖像的跟蹤。接著參考圖3，將在下文中對(duì)本發(fā)明中的目標(biāo)搜索和跟蹤給予說明。目標(biāo)31是諸 如隅角棱鏡的棱鏡，并且目標(biāo)由諸如推土機(jī)或者操作員的移動(dòng)對(duì)象來支撐目標(biāo)。在下文中， 將對(duì)在其中移動(dòng)對(duì)象是推土機(jī)30的情況給予說明。在本實(shí)施例中，激光跟蹤和圖像跟蹤被并行地實(shí)現(xiàn)。在激光跟蹤中，從第一望遠(yuǎn)鏡 8沿與距離測(cè)量光的光軸相同的光軸投射跟蹤光(激光光束)，并且通過接收和檢測(cè)被目標(biāo) 31反射的激光光束來執(zhí)行跟蹤。在圖像跟蹤中，通過基于由第二攝像單元12和第三攝像單 元13經(jīng)第二望遠(yuǎn)鏡9得到的圖像的圖像匹配來執(zhí)行跟蹤。被用在激光跟蹤中的第一望遠(yuǎn)鏡8的視場(chǎng)角為1°那么小，并且要通過第一攝像 單元11得到的范圍被限制在圍繞第一望遠(yuǎn)鏡8的光軸的預(yù)先確定的范圍。第二望遠(yuǎn)鏡9 的視角大于第一望遠(yuǎn)鏡8的視角，并且其被設(shè)置為15°。因而，通過第二攝像單元12得到 的圖像的視場(chǎng)角為15°，并且通過第三攝像單元13得到的圖像的視場(chǎng)角為1°。在圖像跟 蹤中，使用由第二攝像單元12得到的圖像還是使用由第三攝像單元13得到的圖像根據(jù)到 要被測(cè)量的對(duì)象的距離而被確定。在圖3中，參考標(biāo)號(hào)32代表用于激光跟蹤的、第一攝像單元的圖像，并且標(biāo)號(hào)33 表示由第二攝像單元和第三攝像單元得到的圖像。標(biāo)號(hào)34代表通過提取要作為對(duì)象被測(cè) 量的對(duì)象而獲得的對(duì)象圖像。通過對(duì)象圖像34的圖像處理來提取特征點(diǎn)35。另外，在對(duì)象 圖像34中，包括許多特征點(diǎn)35的部分被設(shè)置為模板圖像36。模板圖像36的大小為20x20像素。
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激光跟蹤和圖像跟蹤被并行地完成。根據(jù)通過激光跟蹤獲得的結(jié)果執(zhí)行正常的跟 蹤。在激光跟蹤中從激光跟蹤的搜索范圍偏離的情況下，例如當(dāng)光點(diǎn)37從在其中圖像可以 通過第一攝像單元11得到的范圍偏離，即從第一攝像單元圖像32偏離并且目標(biāo)被錯(cuò)過，或 者在多個(gè)光點(diǎn)被檢測(cè)并且激光跟蹤不能被實(shí)現(xiàn)的情況下，則改變?yōu)橥ㄟ^帶有大視場(chǎng)角的第 二望遠(yuǎn)鏡9來進(jìn)行圖像跟蹤。當(dāng)圖像跟蹤被實(shí)現(xiàn)時(shí)，圖像中的目標(biāo)被檢測(cè)，并且再次恢復(fù)到激光跟蹤。圖4示出本實(shí)施例中的跟蹤操作的流程，并且激光跟蹤和圖像跟蹤被并行地實(shí) 現(xiàn)。首先，參考圖5，將對(duì)激光跟蹤給予說明。激光光束經(jīng)第一望遠(yuǎn)鏡8被投射(步驟31)。被目標(biāo)反射的激光光束經(jīng)第一望遠(yuǎn)鏡 8被接收和檢測(cè)，并且圖像通過第一攝像單元11被拍攝(步驟32)。通過二元處理(binary processing)來處理因此被獲取的圖像。激光光束的光點(diǎn)被檢測(cè)(步驟33)，并且第一攝像 單元11中的光檢測(cè)元件中的光點(diǎn)37的重心被檢測(cè)(步驟34)。根據(jù)對(duì)應(yīng)于光點(diǎn)37的重心的、光檢測(cè)元件中像素的位置確定第一攝像單元11處 的視場(chǎng)角。另外，根據(jù)分別通過水平角度測(cè)量單元16和垂直角度測(cè)量單元18檢測(cè)到的水 平角度和垂直角度，目標(biāo)的水平角度(H)和垂直角度(V)被計(jì)算(步驟35)?；谟?jì)算的結(jié) 果，水平驅(qū)動(dòng)單元15和垂直驅(qū)動(dòng)單元17的驅(qū)動(dòng)被控制(步驟36)。距離在激光跟蹤的同時(shí) 被測(cè)量。接著，參考圖6，將對(duì)圖像跟蹤給予說明。當(dāng)跟蹤被啟動(dòng)時(shí)，通過第一望遠(yuǎn)鏡8瞄準(zhǔn)目標(biāo)，并且距離被測(cè)量(步驟41)?；诰嚯x測(cè)量的結(jié)果，要被用在圖像跟蹤中的圖像拍攝放大率被建立。就是說，要 使用用于大角度的第二攝像單元12還是要使用為了望遠(yuǎn)目的的第三攝像單元13被選擇。 當(dāng)要被測(cè)量的距離短時(shí)，用于大角度的第二攝像單元12被使用。當(dāng)要被測(cè)量的距離長時(shí)， 為了望遠(yuǎn)目的的第三攝像單元13被使用。當(dāng)放大率的設(shè)置完成時(shí)，在瞄準(zhǔn)方向上得到靜止圖像。根據(jù)靜止圖像，對(duì)象被選擇 并且對(duì)象圖像34被提取。通過對(duì)象圖像34的圖像處理，特征點(diǎn)35被提取，并且模板圖像 36被建立使得多個(gè)特征點(diǎn)被包括(見圖3)(步驟42)。圖像跟蹤被啟動(dòng)，并且舉例來說通過第三攝像單元13來獲取圖像(步驟43)，并 且在被獲取的圖像和模板圖像36之間執(zhí)行圖像匹配。作為用于圖像匹配的方法，歸一化互 相關(guān)方法、最小二乘匹配方法等等在SSDA方法(順序相似性檢測(cè)算法)中被采用。如上所 述，模板圖像36的大小為20x20像素。作為結(jié)果，在匹配處的數(shù)據(jù)處理可以快速地被執(zhí)行 (實(shí)時(shí)地)。同樣地，因?yàn)樵S多特征點(diǎn)被包括，所以匹配的精確度被提高(步驟44)。當(dāng)匹配被完成時(shí)，模板圖像36的中心位置的視場(chǎng)角(水平角度(H)和垂直角度 (V))可以在圖像上獲得(步驟45)。對(duì)象圖像34和模板圖像36之間的關(guān)系以及目標(biāo)31在對(duì)象圖像34中的位置可以 根據(jù)圖像被計(jì)算。當(dāng)模板圖像36的中心位置被確定時(shí)，第一望遠(yuǎn)鏡8的瞄準(zhǔn)方向可以被確 定或者調(diào)整?；趯?duì)模板圖像36的中心處的水平角度和垂直角度的計(jì)算結(jié)果，對(duì)水平驅(qū)動(dòng)單 元15和垂直驅(qū)動(dòng)單元17的驅(qū)動(dòng)被控制(步驟46)。
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現(xiàn)在，返回步驟41，距離測(cè)量的數(shù)據(jù)被檢查。因?yàn)閷?duì)象的大小根據(jù)被測(cè)量的距離而 變化，模板圖像36的尺寸是否適合于圖像匹配被檢查。如果其被判斷為不適合于圖像匹配 的尺寸，模板圖像36應(yīng)當(dāng)被更新?；谀０鍒D像36和模板圖像36更新的圖像匹配被重復(fù)，并且圖像跟蹤被執(zhí)行。參考圖4，現(xiàn)在將對(duì)跟蹤操作的整個(gè)流程給予說明。當(dāng)跟蹤操作被發(fā)起時(shí)，激光跟蹤和圖像跟蹤被并行地實(shí)現(xiàn)(步驟01和步驟21)。當(dāng)激光跟蹤和圖像跟蹤兩者都被成功地實(shí)現(xiàn)時(shí)，優(yōu)先權(quán)被給予激光跟蹤的結(jié)果。 基于激光跟蹤的結(jié)果，測(cè)量裝置1被控制，并且水平驅(qū)動(dòng)單元15和垂直驅(qū)動(dòng)單元17被驅(qū)動(dòng) (正常跟蹤)。通過距離測(cè)量單元14的距離測(cè)量連續(xù)地被完成。當(dāng)沒有成功地執(zhí)行圖像跟蹤時(shí)，被判斷的是模板圖像36不充分。因而，根據(jù)通過 距離測(cè)量單元14的距離測(cè)量的結(jié)果調(diào)整放大率，并且再次建立模板圖像36 (步驟23)。在 來自目標(biāo)31的反射光沒有被檢測(cè)的條件下，例如在來自目標(biāo)31的反射光被攔截的情況下 或者在兩個(gè)或多個(gè)光點(diǎn)被檢測(cè)的情況下，通過非棱鏡測(cè)量來測(cè)量到推土機(jī)30的距離。即使在圖像跟蹤沒有成功地被執(zhí)行時(shí)，如果激光跟蹤成功，正常跟蹤連續(xù)地被執(zhí) 行(步驟03和步驟10)。如果激光跟蹤未成功，但是圖像跟蹤成功地被執(zhí)行，根據(jù)圖像跟蹤的結(jié)果驅(qū)動(dòng)測(cè) 量裝置1，并且瞄準(zhǔn)方向指向目標(biāo)31 (步驟10)。當(dāng)?shù)谝粩z像單元11的圖像可以被獲取并 且有可能執(zhí)行激光跟蹤時(shí)，激光跟蹤和圖像跟蹤再次被并行地完成?；诩す飧櫟慕Y(jié)果， 控制測(cè)量裝置1并且完成距離測(cè)量。當(dāng)激光跟蹤和圖像跟蹤兩者都未成功，對(duì)測(cè)量裝置1的跟蹤被停止，并且靜止圖 像經(jīng)第二望遠(yuǎn)鏡9由第二攝像單元12獲取。或者靜止圖像經(jīng)第一望遠(yuǎn)鏡8由第三攝像單 元13獲取(步驟04)。靜止圖像由第二攝像單元12獲取還是由第三攝像單元13獲取取決 于緊接在當(dāng)發(fā)現(xiàn)跟蹤未成功時(shí)知道結(jié)果之前的距離測(cè)量的結(jié)果。在被獲取的圖像上執(zhí)行圖像匹配。通過圖像匹配，候選點(diǎn)被提取(步驟06)。當(dāng)有 兩個(gè)或多個(gè)候選點(diǎn)時(shí)，通過第一攝像單元11在每個(gè)候選點(diǎn)上獲取圖像，并且判斷來自目標(biāo) 31的反射光是否可以被檢測(cè)以及激光跟蹤是否可以被執(zhí)行(步驟07)。當(dāng)被判斷的是激光跟蹤可以被執(zhí)行時(shí)，由圖像匹配所確定的對(duì)象被看作要被測(cè)量 的對(duì)象(對(duì)象)，并且目標(biāo)31可以被檢測(cè)(步驟08)。當(dāng)目標(biāo)31被檢測(cè)時(shí)，激光跟蹤再次被啟動(dòng)。當(dāng)不能在多個(gè)候選點(diǎn)上檢測(cè)目標(biāo)31時(shí)，被判斷的是不可能執(zhí)行搜索，并且對(duì)測(cè)量 裝置1的驅(qū)動(dòng)被停止(步驟09)。在如上所述的實(shí)施例中，用于獲取高放大率圖像的第三攝像單元13在通常被與 距離測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)一起使用的第一望遠(yuǎn)鏡8上被提供，而放大率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)可以被安置在第 二望遠(yuǎn)鏡9上，并且第二攝像單元12和第三攝像單元13可以被布置在第二望遠(yuǎn)鏡9上。在 要被測(cè)量的距離沒有大范圍地被改變的情況下，第二攝像單元12或者第三攝像單元13中 的一個(gè)，例如第二攝像單元可以被省略。發(fā)射光的光點(diǎn)可以被用作目標(biāo)。在這種情況下，發(fā)射特定波長的光的光發(fā)射器 (光源)在移動(dòng)的對(duì)象上被提供。通過用本實(shí)施例中的攝像單元(第一、第二或者第三攝像 單元中的一個(gè)或者全部)檢測(cè)來自該光源的光，可以以與激光跟蹤的情況類似的方式跟蹤
12目標(biāo)。作為結(jié)果，在所應(yīng)用的實(shí)施例中的測(cè)量裝置中，通過模板匹配的圖像匹配和通過 用攝像單元檢測(cè)來自移動(dòng)對(duì)象的支撐部件上的光源的光來進(jìn)行的目標(biāo)跟蹤被執(zhí)行，并且可 以獲得與在上述實(shí)施例中相同的效果。另外，可以在第二攝像單元上提供各種功率的光學(xué)系統(tǒng)，并且可以根據(jù)距離改變 放大率。
權(quán)利要求
一種測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括用于投射激光光束和用于接收來自由支撐部件所支撐的目標(biāo)的反射光的第一攝像單元、用于獲取包括所述目標(biāo)的圖像并且具有比所述第一攝像單元的視場(chǎng)角更寬的視場(chǎng)角的第二攝像單元、用于分別在水平方向上和在垂直方向上移動(dòng)所述第一攝像單元和所述第二攝像單元的瞄準(zhǔn)方向的驅(qū)動(dòng)單元、用于處理由所述第一攝像單元和由所述第二攝像單元得到的圖像的圖像處理單元、以及用于控制所述驅(qū)動(dòng)單元以便所述第一攝像單元和所述第二攝像單元基于由所述第一攝像單元得到的圖像的所述圖像處理以及基于由所述第二攝像單元得到的圖像的所述圖像處理而被指向所述目標(biāo)的控制運(yùn)算單元，其中所述第一攝像單元的圖像的圖像處理是光點(diǎn)檢測(cè)處理以從所述目標(biāo)獲得光點(diǎn)，其中所述第二攝像單元的圖像的圖像處理是與根據(jù)所述支撐部件的圖像建立的模板圖像的圖像匹配，以及其中所述控制運(yùn)算單元控制所述驅(qū)動(dòng)單元以便基于所述光點(diǎn)檢測(cè)處理的結(jié)果或者基于所述圖像匹配的結(jié)果來執(zhí)行所述目標(biāo)的跟蹤。
2.一種測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括用于從光源接收光的第一攝像單元，所述光源是 安裝在支撐部件上的目標(biāo)，用于獲取包括所述目標(biāo)的圖像并且具有比所述第一攝像單元的 視場(chǎng)角更寬的視場(chǎng)角的第二攝像單元、用于分別在水平方向上和在垂直方向上移動(dòng)所述第 一攝像單元和所述第二攝像單元的瞄準(zhǔn)方向的驅(qū)動(dòng)單元、用于執(zhí)行由所述第一攝像單元和 由所述第二攝像單元拍攝的圖像的圖像處理的圖像處理單元、以及用于控制所述驅(qū)動(dòng)單元 以便所述第一攝像單元和所述第二攝像單元基于由所述第一攝像單元得到的圖像的圖像 處理以及基于由所述第二攝像單元得到的圖像的圖像處理而被指向所述目標(biāo)的控制運(yùn)算 單元，其中所述第一攝像單元的圖像的圖像處理是光點(diǎn)檢測(cè)處理以從所述目標(biāo)獲得光點(diǎn)， 其中所述第二攝像單元的圖像的圖像處理是與根據(jù)所述支撐部件的圖像建立的模板圖像 的圖像匹配，以及其中所述控制運(yùn)算單元控制所述驅(qū)動(dòng)單元以便基于所述光點(diǎn)檢測(cè)處理的 結(jié)果或者所述圖像匹配的結(jié)果中的任何一個(gè)來執(zhí)行所述目標(biāo)的跟蹤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，其中在所述光點(diǎn)檢測(cè)處理和所述 圖像匹配的結(jié)果中所述光點(diǎn)檢測(cè)處理的結(jié)果被獲得的情況下，所述控制運(yùn)算單元基于所述 光點(diǎn)檢測(cè)處理的結(jié)果控制跟蹤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，其中在所述光點(diǎn)檢測(cè)處理和所述 圖像匹配的結(jié)果中所述光點(diǎn)檢測(cè)處理的結(jié)果沒有被獲得而所述圖像匹配的結(jié)果被獲得的 情況下，所述控制運(yùn)算單元基于所述圖像匹配的結(jié)果控制跟蹤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，其中所述模板圖像是被建立的所 述對(duì)象圖像的一部分，以便至少兩個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)被包括，其中從由所述第二攝像單元獲 取的圖像中提取所述支撐部件的所述對(duì)象圖像，并且進(jìn)一步從所述對(duì)象圖像中提取所述特 征點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量裝置，其特征在于，其中響應(yīng)于所述測(cè)量的距離的變化 而更新所述模板圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，其中，在從所述光點(diǎn)檢測(cè)處理中 和從所述圖像匹配中兩個(gè)結(jié)果都沒有被獲得的情況下，所述控制運(yùn)算單元控制以便所述驅(qū) 動(dòng)單元被停止，通過所述第二攝像單元獲取靜止圖像，并且在所述靜止圖像和所述模板圖 像之間在所述靜止圖像的整個(gè)范圍上執(zhí)行圖像匹配，以及所述控制運(yùn)算單元基于所述圖像 匹配的結(jié)果從所述靜止圖像獲得所述目標(biāo)的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量裝置，其特征在于，其中在通過所述圖像匹配檢測(cè)到多 個(gè)候選點(diǎn)的情況下，所述控制運(yùn)算單元判斷是否可以從候選點(diǎn)中獲得來自所述目標(biāo)的光 點(diǎn)，并且判斷獲得所述光點(diǎn)的位置是否為所述目標(biāo)的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或者5所述的測(cè)量裝置，其特征在于，其中所述第二攝像單元可以 拍攝低放大率的圖像和高放大率的圖像，并且可以根據(jù)所述測(cè)量的距離來選擇低放大率圖 像拍攝和高放大率圖像拍攝。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，其中所述控制運(yùn)算單元基于所 述圖像匹配執(zhí)行跟蹤、基于所述圖像匹配檢測(cè)所述目標(biāo)的所述光點(diǎn)、以及基于所述光點(diǎn)的 檢測(cè)恢復(fù)到所述跟蹤操作。
11.一種自動(dòng)跟蹤方法，所述方法包括用于投射激光光束和用于檢測(cè)來自目標(biāo)的光點(diǎn) 的光點(diǎn)檢測(cè)步驟、用于得到目標(biāo)的圖像和支撐所述目標(biāo)的支撐部件的圖像的步驟、以及用 于基于所述被拍攝的圖像通過圖像匹配檢測(cè)所述支撐部件的圖像匹配步驟，其中所述光點(diǎn) 檢測(cè)步驟、用于得到目標(biāo)的圖像和支撐所述目標(biāo)的支撐部件的圖像的步驟、以及圖像匹配 步驟被并行地執(zhí)行，并且當(dāng)基于所述光點(diǎn)檢測(cè)步驟的所述檢測(cè)結(jié)果執(zhí)行跟蹤時(shí)，在通過所 述光點(diǎn)檢測(cè)步驟中的檢測(cè)沒有獲得足夠結(jié)果的情況下，基于所述圖像匹配步驟執(zhí)行跟蹤操 作。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的自動(dòng)跟蹤方法，其特征在于，其中當(dāng)基于所述圖像匹配步 驟執(zhí)行跟蹤時(shí)，根據(jù)所述圖像匹配來檢測(cè)所述目標(biāo)，并且基于光點(diǎn)檢測(cè)恢復(fù)所述跟蹤操作。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的自動(dòng)跟蹤方法，其特征在于，其中所述光點(diǎn)檢測(cè)步驟投射 激光光束并且檢測(cè)來自所述目標(biāo)的反射光。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的自動(dòng)跟蹤方法，其特征在于，其中，在所述光點(diǎn)檢測(cè)步驟 中，所述目標(biāo)是光源，并且從所述光源發(fā)射的光被檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供了測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括用于投射激光光束和用于接收來自由支撐部件所支撐的目標(biāo)的反射光的第一攝像單元11、用于獲取包括所述目標(biāo)的圖像并且具有比所述第一攝像單元的視場(chǎng)角更寬的視場(chǎng)角的第二攝像單元12、用于分別在水平方向上和在垂直方向上移動(dòng)所述第一攝像單元和所述第二攝像單元的瞄準(zhǔn)方向的驅(qū)動(dòng)單元15和17、用于處理由所述第一攝像單元和由所述第二攝像單元得到的圖像的圖像處理單元24、以及用于控制所述驅(qū)動(dòng)單元以便所述第一攝像單元和所述第二攝像單元基于由所述第一攝像單元得到的圖像的圖像處理以及基于由所述第二攝像單元得到的圖像的圖像處理而被指向所述目標(biāo)的控制運(yùn)算單元22，其中所述第一攝像單元的圖像的圖像處理是光點(diǎn)檢測(cè)處理以從所述目標(biāo)獲得光點(diǎn)，其中所述第二攝像單元的圖像的圖像處理是與根據(jù)所述支撐部件的圖像建立的模板圖像的圖像匹配，以及其中所述控制運(yùn)算單元控制所述驅(qū)動(dòng)單元以便基于所述光點(diǎn)檢測(cè)處理的結(jié)果或者基于所述圖像匹配的結(jié)果來執(zhí)行所述目標(biāo)的跟蹤。
文檔編號(hào)G01S17/66GK101852857SQ20101014386
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者大谷仁志, 熊谷薰 申請(qǐng)人:株式會(huì)社拓普康