CN101720476B - 用于测量物体距离的特征检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于根据参数值的选定组合在所关注的限定区域内获得参数化图形的特征检测装置和方法，减小了所需的输入和处理时间，该参数化图形构成对物体特征的近似。特征检测装置包括：输入单元，其用于接收用于在数字图像中限定所关注的区域的至少两条区域指示线；参数范围限定单元，其用于限定参数化图形的至少两个参数的范围，使得参数化图形与至少一条区域指示线交叉；参数选择单元，其用于从参数范围选择参数值的组合，使得参数化图形构成对所关注的区域中的物体的物体特征的近似；以及输出单元，其用于根据参数值的所述组合提供参数化图形用于显示在数字图像中。

Description

用于测量物体距离的特征检测装置和方法

技术领域

本发明涉及用于测量物体的结构的特征检测装置和方法，特别是用于测量结构例如漫反射结构的特征检测装置和方法。

背景技术

光学仪器例如测量仪器通常用于距离测量并包括光学和电子元件的复杂装置。

近年来，成像器件集成在测量仪器中，测量仪器除了距离测量信息以外还提供物体的数字视频数据。成像和距离测量信息可包括水平和垂直角、到物体的距离和展现其结构的物体的图像。该信息可接着用于产生物体的三维表示。

然而，由于技术的进步，通过成像和距离测量可获得大量数据，这些数据必须被正确地处理和分析。

已经提出了使用光学仪器获取图像同时例如通过连续地扫描和测量相应于三维栅格中的点的每个位置来测量到图像中的每个像素的距离的一些方法。

例如，提出了带有用于激光束偏转的快速旋转多角镜的具有成像、定向和距离测量能力的光学测量仪器，其中在物体上扫描激光束，测量到物体上的位置的距离，并记录物体上该位置相对于仪器的镜位置(mirrorposition)的水平和垂直角。

可选地，使用摄像机可预先记录图像，可接着由距离测量设备分开地得到并测量相应于图像中的像素的位置。

在上面讨论的光学仪器的每个中，获得了大量距离和角度信息，其中数据的最大部分常常不是用户真正感兴趣的，因为它可能与待分析的期望物体或特定的物体特征无关。信息的该部分减小了测量的速度并需要大处理能力，使得实时数据处理常常是不可能的。

这意味着用户可能必须将所记录的数据传输到单独的计算机并在数据获取之后选择所关注的数据。

另一方面，在数据获取之前指定由用户预先获得的数据可能是耗费时间和复杂的，特别是在旷野条件下，例如雪、雨和风，其中快速的自动获取是优选的。

发明内容

因此，产生了对一种特征检测装置和方法的需要，其最小化用户介入和操作时间并实现简单和快速的数据处理和获取。

根据实施方式，特征检测装置包括：输入单元，其用于接收用于在数字图像中限定包括物体的部分的所关注的区域的至少两条区域指示线；参数范围限定单元，其用于限定待插入数字图像中的参数化图形的至少两个参数的范围，使得参数化图形与至少一条区域指示线交叉；参数选择单元，其用于从参数范围选择参数值的组合，使得参数化图形构成对所关注的区域中的物体的物体特征的近似；以及输出单元，其用于根据参数值的所述组合提供参数化图形用于显示在数字图像中。因此，对物体特征的近似可通过使用参数化图形作为在有限区域中的近似来快速获得，其中通过设置减少输入和处理时间的简单边界条件，来实现参数化图形的参数值的可能组合的简单选择。

根据有利的例子，输入单元适合于接收识别参数化图形的信息，其中参数化图形构成多个可预先选择的候选参数化图像之一。因此，处理时间可进一步减少，因为作为对物体特征的近似的可能的参数化图像被限制。

根据另一有利的例子，参数范围限定单元适合于限定多个不同参数化图形的参数的范围，使得每个参数化图形与至少一条区域指示线交叉。因此，参数范围限定单元可从不同参数化图形的参数的不同范围选择，以便可增加对物体特征的近似的质量。

根据另一有利的例子，参数选择单元适合于选择参数值的组合，以便参数化图形构成对所关注的区域中的物体的物体特征的最佳拟合近似。因此，可获得对物体特征的近似，其构成特定的参数化图形的参数值的最佳可能的组合，以便可以简单的数学术语描述物体特征，而不偏离实际特征。

根据另一有利的例子，参数范围限定单元适合于限定至少一个参数化图形的至少两个参数的子范围，使得所述至少一个参数化图形与至少两条区域指示线交叉。因此，对于特定参数化图形的不同参数值的选择改变边界条件，以便参数值的可能组合的数目减少，且类似地，处理时间也减少。

根据另一有利的例子，输入单元适合于接收至少两个指示点以限定区域指示线的端点。因此，区域指示线可简单地由两个点限定，简化了这样的边界条件的输入。

根据另一有利的例子，所述至少两条区域指示线基于两个指示点，其中区域指示线延伸通过指示点，使得区域指示线限定所关注的基本上矩形的区域。因此，可能通过只使用两个指示点快速限定所关注的区域，以便不一定输入完整的线或完整的两维轮廓线来在数字图像中限定所关注的区域。

根据另一有利的例子，特征检测装置还包括检测单元，其用于通过使用检测算法处理所关注的区域或通过操作员选择所关注的区域中的物体特征像素，来获得所关注的区域中的物体特征的物体特征像素。因此，可自动和/或快速获得相应于物体特征的位置的像素。

根据另一有利的例子，特征检测装置还包括用于根据物体特征的所获得的物体特征像素来计算对所述物体特征的近似的计算单元。因此，可在特征检测装置中直接计算该近似，提高了计算的速度。

根据另一有利的例子，特征检测装置还包括过滤单元和再次计算单元，所述过滤单元根据参数值的选定组合，从所述获得的物体特征像素中过滤出超过到所述参数化图形的特定距离的物体特征像素，所述再次计算单元根据不包括超过所述特定距离的物体特征像素的所获得的物体特征像素，来再次计算对所述物体特征的近似。因此，通过确定离群点(outlier)像素并在没有这些离群点的情况下再次计算近似，可获得对物体特征的更准确的近似。

根据另一有利的例子，将根据所述选定的参数值的参数化图形叠加在显示单元上的数字图像中的物体特征上。因此，操作员可能快速验证近似的质量和系统的性能，且如果必要，则介入。

根据另一有利的例子，参数选择单元适合于从参数范围选择参数值的另一组合，使得第二参数化图形构成对所关注的区域中的第二物体特征的近似，且其中计算在两个参数化图形之间的中心线。因此，不仅两维表示中的物体的轮廓线可被检测到，而且也可能确定物体的中心。

根据另一实施方式，提供了包括上面讨论的特征检测装置的光学仪器。因此，特征检测装置可集成在光学仪器中，用于改进的数据处理。

根据另一有利的例子，光学仪器还包括第一控制元件，其用于在参数化图形上限定测量像素，并采用待测量的物体的位置和光学仪器之间的默认距离，将测量像素转换成待测量的物体的该位置的坐标的近似。因此，物体的位置的距离可使用该位置的坐标的知识而被测量。

根据另一有利的例子，光学仪器还包括用于观测物体的透镜装置、用于相对于至少一个参考轴调节透镜装置的光轴的定位单元、以及适合于指示定位单元将透镜装置的光轴调节到待测量的位置上的第二控制元件。因此，物体的位置的坐标的近似可用于将透镜装置的光轴调节到待测量的位置上。

根据另一有利的例子，光学仪器还包括距离测量单元，其用于沿着平行于透镜装置的光轴的距离测量单元的测量轴测量到物体的距离，其中第二控制元件适合于指示距离测量单元测量到待测量的位置的距离，以及第一控制元件还适合于根据所测量的距离再次计算该位置的坐标。因此，可高度准确地获得位置的坐标，因为坐标被反复地获得，消除了由于光学仪器中的对准偏移而产生的任何测量误差。

根据另一有利的例子，光学仪器还包括摄像机，所述摄像机与透镜装置的光轴对准，用于获得包括物体的部分的所关注的区域的图像。因此，高度准确地获得了所关注的区域的图像及其相对于光学仪器的位置关系。

根据另一实施方式，一种方法包括，接收用于在数字图像中限定包括物体的部分的所关注的区域的至少两条区域指示线；限定待插入数字图像中的参数化图形的至少两个参数的范围，使得参数化图形与至少一条区域指示线交叉；从参数范围选择参数值的组合，使得参数化图形构成对所关注的区域中的物体的物体特征的近似；以及根据参数值的所述组合提供参数化图形用于显示在数字图像中。因此，对物体特征的近似可通过使用参数化图形作为在有限制的区域中的近似来快速获得，其中通过设置减少输入和处理时间的简单边界条件，来实现参数化图形的参数值的可能组合的简单选择。

根据另一实施方式，可提供包括适合于使数据处理装置执行具有以上特征的方法的指令的程序。

根据另一实施方式，可提供包含有程序的计算机可读介质，其中该程序是使计算机执行具有以上特征的方法。

根据另一实施方式，可提供包括计算机可读介质的计算机程序产品。在权利要求中公开了本发明的进一步有利的特征。

附图说明

图1示出根据本发明的实施方式的特征检测装置；

图2示出用于根据参数值的组合获得构成对物体特征的近似的参数化图形的操作，并且是根据本发明的实施方式的方法；

图3A示出线性物体的图像和构成对线性物体的物体特征的近似的参数化图形；

图3B示出用于检测物体特征的原理；

图4A示出用于检测理想的未受到干扰的椭圆的已知原理；

图4B示出用于根据本发明检测受扰椭圆的原理；

图5示出图2所示的方法的更改的操作；

图6示出图2所示的方法的另一更改的操作；

图7示出图2所示的方法的另一更改的操作；

图8示出根据本发明的另一实施方式的光学仪器；

图9示出用于根据本发明的实施方式获得准确的距离和图像信息的方法的操作，特别示出了预扫描操作；

图10A-10B示出几个例子，其中应用了特征检测装置和方法；

图11A-11C示出特征检测装置和方法的实际应用；以及

图12是示出在不同级别上的特征检测方法的不同操作的工作流程图。

具体实施方式

参考附图描述了本发明的优选实施方式。注意，下面的描述仅包括例子，且不应被解释为限制本发明。

本发明的实施方式通常涉及根据参数值的组合获得参数化图形作为对物体特征的近似，且特别涉及提高这样的近似的质量以及通过智能地合并用户操作输入和自动图像处理获得这样的近似所需的速度。

简单地说，包括物体的部分的所关注的区域可由例如在触摸屏上组成区域指示线的至少两条简单的划线限定，其中参数化图形拟合在所关注的区域中的物体的物体特征，该区域具有参数化图形与两条划线中的至少一个交叉的边界条件。参数化图形可由具有不同范围的两个或多个参数限定，所有的参数都满足边界条件。然而从这些范围中，参数值的仅一个或几个组合导致对物体特征的参数化图形的良好近似。最后，在物体特征上的良好点的几个位置可接着由光学测量仪器测量。

图1示出根据本发明的实施方式的特征检测装置100的元件，特征检测装置100包括输入单元110、参数范围限定单元120、参数选择单元130和输出单元140。

这些单元可组成彼此连接的所有单独的单元，或可集成在一个单元中。单元或集成的单元可由硬件装置例如硬线电路或ASIC(专用集成电路)或软件或以上任何适当的组合实现。下面详细描述由输入单元110、参数范围限定单元120、参数选择单元130和输出单元140执行的功能。

输入单元110适合于接收用于在数字图像中限定包括物体的部分的所关注的区域的至少两条区域指示线。这意味着输入单元110组成用于从用户或另一设备接收信息的接口。通过无线链路接收关于区域指示线的位置的信息以便输入单元110通过空中接口接收关于数据指示线的信息是可行的，其中区域指示线被输入到不同的设备上，接着由发送器发送到输入单元。进一步地，代替无线传输，也可使用固定的线路连接。

在数字图像显示在屏幕例如LCD屏上的简单例子中，输入单元110可组成触摸屏，使用指示笔可标记触摸屏上的区域指示线。然而，如上所示，这样的触摸屏也可设置在远距离位置处，以便特征检测装置100的输入单元110仅仅是通过无线技术或固定的线路连接接收在触摸屏中输入的信息的一种接口。

参数范围限定单元120设置成限定待插入数字图像中的参数化图形的至少两个参数的范围，使得参数化图形与至少一条区域指示线交叉。如上所述，数字图像包括物体的部分，并例如由将光转换成电子信号的摄像机例如CCD摄像机拍摄。

例如，参数化图形可为由两个参数限定的直线，例如ax+b。在边界条件下，参数化图形必须与至少一条区域指示线交叉，且可获得参数a和参数b的范围，以便a和b的不同值满足该条件。

参数化图形优选地不限于线性直线，而也可能由其它函数例如抛物线、双曲线、椭圆等组成。因此，参数范围限定单元也可适合于限定多个不同图形的参数的范围，使得每个参数化图形与至少一条区域指示线交叉。

参数选择单元130设置成从上面讨论的参数范围中选择参数值的组合，使得参数化图形构成对所关注的区域中的物体的物体特征的近似。换句话说，参数选择单元130拟合相同类型但是是对物体特征的参数值的不同组合的参数化图形，直到获得物体特征的良好近似。

例如，参数选择单元130可具有关于物体的物体特征的信息以及关于一个或多个参数化图形的参数范围的信息，其中后者从参数范围限定单元120获得。接着，参数选择单元通过比较根据参数值的特定组合的几个参数化图形的每一个与物体特征之间的偏差，并选择参数图形使得该偏差较小而选择参数值的组合，以便根据这些参数值的参数化图形构成对物体特征的良好近似。

优选，参数选择单元130选择参数值的组合，以便参数化图形构成对物体特征的最佳拟合近似。例如，如上所述，在所关注的区域中物体特征和参数化图形之间的偏差被计算，且参数值和不同的参数化图形变化，使得该偏差被最小化。然而，应注意，正好构成物体特征的相当好的近似的参数化图形足以满足一些应用的需要，特别是因为参数值的这样的组合可更快地得到，并可近似于物体特征的粗略图形，而没有具体映射它。

输出单元140提供根据上面接收到的参数值的组合的参数化图形用于在数字图像中显示。换句话说，类似于形成输入接口的输入单元，输出单元形成输出接口。这意味着参数化图形不必显示在特征检测装置100处，而可被提供到位于远距离位置的另一单元例如显示单元。

在这里再次地，关于参数化图形及其相对于所关注的区域中的物体特征的位置的信息可无线地或通过固定的线路连接被传递。如上所述，在非常简单的例子中，输出单元140可作为显示单元的部分，且根据选定的参数值的参数化图形可叠加在显示单元上的数字图像中的物体特征上。然而，显示不是必须的，因为数据也可储存在存储器中用于进一步的处理或在以后的时间观看。

在图1所示的装置的操作期间，输入单元110接收两条区域指示线，以便参数范围限定单元120可限定与至少一条线交叉的参数化图形的至少两个参数的范围。

一旦区域指示线和参数化图形的参数的可能范围是已知的，参数选择单元130就可接着选择参数值的组合，使得参数化图形优选地构成对物体特征的良好近似，其中根据该组合的参数化图形可被进一步提供以显示或储存。

因此，如上所述，获得了用户操作和自动图像处理的有效组合，用于在数字图像中限定所关注的小区域，其中物体特征被更容易检测到，以便可快速获得其参数化图形构成近似的参数值，而没有长的输入和处理时间。

在下文中，关于图2描述特征检测装置的操作。

图2示出特征检测方法的操作的流程图，该方法用于例如在图1所示的特征检测装置100的操作期间，获得构成对物体特征的近似的根据参数值的组合的参数化图形。

在第一操作210中，当开始操作时，接收用于在数字图像中限定包括物体的部分的所关注的区域的至少两条区域指示线。如上所述，可用不同的方法接收区域指示线，例如直接输入到输入单元110中或作为数据流被电子地或光学地接收。

在随后的操作220中，限定待插入数字图像中的参数化图形的至少两个参数的范围，使得参数化图形与至少一条区域指示线交叉。该操作可在获得关于区域指示线的信息之后自动开始。优选地，限定多个参数化图形的参数范围。然而，预先选择一个或几个参数化图形以限制参数化图形的数量及其相应的参数范围也是可能的，这减小了通过参数范围限定单元限定范围所需要的时间。这将在下面被进一步更详细地描述。

在操作230中，在根据操作210和220接收至少两条区域指示线并限定了参数范围之后，从参数范围选择参数值的组合，使得参数化图形构成对物体的物体特征的近似。

例如，如果在所关注的区域中的物体特征是直线，则使用a和b的参数值选择直线的参数化图形，即，ax+b，使得参数化图形和物体特征基本上位于彼此的顶部上，即，相应于数字图像中的类似像素。

再次注意，数字图像本身不一定必须被显示并由用户观看，因为本发明也适用于数字图像的基本电子数据和参数化图形的相应电子数据。以后将讨论从成像设备获取的电子数据获得物体特征的可能性。

如上所述，优选地，选择参数值的组合，以便参数化图形构成对物体的物体特征的最佳拟合近似。为了实现此目标，可使用已知的拟合算法，例如最小二乘拟合。

最后，在操作240中，提供根据参数值的组合的参数化图形，用于显示在例如显示单元的数字图像中。提供参数化图形可意味着将参数化图形数据输出到存储器或远程显示单元、直接输出到显示单元、输出到其中数据被进一步处理的处理器、或输出到无线或固定线路网络，以便数据可由其它设备使用。

在下文中，关于图3A和3B更详细地描述了前面描述的操作的例子。

图3A示出显示特征检测装置100的操作和控制的屏幕的例子。物体的一部分以灰色显示在屏幕上的数字图像中，其中相应的物体特征31被显示为在数字图像的中间的锯齿线。区域指示线32显示为实质上垂直于锯齿线31，在所示图像的顶部处和底部处与锯齿线交叉。锯齿线31的近似由插入物体的边缘的虚近似线33示出，即图像中显示的物体的物体特征。物体例如墙、建筑物、树、街道等常常是非反射或漫射结构。

图3B描述了获得图3A的虚近似线33的过程的原理。可由指示笔在触摸屏上绘出的或通过上述任何其它方法获得的图3A和3B的区域指示线32覆盖所关注的区域，其中显示物体特征例如物体的锯齿边缘。

详细地，图3B示出被定义为在组成物体特征像素的物体边缘处检测确定数量的像素的一些射线。这样的检测可由在所关注的区域中执行边缘检测的检测算法执行，例如通过分析在图像中沿着射线的灰度级值。因而可自动获得一些物体特征像素。

换句话说，参数化图形或其部分应大致位于由指示线限定的所关注的区域内。进一步地，参数化图形大致垂直于平行于指示线而绘制的射线。

应注意，代替使用检测算法，用户也可直接在显示单元上指示或限定物体特征像素。

一旦限定了在物体的锯齿边缘上的一些物体特征像素，这些像素就可用于根据已知的拟合算法计算对物体特征的近似。

在本例中，直近似线33拟合物体特征像素，作为对物体的物体特征的线性近似。详细地，近似线33基于参数化图形，即，由数学表达式f(x)＝ax+b给出的直线。在近似线的顶部上，测量光标34可随着操作光标35由例如计算机鼠标、操纵杆、跟踪球、指示笔在触摸屏环境或类似环境中移动，或测量光标可直接在近似线上随着所提到的设备之一移动，而没有操作光标。上面提到的设备也可用于指示数字图像上的区域指示线。

在图3A和3B的右侧上，示出组成用于限定拟合操作类型的菜单的按钮。例如，按钮36a当被推动或被触发时指示一条直线应当用于拟合。因此，可获得识别用于获得近似线的参数化图形的信息，其中参数化图形组成多个可预先选择的候选参数化图形之一。因此，按钮可被视为输入单元的部分。

如上所述，测量光标34可在近似线33上向上和向下移动，因而可指示位置，使得应获得测量。

测量光标34的位置相应于图像中的测量像素。对于具有成像能力的测量仪器，描述了将图像中的像素的位置转换成由水平和垂直角指示的真实物体上的位置的相应坐标的方法。

例如，图3A和3B的底部上的水平和垂直角HA、VA是相应于数字图像的中心中的像素的物体上的位置的坐标。也就是说，这些坐标指示方向，其中所示图像相对于摄像机设置或光学仪器的坐标系由摄像机记录。

一旦物体的位置是已知的，测量仪器的距离测量单元就可用于获得到该位置的距离，其在此由SD指示。下面进一步描述这样的测量过程。

随后，通过图像处理并将图像中的像素转换成物体上的相应位置并最后测量相应的距离，可在近似线上测量其它选定的位置。这些位置可被视为物体的优良点，因为物体的这些位置中的一些已经足以限定物体特征31并描述物体的结构。

因为在上面讨论的方法中只有确定数量的物体特征像素必须被获得，且离群点可被丢弃或被平均(average out)，如下将讨论的，可获得物体特征例如物体的特定结构的可靠检测。获得相应于物体特征的非常大数量的物体特征像素是耗费时间和易于出错的，特别是对于非反射或漫射结构，使得物体特征难以通过分析图像中的灰度级变化来检测。通过基本地提供关于物体特征应看起来如何的猜测，例如在图3A和3B中可获得近似线33-在这种情况下构成物体特征的物体的锯齿状边缘的良好近似。

图4A和4B关于非线性或椭圆形状解释了本发明的实施方式的物体特征检测方法的应用。

图4A描述了测量理想或未失真的圆形物体的中心点41的原理，当由成像设备记录时，该物体可实际上表现为椭圆。所示原理从文献中已知并例如用于在工业应用中测量向后反射目标。在此，示出一个例子，其中用户使用按钮46e选择参数化图形，并大致在椭圆的中心标记点42，计算出距该中心的确定数量的射线。沿着这些射线，检测算法可检测一些物体特征像素，且可接着使用这些像素计算出椭圆的实际中心点41。

然而，上述原理仅仅对理想和无失真的椭圆是有效的。当试图以灰度级的更多和更轻微的变化检测物体例如如图4B所示的自然构成的圆形物体时，已知的原理不能良好地起作用，因为检测算法检测在椭圆中的某个地方的错误物体特征像素。因此，为了获得更好的结果，所关注的区域应被指定并接近于真实的物体特征。

在图4B的例子中，示出四个区域指示线32，其用于计算两个边界椭圆(虚线椭圆)，在这两个椭圆之间为边缘检测限定射线。在本例中，可选择指示具有灰度级变化的椭圆的按钮46f。因此，因为选择了一些边界条件，例如区域指示线和椭圆的选择作为参数化图形，检测算法更容易检测实际上相应于物体特征位置的正确的物体特征像素。因此，可获得对椭圆或圆形物体及其计算出的中心41的良好近似。

因此，这里讨论的特征检测方法也可应用于没有清楚的过渡的漫射、非理想和失真的结构，因为所关注的区域减少了，只允许使用一些参数化结构。这意味着在这种情况下，可能甚至不一定为了对椭圆的良好近似而通过按钮46f预先选择参数化图形，因为区域指示线32已经指示这样的图形。

在下文中，关于图5、6和7描述了上面讨论的特征检测方法的有利更改。

图5描述了关于图2讨论的方法的更改。图2的前两个操作210和220维持在图5的例子中，因而不进一步被讨论以避免不必要的重复。

在操作220后面的操作525中，接收到识别一个参数化图形的信息，其中参数化图形构成多个可预先选择的候选参数化图形之一。换句话说，多个参数化图形例如抛物线、双曲线、椭圆等可用于提供对物体特征的近似，因而构成可预先选择的候选图形。

然而，当接收到识别特定的参数化图形的信息时，参数化图形的边界条件设置成使得在获得对物体特征的良好近似的拟合程序中，对该特定的参数化图形可从参数范围只选择参数值的组合。因此，减少了找到良好近似的处理时间。

图6描述了特征检测方法的另一更改。在此，操作210与关于图2讨论的相同。在下面的操作620中，限定了多个不同的参数化图形的至少两个参数的范围，使得每个参数化图形与至少一个区域指示线交叉。基本上，限定了多个不同的参数化图形的多个范围，其中每个参数化图形有至少两个参数。

换句话说，在此更改中，参数范围限定单元适合于限定多于一种类型的参数化图形的参数的范围。因此，例如，对直线、抛物线、双曲线、椭圆等计算参数的范围，以便当搜索对物体特征的良好近似时，从各种参数化图形选择。虽然限定不同参数化图形的一些范围可导致增加的处理时间，但近似的准确性和质量提高了。

下一操作基本上与操作230相同，其中现在从多个不同的参数化图形选择一个参数化图形以及参数值的适当组合，以便获得对物体特征的良好近似。

在操作240中，接着根据参数值的选定组合输出选定的参数化图形。

合并关于图5和6描述的操作也是可行的，其中在默认设置中，直到没有识别特定的参数化图形的信息被接收到，计算多个不同的参数化图形的参数的范围。在接收到识别一种参数化图形类型的信息之后，其接着可容易地参考所识别的参数化图形类型的已限定的范围。

在该上下文中，可加上，参数范围限定单元可进一步限定至少一个参数化图形的至少两个参数的子范围，使得至少一个参数化图形与至少两条区域指示线交叉。通过设置此额外的边界条件，与至少两条区域指示线交叉的可能的参数化图形和参数值的组合的数量减少了参数化图形和参数值的可能组合。

接着，在图7中，将更详细地讨论如何选择根据参数值的特定组合的参数化图形。前两个操作210和220与图2的操作210和220相同。

在下一操作725中，通过使用检测算法处理所关注的区域来获得物体特征的物体特征像素。因此，如已经关于图3B提到的，检测算法应用于区域指示线32所限定的所关注的区域。

例如，检测算法可能对灰度级变化敏感，因而在所关注的区域中监控灰度级变化。如图3B所述，因为可预期区域指示线与物体特征交叉，可选择的基本平行于区域指示线的确定数量的射线被限定以检测物体特征像素。射线的数量取决于从一条区域指示线到另一区域指示线的距离以及所需分辨率。通常，当例如通过按钮36a预先选择了参数化图形时，只有一些物体特征像素必须被获得以限定参数化图形例如在图3B中的直线的一般方向。

在操作730中，例如通过根据物体特征的所获得的物体特征像素计算对所述物体特征的近似，从参数范围选择参数值的组合，使得参数化图形构成对物体的物体特征的近似。

换句话说，计算基于参数值的组合的参数化图形与物体特征像素之间的偏差。因此，对一种特定参数化图形类型的参数值的不同组合可获得不同的偏差，且拟合过程可用于试验参数值的一些组合，直到根据参数值的特定组合的参数化图形构成对物体特征的最佳拟合近似。

最后，在操作240中可再次输出该参数化图形，如上所述。

为了进一步增强近似的质量，可能需要从所述获得的物体特征像素过滤出超过到参数化图形的特定距离的物体特征像素。在简单的情况下，这可视为迭代的过程，其中在第一步骤中获得对所有物体特征像素的第一参数化图形，而在第二步骤中获得基于不包括超过到参数化图形的特定距离的物体特征像素的物体特征像素的第二参数化图形，因而构成离群点，所述特定距离例如由操作员或系统预先确定。换句话说，通过根据物体特征像素的不同集合，即，不包括超过到参数化图形的特定距离的物体特征像素的所获得的物体特征像素，而再次计算对物体特征的近似，来重复相同的拟合程序。然而，该距离-超过该距离的像素被认为是离群点-也可通过检查包括离群点的物体特征像素的整个集合来确定，所以该距离实际上被确定为计算的部分。

避免处理检测算法的限制并获得离群点的一种方法是由用户选择在所关注的区域中的物体特征像素。例如，用户可使用操作光标或计算机鼠标来指示或点击不同的像素，或可只在触摸屏上使用指示笔来指示物体特征像素。

由用户合并自动监测和选择的另一可能性是用户在检测到物体特征像素之后，指示他/她所感觉的哪些物体特征像素为离群点。

直到现在，详细讨论了特征检测装置100的不同单元和操作，且涉及具有成像能力的光学测量仪器，例如视频速测仪或视频全站仪，此时它看来对指示可能的使用区的例子是有用的。

接着，将讨论特征检测装置可如何集成在光学仪器中，例如具有成像能力的测量仪器。因此，它涉及图8，其中示出具有集成的特征检测装置100的光学仪器。

图8示出根据另一实施方式的合并上述特征检测装置100的光学仪器800。

在该实施方式中，图1的特征检测装置100被示为有另外的可选单元，即，以虚线示出的检测单元850、计算单元860、过滤单元870和再次计算单元880。

除了特征检测装置100以外，光学仪器800还包括包含第一控制元件802和第二控制元件804的控制单元801、获取单元805、存储单元890和显示单元895。

控制单元801连接到获取单元805以交换数据，例如控制单元可指示获取单元805获取数据，且所获取的数据被发送到控制单元801。例如固定线或无线数据传输的电学或光学上的任何类型的数据传输都是可能的。

具有第一控制元件802和第二控制元件804的控制单元801可由硬件装置例如由硬线电路或ASIC或软件或以上的任何适当的组合实现。

获取单元805包括透镜装置810、摄像机820、距离测量单元830和定位单元840，其中这些元件的操作由控制单元801控制。

详细地，透镜装置810包括至少两个透镜814和816，其在壳体中优选地放置成可移除的，以形成器件例如望远镜。透镜装置810的光轴812被示为垂直于摄像机820，并最好与摄像机820的光轴重合。

在一个例子中，透镜装置810适合于聚焦到物体上用于观测物体，且摄像机820与透镜装置810的光轴812对准而获取物体的至少一部分的图像，并在其图像平面中优选地位于透镜装置后面。

摄像机820可由任何适当的图像设备组成，例如，能够产生具有很多像素的图像信息的通常相应于阵列的元素的数量的传感器元件的两维阵列，例如电荷藕合器件(CCD)摄像机或互补金属氧化物半导体(CMOS)摄像机。这样的传感器阵列可由1000x1000个传感器元件组成，以产生具有10⁶个图像像素的数字图像。在光学仪器例如视频速测仪或准距计中，实际观察方向可由来自例如在阵列的中心或附近处的传感器元件的两维装置的元件之一上的一点的视线或由所述元件之一并通过至少一个透镜限定。

获取单元805的距离测量单元830设置成沿着平行于透镜装置的光轴812的距离测量单元的测量轴818测量从光学仪器到物体的距离。可选地，测量轴也可与光轴重合。

距离测量单元830向控制单元801提供相应的测量值。例如，距离测量单元830包括相干光源例如红外激光或本领域已知的另一适当的激光距离测量器件以及优选地快速无反射工作EDM。

定位单元840设置成相对于至少一个参考轴调节透镜装置的光轴。例如，定位单元840由电机装置实现，电机装置优选地包括磁性伺服驱动器或用于精确地定位获取单元805的任何其它快速驱动器。

注意，图8中的定位单元840被示为形成获取单元805的部分，但定位单元也可独立地设置在光学仪器中，因为它用于将透镜装置810、摄像机820和距离测量单元830移动到能够观测物体的位置，并可选地进行物体的该位置的距离测量。

因为定位单元840包括可移动的部件，例如驱动器，定位单元840的部分将其位置维持在空间中，即，其位置相对于例如放置有光学仪器的三脚架固定，且定位单元840的部分相对于固定的坐标系在空间中移动，该坐标系例如由光学仪器的所有三个轴的称为原点的交叉点限定，且定位单元840与基底例如三脚架、架子或其它支架(未示出)对准。

在图8所示的光学仪器的操作期间，控制单元801控制获取单元805，从而第一控制元件802可在所获取的图像中限定待扫描的区域，获得物体特征并与物体检测装置100传递数据。

接着，第一控制元件802可限定物体上的位置，例如优良点，相应于图像中特定测量像素的在物体特征上的特定点可按照水平和垂直角将测量像素转换成该位置的坐标的近似，并将该信息传输到第二控制元件804。

随后，第二控制元件804可指示定位单元将透镜装置805的光轴调节到物体上的该位置上，并优选地在物体特征上，并指示距离测量单元测量到物体上该位置的距离。

这样的光学仪器的更详细的描述可在国际专利申请PCT/EP2007/000706中找到，其由此通过引用被并入。

在下文中，将更详细描述合并在光学仪器800中的特征检测装置100，特别是关于与控制单元801的接口和数据交换。

如上所述，摄像机820获取包括物体的部分的所关注的区域的数字图像。该数字数据接着例如由控制单元801提供到特征检测装置100，指示数据的传输。进一步地，该数据还可被提供到显示单元895，其中可显示数字图像。

在本例中，显示单元895可为具有触摸屏能力的显示单元，以便也在显示单元895中输入信息。

同时，输入单元110接收用于限定所关注的至少两条区域指示线，例如，区域指示线可由用户通过简单的划线标记在显示单元895的触摸屏上，在其上该信息被发送到输入单元110。

一旦特征检测装置100获得关于数字图像以及至少两条区域指示线的位置的所有信息，参数范围限定单元120就限定待插入数字图像中的参数化图形的至少两个参数的范围，使得参数化图形与至少一条区域指示线交叉。前面详细地讨论了该操作，且它参考前面的部分以避免不必要的重复。

接着，参数选择单元130从前面限定的参数范围选择参数值的组合，使得参数化图形构成对所关注的区域中的物体的物体特征的近似。

以前讨论到，为了获得对物体特征的良好近似，必须检测在数字图像中的物体特征的一些像素，即，必须可靠地检测物体特征像素。在图8的实施方式中，这可通过使用检测算法例如检测灰度级变化的现有技术的已知边缘检测算法或类似算法来处理所关注的区域而由检测单元850完成。

随后，通过根据所获得的物体特征像素计算物体特征的近似来选择参数值的组合，使得参数化图像构成对物体特征的近似，这在上面被详细地描述。该计算可由计算单元860执行，但也可以可选地由控制单元801执行。

应理解，检测单元850和计算单元860也可以可选地与特征检测装置100分开，并仅与控制单元801或直接与特征检测装置100连接。可选地，检测单元850和计算单元860的功能也可由不同的单元例如直接由控制单元801执行。

优选地，特征检测装置100还包括过滤单元和再次计算单元880以从所述获得的物体特征像素过滤出超过到所述参数化图形的特定距离的物体特征像素，以便再次计算单元可根据不包括超过到参数化图形的特定距离的物体特征像素的所述获得的物体特征像素来再次计算对所述物体特征的近似。

接着，输出单元140根据参数值的组合将参数化图像输出到显示单元895或存储单元890。

例如，显示单元895显示根据所述选定的参数值叠加在数字图像中的物体特征上的参数化图形，以便用户可检验近似的质量。

用户可接着限定相应于待测量的位置的测量像素，该位置可为物体的优良点，即，物体特征上的位置。

接着，测量像素的像素位置转换成在待测量的物体上的位置的坐标的近似。在由此通过引用被合并的WO 2005/059473A2中，描述了用于校准仪器并将图像的像素转换成物体上位置的坐标的方法，其要求采用到该位置的默认距离。

知道了坐标或待测量的位置的坐标的至少良好近似，即，相对于光学仪器的坐标系的水平角和垂直角，定位单元840可将透镜装置810的光轴调节到待测量的位置上。

接下来，可接着指示距离测量单元830通过已知的距离测量方法例如脉冲方法或相位方法测量距离，在脉冲方法中测量与距离成正比的信号的传播时间，因为光速和介质的折射率是已知的，在相位方法中比较来自仪器的透射波的相位和背向反射波的相位。

因为像素到坐标转换可能需要采用到物体的默认距离，因而可能通过根据所测量的距离再次计算位置的坐标而获得相应于测量像素的更准确的坐标，这可由控制单元801执行。随后，可储存或显示再次计算出的坐标，或可使用再次计算出的坐标将透镜装置805的光轴调节到待测量的新位置上，且可选地可再次测量到该新位置的距离。

因此，可能非常准确地测量水平和垂直角以及到物体的确定位置的距离，因而获得三维数据。该数据可在光学仪器的坐标系中或在原点未置于仪器内而置于物体内的物体坐标系中按照三维数据被储存或观察。

在此，可能提到，物体上的位置可由笛卡尔坐标限定，笛卡尔坐标关于具有彼此正交的三个轴的笛卡尔坐标系被定义。然而为了测量位置，球面坐标在一些情况下可能更适当。

详细地，物体的位置可按照其到正交坐标系的原点的距离、在坐标系的水平轴之一与连接坐标系的原点且是该位置在水平面上的投影的线之间的角(水平角)、以及最后在垂直于水平面的坐标系轴与连接坐标系的原点和该位置的线之间的垂直角，而以球面坐标限定。笛卡尔坐标可转换成球面坐标，反之亦然。通常，坐标系的原点被置于光学仪器中，也最佳地与摄像机的投影中心重合。

在具有摄像机和距离测量单元的理想光学仪器中，摄像机的投影中心与光学仪器的所有三个轴的交叉点相同，且沿着垂直于图像平面的方向从交叉点进行距离测量。接着，诸如像素的图像平面中心是距离测量单元的激光所照射的位置的确切图像。理想地，因此可能给在光学仪器周围的真实空间中的每个位置指定图像平面中的像素，其中所述像素对于几个位置可以是相同的，因为图像平面是三维空间的二维表示。

因为摄像机820可绕着垂直轴旋转，以相对于仪器的底部例如三脚架或其它支架固定而全景拍摄(pan)，并可绕着倾斜轴旋转，可在仪器周围拍摄球面的图像。例如，通过将单独的图像拼接在一起可拍摄全景图像。

进一步地，理想摄像机的光轴应垂直于图像平面，并应与光学系统例如透镜装置的光轴重合，且光学系统应没有象差或失真。

然而，上面仅构成具有理想摄像机的光学系统的理想化，且不能总是采取这样的理想条件。因此，存在对空间中的位置和图像中的相应像素之间的改进的映射的需要，且摄像机必须相对于光学仪器的轴系统与已知的内部摄像机方位对准。例如，用于较准和转换的这样的方法在由此通过引用被合并的WO 2005/059473A2中被描述，其中精确地限定了光学仪器中的摄像机的内部和外部方位。

因此，通过知道内部摄像机的方位，即，焦距、主点(principle point)和失真，以及外部摄像机方位，即，成像阵列相对于光学仪器的轴系统的位置，可例如使用WO 2005/059473A2的方法获得将数字图像的像素转换成位置的良好结果。

因此，通过重复地在本例中两次确定物体上待测量的位置，可提高该位置的坐标和距离的准确度。

作为转换算法的可选方案，可定义转换表以查找相应于图像中的像素的特定位置，其中对从仪器到待测量的物体的不同距离可定义不同的表。在这种情况下，迭代方法也是优选的，因为最佳地必须为不同的距离提供不同的转换表，由此对第一“近似”转换，必须使用默认或所采用的距离的转换表。随后，可使用对所测量的距离的转换表。

在下文中，将详细概述图9的操作。图9的操作可由光学仪器800执行并类似于在描述图8时讨论的操作。

图9的方法以操作210到230开始，关于图2详细讨论了这些操作。因此，将描述以操作240开始的该实施方式的方法，并假定根据上面讨论的方法选择参数化图形的参数值的组合，使得参数化图形构成对物体特征的近似。

在操作240中，接着根据参数值的组合提供所获得的参数化图形，用于显示在数字图像中。如上所述，数字图像可显示在显示单元895中，以及参数化图形可叠加在数字图像上且特别在数字图像中所示的物体的物体特征上。

在操作950中，在参数化图形上限定测量像素。更具体地，用户可限定相应于物体上的位置的测量像素，使得应获得三维位置信息。

可选地，也可在参数化图形上自动限定测量像素，例如，控制单元801可根据分辨率要求，在参数化图形上在区域指示线之间限定间隔开预定距离的测量像素。

在操作960中，测量像素采用到待测量的位置的默认距离而被转换成该位置的坐标的近似。因而可使用已知的转换算法或表，例如上面讨论的转换算法或表，其考虑光学仪器的元件的内部装置和所采用的到物体的距离。

在操作970中，透镜装置810的光轴被调节到待测量的位置上。如上所述，该调节由定位单元840执行，这包括物理地移动获取单元805，使得透镜装置810的光轴指向待测量的位置。

因为距离测量单元830也包括在已由定位单元840移动的获取单元805中，距离测量单元830的光轴818也指向待测量的位置。因此，在操作980中，利用上述距离测量方法使用距离测量单元830可测量到待测量的位置的距离。

在操作990中，所测量的距离用于再次计算位置的坐标。为了再次计算坐标，使用与操作960中相同的转换算法，然而现在默认距离由所测量的距离代替，以便获得对待测量的位置的坐标的甚至更好的结果。

在下文中，图10A到10E描述了由特征检测装置执行的操作的具体例子。

在图10A中，树状结构显示在屏幕的数字图像中。进一步地，两条区域指示线32限定所关注的区域。因此，根据前面的实施方式，可限定参数化图形的参数范围，以便与至少一条区域指示线交叉。

在本例中，一条区域指示线基于在上区域指示线32的左端和右端示出的两个指示点。这指示了，代替提供区域指示线，输入单元110可仅仅适合于接收至少两个指示点以限定一条区域指示线的端点。

进一步地，也可能从两个指示点(未示出)得到两条区域指示线，在每条区域指示线上有一个指示点，其中区域指示线分别延伸通过指示点，以便区域指示线限定所关注的基本上矩形的区域。

在这种情况下，可能只需要预先限定区域指示线的长度，以清楚地限定所关注的矩形区域，因为如图10A到10E的例子中所示，指示线应总是彼此大致面对，并基本上平行以形成基本上矩形的区域。因此，由例如用户提供两个指示点可足以得到所关注的区域。

在图10A的特定例子中，存在物体的两个物体特征，即，树状结构的树干的右侧和左侧。因此，在分析检测算法之后，接收待内插的两个物体特征。为了通过检测算法简化该检测，可提供信息以指示两个线性物体特征出现在所关注的区域中。使用按钮36b可提供该信息。进一步地，该信息也指示为了拟合目的应使用两个线性参数化图形，这些图形在图10A中被示为虚近似线33。

在本例中，参数选择单元130适合于在这种情况下从参数范围选择参数值的另一第二组合，使得根据参数值的第二组合的第二参数化图形构成对在所关注的区域中的第二物体特征的近似。进一步地，可如图10A所示计算在两个参数化图形之间的中心线33b。

类似于上述内容，测量光标34可由操作光标35移动以限定待测量的位置。

图10B是描述通过内插物体特征31a、31b测量正方形结构的角并确定这两个物体特征的交叉部分38的特定样本。在本例中，示出限定两个所关注的区域的四条区域指示线32a、32b。在每个所关注的区域中，分别有一个物体特征31a、31b。因此，对于第一个所关注的区域，限定第一参数范围，使得参数化图形与至少一条区域指示线32a交叉，而对于第二个所关注的区域，存在所限定的第二参数范围，使得第二参数化图形与至少一条区域指示线32b交叉。

接着，选择参数值的第一组合，使得第一参数化图形构成对第一物体特征31a的第一近似33a，并选择参数值的第二组合，使得第二参数化图形构成对第二物体特征31b的第二近似33b。

最后，交叉点，即，两个物体特征汇合的角，可容易被计算为构成两个近似的两个参数化图形的交叉点38。

为了进一步增强装置的性能，通过触发按钮36c可提供指示角测量的信息，与图10A中讨论的类似。

图10C基本上描述关于图10A和10B讨论的操作的组合。

在此，两个所关注的区域再次由四条区域指示线32a、32b示出。进一步地，在所关注的每个区域中可找到两个物体特征。因此，在所关注的每个区域中，选择两个参数化图形的参数值的两个组合，构成了对两个物体特征的两个近似，例如第一区域的两条近似线33a和第二区域的两条近似线33b。

进一步地，可计算在第一区域的两个参数化图形之间的中心线37a和在第二区域的两个参数化图形之间的中心线37b。此外，也可计算两条中心线37a、37b相交的交叉点38。通过触发图10C中的按钮36d，可指示两个所关注的区域出现在数字图像中，每个区域具有两个物体特征。

必须注意，在图10A到10C中，物体特征和区域指示线不一定交叉，因为物体特征可仅仅通过参数化图形近似被外插，其接着与区域指示线交叉。

图10D再次示出类似于图10B的具有两个物体特征的正方形物体。然而，在这种情况下，只提供两条区域指示线32，以便只限定一个所关注的区域。在此，物体特征31由具有线性参数化图形的近似线33近似。如可看到的，近似线被外插为物体特征31的延长部分。测量光标指示也可对点执行测量，点不位于物体本身上。按钮36a指示只出现一个物体特征，且应使用线性参数化图形用于近似。

图10E示出一个例子，其中类似于图10B所示正方形物体的正方形物体部分地隐藏在树状结构之后。该正方形物体具有两个物体特征31a、31b。如在图10B中所示，示出四条区域指示线，对所关注的每个区域有两条区域指示线。在本例中，可假定正方形物体代表位于树后的墙。

虽然交叉点38，即，两个物体特征汇合的正方形物体的角，是不可见的，但计算交叉点的三维位置仍然是可能的。使用具有选定的参数值的两个参数化图形，两个物体特征可被近似，如通过近似线33a、33b可看到的。因此，可重新构造在两维中的，即在图像上的交叉点。

如上所述，可能将相应于数字图像中的该交叉点的像素转换成水平和垂直角，即，真实物体的交叉点的位置的方位坐标。进一步地，通过简单地假定墙基本上垂直于地，通过仅仅测量正好在墙的被隐藏的部分之下的位置的距离，获得角38的距离的良好近似，由参考数字34指示。

在下文中，将描述图11A到11C，其表示前面讨论的实施方式的实际应用。在这些图中，示出了非线性物体，它们常常实际地出现。

在图11A中，示出了非线性物体如路缘(curb)。本例类似于图2所示的例子，然而使用线性参数化图形的简单近似是不可能的。

详细地，所关注的区域再次由两条区域指示线32限定，且物体特征由具有适当的参数值的非线性参数化图形近似。测量光标显示在参数化图形上，其可移到待测量的不同位置。按钮36i指示应在拟合程序中使用非线性参数化图形，并且其可被触发以增强和加速拟合。

图11B类似于图4B并示出椭圆的实际例子，例如街道上的下水道出入孔。

在以某个角度获取的数字图像中，通常圆形的下水道出入孔具有椭圆形状。进一步地，如图像中的灰度级所示的，很难区分开下水道出入孔和街道，即，该椭圆不是理想的并且是失真的。

然而，如图11B所示，使用上面讨论的方法和装置，可能获得下水道出入孔的非常好的近似。在本例中，示出限制所关注的区域的四条区域指示线32。作为进一步的限制或边界条件，可能选择按钮36f，其向系统指示将被找到和近似的物体特征是椭圆。

关于图11C描述了显示非线性结构的另一例子。

在图11C中，示出房屋墙壁的顶部上的浮雕。

浮雕的轮廓线由虚线示出。因为浮雕的轮廓线是非常参差不齐的并频繁地改变形状，可能需要几条区域指示线来在由两条区域指示线所限定的每个所关注的子区域中，例如在区域指示线32a和区域指示线32b之间的所关注的子区域或区域指示线32b和区域指示线32c之间的所关注的子区域中，获得良好的近似。

应注意，在该应用的意义上，参数化图形不必是数学函数表达式，但提供特定图形的基本形式也是可行的，该特定图形可例如由适当的乘法器拉伸或压缩，以构成对所关注的区域中的物体特征的良好近似。

此外，用于拟合物体特征的参数化图形可以是不同参数化图形或基本形式的线性或非线性组合，从而可近似各种各样的非线性物体特征。在任何情况下，只使用检测算法检测物体特征总是可行的，所以可检测任何期望的物体特征。

在检测到浮雕31的轮廓线之后，浮雕中或其边缘处的位置可由光学仪器自动测量和扫描。

在下文中，关于图12讨论了概述前面描述的操作的工作流程图。

在操作1205中，在用户级上在数字图像中限定两条区域指示线。在操作1210中，在高级上为在图像坐标系中的图像处理限定所关注的区域。接着，在操作1215中，在操作级上在所关注的限定的区域中检测物体特征像素。

在操作1220中，选择参数值的组合，以使用检测到的物体特征像素获得参数化图形，其是对物体特征的最佳拟合近似。随后，在操作1225中，参数化图形转换成图像(像素)坐标系，并可与参数化图形上的测量光标一起显示。在操作1230中，该测量光标接着可沿着参数化图形移动以限定待测量的位置。

在操作1235中，选择相应于待测量的位置的图像中的像素。根据该测量像素，可接着在操作1240中计算仪器坐标系中位置的水平角和垂直角。在操作1245中，透镜装置810的光轴被调节在待测量的位置上。

一旦光轴被调节，就可在操作1250中测量到该位置的距离。根据该距离，如果需要，可如上讨论的再次计算该位置的新坐标，即，新的水平角和垂直角，或可维持前面计算出的水平角和垂直角。

在操作1255中，水平角、垂直角和距离的组合接着用于计算三维坐标系中的位置的三维坐标，且所测量的位置可通过图形覆盖被显示。最后在操作1260中，可输入位置号码并可将位置存储在例如存储单元890中。

根据另一实施方式，可提供包括适合于使数据处理器执行以上操作的组合的指令的程序，该数据处理器可包括在特征检测装置100或控制单元801中。

程序或其元素可存储在存储器例如光学仪器的存储单元890中，并由处理器取回用于执行。

而且，可提供包括有程序的计算机可读介质。计算机可读介质可为有形的，例如磁盘或其它数据载体，或可由适合于电子、光学或任何其它类型的传输的信号组成。计算机程序产品可包括计算机可读介质。

应理解，这里描述的操作不是固有地与任何特定的仪器或装置有关，并可由部件的任何适当的组合实现。在图1中所示且在上面详细描述的特征检测装置和在图8中所示且在上面详细描述的光学仪器构成优选实施方式，以执行所述方法的操作。然而，这可以不限于此。

对本领域技术人员应明显，可在本发明的仪器和方法中以及在本发明的结构中进行各种修改和变化，而不偏离本发明的范围或实质。

关于特定的例子描述了本发明，这些例子意指在所有的方面是例证性的而不是限制性的。本领域技术人员应认识到，硬件、软件和固件的很多不同的组合应适合于实践本发明。

而且，考虑到这里所公开本发明的实践和说明书，本发明的其它实现对本领域技术人员来说是明显的。意指说明书和例子仅仅是示例性的。为此，应理解，发明的方面是少于单个前面公开的实现或配置的所有特征。因此，本发明的真正范围和实质由下面的权利要求指示。

Claims (56)

1.一种特征检测装置，包括：

输入单元，其用于接收至少两条区域指示线，所述至少两条区域指示线用于在数字图像中限定包括物体的部分的所关注的区域；

参数范围限定单元，其用于限定待引入所述数字图像中的参数化图形的至少两个参数的范围，使得所述参数化图形与至少一条区域指示线交叉；

参数选择单元，其用于从参数范围选择参数值的组合，使得所述参数化图形构成对所关注的所述区域中的所述物体的物体特征的近似；以及

输出单元，其用于根据所述参数值的组合提供所述参数化图形用于显示在所述数字图像中。

2.如权利要求1所述的特征检测装置，其中所述输入单元适合于接收识别所述参数化图形的信息，所述参数化图形构成多个可预先选择的候选参数化图像之一。

3.如权利要求1或2所述的特征检测装置，其中所述参数范围限定单元适合于限定多个不同参数化图形的参数的范围，使得每个所述参数化图形与至少一条所述区域指示线交叉。

4.如权利要求1或2所述的特征检测装置，其中所述参数选择单元适合于选择所述参数值的组合，以便所述参数化图形构成对所关注的所述区域中的所述物体的所述物体特征的最佳拟合近似。

5.如权利要求1或2所述的特征检测装置，其中所述参数范围限定单元适合于限定至少一个参数化图形的所述至少两个参数的子范围，使得所述至少一个参数化图形与至少两条区域指示线交叉。

6.如权利要求1或2所述的特征检测装置，其中所述输入单元适合于接收至少两个指示点以限定区域指示线的端点。

7.如权利要求1或2所述的特征检测装置，其中所述至少两条区域指示线基于两个指示点，所述区域指示线延伸通过所述指示点，使得所述区域指示线限定所关注的基本上矩形的区域。

8.如权利要求1或2所述的特征检测装置，还包括：

检测单元，其用于通过使用检测算法处理所关注的所述区域或由操作员选择所关注的所述区域中的所述物体特征像素来获得所关注的所述区域中的所述物体特征的物体特征像素。

9.如权利要求8所述的特征检测装置，还包括：

计算单元，其用于根据所述物体特征的所获得的物体特征像素来计算对所述物体特征的近似。

10.如权利要求8所述的特征检测装置，还包括：

过滤单元，其用于从所述获得的物体特征像素过滤出超过到所述参数化图形的特定距离的物体特征像素；以及

再次计算单元，其用于根据不包括超过所述特定距离的所述物体特征像素的所述获得的物体特征像素来再次计算对所述物体特征的近似。

11.如权利要求9所述的特征检测装置，还包括：

过滤单元，其用于从所述获得的物体特征像素过滤出超过到所述参数化图形的特定距离的物体特征像素；以及

再次计算单元，其用于根据不包括超过所述特定距离的所述物体特征像素的所述获得的物体特征像素来再次计算对所述物体特征的近似。

12.如权利要求1或2所述的特征检测装置，其中根据所述选择的参数值的所述参数化图形被重叠在显示单元上的所述数字图像中的所述物体特征上。

13.如权利要求1或2所述的特征检测装置，其中所述参数选择单元适合于从所述参数范围选择参数值的另一组合，使得第二参数化图形构成对所关注的所述区域中的第二物体特征的近似，且其中计算在所述两个参数化图形之间的中心线。

14.一种光学仪器，其包括根据权利要求1到12中的任何一项所述的特征检测装置。

15.如权利要求14所述的光学仪器，还包括：

第一控制元件，其用于在参数化图形上限定测量像素，并采用待测量的物体的位置和所述光学仪器之间的默认距离将所述测量像素转换成所述位置的坐标的近似。

16.如权利要求15所述的光学仪器，还包括：

透镜装置，其用于观测所述物体；

定位单元，其用于相对于至少一个参考轴调节所述透镜装置的光轴；以及

第二控制元件，其适合于指示所述定位单元将所述透镜装置的所述光轴调节到待测量的所述位置上。

17.如权利要求16所述的光学仪器，还包括：

距离测量单元，其用于沿着平行于所述透镜装置的所述光轴的所述距离测量单元的测量轴测量到所述物体的距离，其中

所述第二控制元件适合于指示所述距离测量单元测量到待测量的所述位置的距离，以及

所述第一控制元件还适合于根据所测量的距离再次计算所述位置的坐标。

18.如权利要求16或17所述的光学仪器，还包括：

摄像机，其与所述透镜装置的所述光轴对准，用于获得包括所述物体的部分的所关注的所述区域的图像。

19.一种特征检测方法，包括：

接收至少两条区域指示线，所述至少两条区域指示线用于在数字图像中限定包括物体的部分的所关注的区域；

限定待引入所述数字图像中的参数化图形的至少两个参数的范围，使得所述参数化图形与至少一条所述区域指示线交叉；

从参数范围选择参数值的组合，使得所述参数化图形构成对所关注的所述区域中的所述物体的物体特征的近似；以及

根据所述参数值的组合提供所述参数化图形用于显示在所述数字图像中。

20.如权利要求19所述的特征检测方法，还包括：

接收识别所述参数化图形的信息，所述参数化图形构成多个可预先选择的候选参数化图像之一。

21.如权利要求19或20所述的特征检测方法，还包括：

限定多个不同参数化图形的参数的范围，使得每个所述参数化图形与至少一条所述区域指示线交叉。

22.如权利要求19或20所述的特征检测方法，还包括：

选择参数值的所述组合，以便所述参数化图形构成对所关注的所述区域中的所述物体的所述物体特征的最佳拟合近似。

23.如权利要求19或20所述的特征检测方法，还包括：

限定至少一个参数化图形的所述至少两个参数的子范围，使得所述至少一个参数化图形与至少两条区域指示线交叉。

24.如权利要求19或20所述的特征检测方法，还包括：

接收至少两个指示点以限定区域指示线的端点。

25.如权利要求19或20所述的特征检测方法，其中所述至少两条区域指示线基于两个指示点，所述区域指示线延伸通过所述指示点，使得所述区域指示线限定所关注的基本上矩形的区域。

26.如权利要求19或20所述的特征检测方法，还包括：

通过使用检测算法处理所关注的所述区域或由操作员选择所关注的所述区域中的所述物体特征像素来获得所关注的所述区域中的所述物体特征的物体特征像素。

27.如权利要求26所述的特征检测方法，还包括：

根据所述物体特征的所获得的物体特征像素来计算对所述物体特征的近似。

28.如权利要求26所述的特征检测方法，还包括：

从所述获得的物体特征像素过滤出超过到所述参数化图形的特定距离的物体特征像素；以及

根据不包括超过所述特定距离的所述物体特征像素的所述获得的物体特征像素来再次计算对所述物体特征的近似。

29.如权利要求27所述的特征检测方法，还包括：

从所述获得的物体特征像素过滤出超过到所述参数化图形的特定距离的物体特征像素；以及

根据不包括超过所述特定距离的所述物体特征像素的所述获得的物体特征像素来再次计算对所述物体特征的近似。

30.如权利要求19或20所述的特征检测方法，其中根据所述选择的参数值的所述参数化图形被重叠在显示单元上的所述数字图像中的所述物体特征上。

31.如权利要求19或20所述的特征检测方法，还包括：

从所述参数范围选择参数值的另一组合，使得第二参数化图形构成对所关注的所述区域中的第二物体特征的近似，并计算在所述两个参数化图形之间的中心线。

32.根据权利要求19或20所述的特征检测方法，还包括：

在所述参数化图形上限定测量像素；以及

采用到待测量的物体的位置的默认距离将所述测量像素转换成所述位置的坐标的近似。

33.如权利要求32所述的特征检测方法，还包括：

使用透镜装置观测所述物体；以及

将所述透镜装置的光轴调节到待测量的所述位置上。

34.如权利要求33所述的特征检测方法，还包括：

沿着测量轴测量到待测量的所述位置的距离，以及

根据所测量的距离再次计算所述位置的坐标。

35.如权利要求32所述的特征检测方法，还包括：

获得包括所述物体的部分的所关注的所述区域的图像。

36.如权利要求33所述的特征检测方法，还包括：

获得包括所述物体的部分的所关注的所述区域的图像。

37.如权利要求34所述的特征检测方法，还包括：

获得包括所述物体的部分的所关注的所述区域的图像。

38.一种特征检测装置，包括：

用于接收至少两条区域指示线的装置，所述至少两条区域指示线用于在数字图像中限定包括物体的部分的所关注的区域；

用于限定待引入所述数字图像中的参数化图形的至少两个参数的范围，使得所述参数化图形与至少一条所述区域指示线交叉的装置；

用于从参数范围选择参数值的组合，使得所述参数化图形构成对所关注的所述区域中的所述物体的物体特征的近似的装置；以及

用于根据所述参数值的组合提供所述参数化图形用于显示在所述数字图像中的装置。

39.如权利要求38所述的特征检测装置，还包括：

用于接收识别所述参数化图形的信息的装置，所述参数化图形构成多个可预先选择的候选参数化图像之一。

40.如权利要求38或39所述的特征检测装置，还包括：

用于限定多个不同参数化图形的参数的范围，使得每个所述参数化图形与至少一条所述区域指示线交叉的装置。

41.如权利要求38或39所述的特征检测装置，还包括：

用于选择参数值的所述组合，以便所述参数化图形构成对所关注的所述区域中的所述物体的所述物体特征的最佳拟合近似的装置。

42.如权利要求38或39所述的特征检测装置，还包括：

用于限定至少一个参数化图形的所述至少两个参数的子范围，使得所述至少一个参数化图形与至少两条区域指示线交叉的装置。

43.如权利要求38或39所述的特征检测装置，还包括：

用于接收至少两个指示点以限定区域指示线的端点的装置。

44.如权利要求38或39所述的特征检测装置，其中所述至少两条区域指示线基于两个指示点，所述区域指示线延伸通过所述指示点，使得所述区域指示线限定所关注的基本上矩形的区域。

45.如权利要求38或39所述的特征检测装置，还包括：

用于通过使用检测算法处理所关注的所述区域或由操作员选择所关注的所述区域中的所述物体特征像素来获得所关注的所述区域中的所述物体特征的物体特征像素的装置。

46.如权利要求45所述的特征检测装置，还包括：

用于根据所述物体特征的所获得的物体特征像素来计算对所述物体特征的近似的装置。

47.如权利要求45所述的特征检测装置，还包括：

用于从所述获得的物体特征像素过滤出超过到所述参数化图形的特定距离的物体特征像素的装置；以及

用于根据不包括超过所述特定距离的所述物体特征像素的所述获得的物体特征像素来再次计算对所述物体特征的近似的装置。

48.如权利要求46所述的特征检测装置，还包括：

用于从所述获得的物体特征像素过滤出超过到所述参数化图形的特定距离的物体特征像素的装置；以及

用于根据不包括超过所述特定距离的所述物体特征像素的所述获得的物体特征像素来再次计算对所述物体特征的近似的装置。

49.如权利要求38或39所述的特征检测装置，其中根据所述选择的参数值的所述参数化图形被重叠在显示单元上的所述数字图像中的所述物体特征上。

50.如权利要求38或39所述的特征检测装置，还包括：

用于从所述参数范围选择参数值的另一组合，使得第二参数化图形构成对所关注的所述区域中的第二物体特征的近似，并计算在所述两个参数化图形之间的中心线的装置。

51.根据权利要求38或39所述的特征检测装置，还包括：

用于在所述参数化图形上限定测量像素的装置；以及

用于采用到待测量的物体的位置的默认距离将所述测量像素转换成所述位置的坐标的近似的装置。

52.如权利要求51所述的特征检测装置，还包括：

用于使用透镜装置观测所述物体的装置；以及

用于将所述透镜装置的光轴调节到待测量的所述位置上的装置。

53.如权利要求52所述的特征检测装置，还包括：

用于沿着测量轴测量到待测量的所述位置的距离的装置，以及

用于根据所测量的距离再次计算所述位置的坐标的装置。

54.如权利要求51所述的特征检测装置，还包括：

用于获得包括所述物体的部分的所关注的所述区域的图像的装置。

55.如权利要求52所述的特征检测装置，还包括：

用于获得包括所述物体的部分的所关注的所述区域的图像的装置。

56.如权利要求53所述的特征检测装置，还包括：

用于获得包括所述物体的部分的所关注的所述区域的图像的装置。

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