CN106500666A - 一种摄影测量标志 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例中提供了一种摄影测量标志及其制造方法。该摄影测量标志包括球形本体，球形本体上设有至少两个反射区域，该至少两个反射区域与球心之间具有预先确定的空间位置关系，使得当摄影测量标志置于一个空间中时，球心在该空间中的位置能够根据该至少两个反射区域在该空间中的位置以及该预先确定的空间位置关系计算获得。本发明的实施例中的摄影测量标志，使得摄影测量相机在不同站位成像时，在较大的范围内、甚至在360度范围内都可以对摄影测量标志进行精确测量，无需人工旋转摄影测量标志，大大提高了效率。

Description

一种摄影测量标志

技术领域

本发明涉及一种摄影测量标志。

背景技术

数字近景工业摄影测量，是通过在不同的位置和方向获取同一物体的2幅以上的数字图像，经图像处理匹配等处理及相关数学计算后得到待测点精确的三维坐标，其具有非接触、高精度、测量快速等显著优点。

在摄影测量中，为了测量得到设备的位置，一般在设备上固定多个摄影测量标志。摄影测量标志的球心位置即代表了设备的位置。

摄影测量的一个优势在于高精度。影响数字工业摄影测量精度有很多方面，比如高精度标志中心图像的获取与识别、高精度相机标定算法及标定装置、高精度标志的设计与实现、光束法统一平差，等等。其中高精度摄影测量标志是影响其精度的一个关键技术。同时，摄影测量另一个比较大的优势在于其测量方便快速，相对激光跟踪仪等测量系统的逐点采集，摄影测量是面阵采集，对于相机视场内的点只需要在不同站位拍摄多张照片就可以获取到点位坐标。

但是现有的摄影测量标志，其有效标志中心为一个平面反光片，相机只有在特定的某个小角度范围内才能可视，因此，相机在不同站位、不同角度对测量标志进行测量时，需要人工将每个测量标志转动，使其面向相机，这样制约了测量的速度，不利于摄影测量优势的发挥。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种摄影测量标志，其中在使用该摄影测量标志进行测量时，仅需要更少地转动摄影测量标志或者甚至不需要转动摄影测量标志。

本发明的一些实施例中，提供了一种摄影测量标志，该摄影测量标志包括：本体，本体的外表面的至少一部分是球面的一部分，该球面具有球心；至少两个反射区域，该至少两个反射区域形成在本体上，并且与球心之间具有预先确定的空间位置关系，使得当摄影测量标志置于一个空间中时，球心在该空间中的位置能够根据该至少两个反射区域在该空间中的位置以及该预先确定的空间位置关系计算获得。

本发明的一些实施例中，该至少两个反射区域为在本体上形成的具有已知形状的平面，或者为设置在本体的外表面上的具有已知形状和颜色的区域。

本发明的一些实施例中，该空间位置关系为反射区域与球心之间的距离、球心与反射区域上的特定点之间的连线与反射区域所成的角度、球心与反射区域上的特定点之间的距离和/或球心与反射区域上的多个特定点之间的连续之间的角度和/或距离。

本发明的一些实施例中，该至少两个反射区域包括第一反射面和第二反射面，第一反射面为圆形并具有第一圆心，第一圆心与球心之间相距第一距离，第二反射面为圆形并具有第二圆心，第二圆心与球心之间相距第二距离。

本发明的一些实施例中，第一距离与第二距离相等，第一反射面垂直于所述第二反射面。

本发明的一些实施例中，该至少两个反射区域还包括第三反射面，第三反射面为圆形并具有第三圆心，第三圆心与球心之间相距第三距离。

本发明的一些实施例中，第三反射面垂直于第一反射面和第二反射面，并且第一距离、第二距离和第三距离相等。

本发明的一些实施例中，该至少两个反射区域还包括第四反射面，第四反射面为圆形并具有第四圆心，第四圆心与球心相距第四距离，第四反射面与第二反射面平行并与第一反射面和第三反射面垂直，第四距离与第一距离、第二距离和第三距离相等。

本发明的一些实施例中，该至少两个反射区域还包括第五反射面，第五反射面为圆形并具有第五圆心，第五圆心与球心相距第五距离，第五反射面与第三反射面平行并与第一反射面、第二反射面以及第四反射面垂直，第五距离与第一距离、第二距离、第三距离和第四距离相等。

本发明的一些实施例中，第一反射面、第二反射面、第三反射面、第四反射面和第五反射面上分别形成识别标志。

本发明的实施例中的摄影测量标志，使得摄影测量相机在不同站位成像时，在较大的范围内、甚至在360范围内都可以对摄影测量标志进行精确测量，无需人工旋转摄影测量标志，大大提高了效率。

附图说明

图1为本发明一个实施例的摄影测量标志的立体示意图。

图2为本发明一个实施例的摄影测量标志的俯视示意图。

图3为本发明一个实施例的摄影测量标志的侧视示意图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的摄影测量标志进行详细说明。

参考图1至图3，本发明的一些实施例中，一种摄影测量标志包括本体1。该本体1的整体轮廓为球形。即，本体1的外表面的至少一部分(例如，除了下文中所述的反射面之外的外表面，等等)是一个球面的一部分。该球面具有球心S。

本发明的一些实施例中，本体1可以由任何适合的材质制成。例如，一些实施例中，本体1可以由不锈钢制成。

本体1上可以设有至少两个反射区域，并且在制造该摄影测量标志时，使得该至少两个反射区域与本体1的球心S之间具有预先确定的空间位置关系。这可以通过控制该摄影测量标志的制造过程实现，在此不再详述。

由于对于摄影测量标志本身而言，该至少两个反射区域与本体1的球心S之间的空间位置关系是已知的(即前述的预先确定的空间位置关系)，因此当将该摄影测量标志置于某个空间中时，球心S在该空间中的位置将能够根据该至少两个反射区域在该空间中的位置以及该预先确定的空间位置关系计算获得。而该至少两个反射区域在该空间中的位置可以通过对该摄影测量标志进行摄影后进行相应地处理获得。因此，当将摄影测量标志置于该空间中后，对该摄影测量标志进行摄影测量获得该至少两个反射区域在该空间中的位置，然后通过该至少两个反射区域在该空间中的位置以及前述的该至少两个反射区域与球心S之间的预先确定的空间位置关系，即可反推计算获得球心S在该空间中的位置。

本发明的实施例中，前述的至少两个反射区域可以是任何形式的，只要其能够被通过摄影测量识别出即可。例如，一些实施例中，该反射区域可以是在本体1上切削出的已知形状(例如，圆形、三角形、多边形或者其他规则的或者不规则的形状)的平面。另一些实施例中，该反射区域可以是设置(例如，喷涂，等等)在本体1上的具有已知形状(例如，圆点、带方向的线条、箭头等等)以及特定颜色(例如，红色或者其他比较醒目的颜色，等等)的区域。下文以及附图中，以反射区域为圆形反射面为实例进行了说明。但是，本发明不限于圆形反射面。

相应地，反射区域与球心之间的空间位置关系可以包含反射区域与球心之间的任何适合的空间位置关系，只要能够使用该空间位置关系根据反射区域的位置反推计算出球心位置即可。例如，可以是反射区域与球心之间的距离、球心与反射区域上的特定点之间的连线与该反射区域所成的角度、球心与反射区域上的特定点之间的距离、球心与反射区域上的多个特定点之间的连续之间的角度和/或距离、和/或其他任何适合的空间位置关系。

下面以反射区域为圆形反射面为实例进行更进一步的详细说明。

参考图1至3，本发明的一些实施例中，本体1上可以设有第一反射面10。该第一反射面10为一个如前文所述的反射区域。即，前述的至少两个反射区域可以包括第一反射面10。第一反射面10可以为圆形，并且具有第一圆心A。第一圆心A与球面的球心S相距第一距离，即，图1中SA的长度为第一距离。

第一反射面10可以具有良好的反射性质(例如，可以是镜面或者其他适合的反射表面)，能够反射入射的光线。

本体1上还可以设有第二反射面20。该第二反射面20也为一个如前文所述的反射区域。即，前述的至少两个反射区域还可以包括第二反射面20。第二反射面20可以为圆形，并且具有第二圆心B。第二圆心B与球面的球心S相距第二距离，即，图1中的SB的长度为第二距离。第二反射面20垂直于第一反射面10，即，第二反射面20所在的平面垂直于第一反射面10所在的平面。

第二反射面20的直径可以与第一反射面10的直径相等。第二圆心B与球面的球心S之间的第二距离可以与第一圆心A与球面的球心S之间的第一距离相等。而且，第二圆心B与球面的球心S之间的连线(即，图1中的SB)可以与第一圆心A与球面的球心S之间的连线(即，图1中的SA)相互垂直。

第二反射面20可以具有良好的反射性质(例如，可以是镜面或者其他适合的反射表面)，能够反射入射的光线。

本体1上还可以设有第三反射面30。该第三反射面30也为一个如前文所述的反射区域。即，前述的至少两个反射区域还可以包括第三反射面30。第三反射面30可以为圆形，并且具有第三圆心C。第三圆心C与球面的球心S相距第三距离，即，图1中的SC的长度为第三距离。第三反射面30既垂直于第一反射面10，也垂直于第二反射面20，即，第三反射面30所在的平面与第二反射面20所在的平面以及第一反射面10所在的平面彼此相互垂直。

第三反射面30的直径可以与第一反射面10的直径和第二反射面20的直径相等。第三圆心C与球面的球心S之间的第三距离可以与第二圆心B与球面的球心S之间的第二距离以及第一圆心A与球面的球心S之间的第一距离相等，即，前述的第三距离、第二距离和第一距离彼此相等。而且，第三圆心C与球面的球心S之间的连线(即，图1中的SC)与第二圆心B与球面的球心S之间的连线(即，图1中的SB)以及第一圆心A与球面的球心S之间的连线(即，图1中的SA)相互垂直。也就是说，图1中的SC、SB和SA两两相互垂直。

第三反射面30可以具有良好的反射性质(例如，可以是镜面或者其他适合的反射表面)，能够反射入射的光线。

前述的这些实施例中，摄影测量标志包括形成在球形本体1上的三个反射面：第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30。这三个反射面10、20和30均为圆形并且彼此两两相互垂直，其圆心与球形本体1的球心的距离相等，并且其圆心与球形本体1的球心的连线彼此两两相互垂直。这样，当进行摄影测量时，在该第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30所面向的一定范围内，可以同时拍摄到这三个反射面。由于三个反射面均为圆形，因此拍摄后可以精确地提取三个反射面的圆心，同时由于反射面的圆心与球形本体1的球心的相互关系一直，因此获得三个反射面的圆心之后，即可方便地反推获得球形本体1的球心位置，从而获得良好的摄影测量结果。此外，在该第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30所面向的另外的一定范围内，可能一次拍摄只能拍摄到这三个反射面中的一个或者两个反射面。在这种情况下，可以改变拍摄位置进行多次拍摄，并将多次拍摄获得的图像数据融合，只要保证最终三个反射面都被拍摄到，即可通过融合后的图像数据，按照与前述的类似的方法，解算出球形本体1的球心。

本发明的一些实施例中，为了使得在拍摄获得的图像中能够区分出第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30，在该第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30上可以分别设有识别标志。该识别标志可以是任何适合的标志，只要能够区分第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30即可。例如，一些实施例中，该识别标志可以是孔，通过孔的数量区分第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30，例如第一反射面10上的识别标志是1个孔，第二反射面20上的识别标志是2个孔，第三反射面30上的识别标志是3个孔，等等。在其他的实施例中，识别标志也可以是其他适合的形式。

本发明的一些实施例中，前述的第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30可以具有相同的直径，这样，更便于摄影测量过程中球心S的位置的计算。

需要注意的是，虽然图1中用明显的实心点标出了球心S、第一圆心A、第二圆心B和第三圆心C，但是本领域技术人员容易理解，这里的实心点仅仅是为了在图中示意性地指示出球心、第一圆心、第二圆心和第三圆心的位置以便于理解本发明实施例的具体方案。在实际的摄影测量标志产品中，可以没有这样的实心点结构。

参考图2，本发明的另一些实施例中，摄影测量标志的本体1上还可以设有第四反射面40(图中未详细示出，可参考前述的第一反射面10、第二反射面20和/或第三反射面30理解)。该第四反射面40也为一个如前文所述的反射区域。即，前述的至少两个反射区域还可以包括第四反射面40。第四反射面40可以为圆形，并且具有第四圆心。第四圆心与球面的球心S相距第四距离。第四反射面40可以平行于第二反射面20并且垂直于第一反射面10和第三反射面30，即，第四反射面40所在的平面与第二反射面20所在的平面平行，并且与第一反射面10所在的平面以及第三反射面30所在的平面垂直。而且，第四圆心与球面的球心S之间的第四距离与第一圆心A与球心S之间的第一距离、第二圆心B与球心S之间的第二距离以及第三圆心C与球心S之间的第三距离相等。

可见，这些实施例中，第四反射面40与第二反射面20是关于球心S对称的。

第四反射面40可以与前述的第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30类似地具有良好的反射性质(例如，可以是镜面或者其他适合的反射表面)，能够反射入射的光线。

这些实施例中，通过在本体1上进一步设置第四反射面40，使得在工作中能够拍摄到该摄影测量标志的这四个反射面中的一个、两个或者三个反射面的拍摄位置的范围更大，从而更便于使用摄影测量标志进行摄影测量而不需要在该摄影测量过程中过多地调节该摄影测量标志的方位。

参考图2和图3，本发明的另一些实施例中，摄影测量标志的本体1上还可以设有第五反射面50。(图中未详细示出，可参考前述的第一反射面10、第二反射面20、第三反射面30和/或第四反射面40理解)。该第五反射面50也为一个如前文所述的反射区域。即，前述的至少两个反射区域还可以包括第五反射面50。第五反射面50可以为圆形，并且具有第五圆心。第五圆心与球面的球心S相距第五距离。第五反射面50可以平行于第三反射面30并且垂直于第一反射面10、第二反射面20及第四反射面40，即，第五反射面50所在的平面与第三反射面30所在的平面平行，并且与第一反射面10所在的平面、第二反射面20所在的平面及第四反射面40所在的平面垂直。而且，第五圆心与球面的球心S之间的第五距离与第一圆心A与球心S之间的第一距离、第二圆心B与球心S之间的第二距离、第三圆心C与球心S之间的第三距离以及第四圆心与球心S之间的第四距离相等。

可见，这些实施例中，第五反射面50与第三反射面30是关于球心S对称的。

第五反射面50可以与前述的第一反射面10、第二反射面20、第三反射面30和第四反射面40类似地具有良好的反射性质(例如，可以是镜面或者其他适合的反射表面)，能够反射入射的光线。

这些实施例中，通过在本体1上进一步设置第五反射面50，使得在工作中，在摄影测量标志周围除了背向第一反射面10的方向(该方向通常是该摄影测量标志的附装方向，即通过该方向的一侧附装到待测设备上)之外，360度范围内的任何位置都能够拍摄到该摄影测量标志的这五个反射面中的一个、两个或者三个反射面，从而更便于使用摄影测量标志进行摄影测量，而不需要在该摄影测量过程中对该摄影测量标志的方位进行调节。

本发明的一些实施例中，前述的第四反射面40和/或第五反射面50上也可以分别设有识别标志，该识别标志可以与前文所述的第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30上的识别标志类似。例如，一些实施例中，第四反射面40上的识别标志是4个孔，第五反射面50上的识别标志是5个孔。当然，这些识别标志也可以是其他的形式，只要能够区分第一反射面10、第二反射面20、第三反射面30、第四反射面40和第五反射面50即可。

一些实施例中，第四反射面40和第五反射面50可以具有与前述的第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30相同的直径，这样，更便于摄影测量过程中球心S的位置的计算。

本发明的一些实施例中，前述的第一反射面10、第二反射面20、第三反射面30、第四反射面40和/或第五反射面50可以分别凸设在本体1上的相应的支撑平面11、21、31、41和51上(参考图1至图3)。另一些实施例中，第一反射面10、第二反射面20、第三反射面30、第四反射面40和/或第五反射面50也可以直接形成在本体1上而未凸设出(图中未示出)。

本发明的实施例中的摄影测量标志，使得摄影测量相机在不同站位成像时，在较大的范围内、甚至在360范围内都可以对摄影测量标志进行精确测量，无需人工旋转摄影测量标志，大大提高了效率。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种摄影测量标志，其特征在于，包括：

本体，所述本体的外表面的至少一部分是球面的一部分，所述球面具有球心；

至少两个反射区域，所述至少两个反射区域形成在所述本体上，所述至少两个反射区域与所述球心之间具有预先确定的空间位置关系，使得当所述摄影测量标志置于一个空间中时，所述球心在所述空间中的位置能够根据所述至少两个反射区域在所述空间中的位置以及所述预先确定的空间位置关系计算获得。

2.如权利要求1所述的摄影测量标志，其特征在于：所述至少两个反射区域为在所述本体上形成的具有已知形状的平面，或者为设置在所述本体的外表面上的具有已知形状和颜色的区域。

3.如权利要求1所述的摄影测量标志，其特征在于：所述空间位置关系为反射区域与球心之间的距离、球心与反射区域上的特定点之间的连线与反射区域所成的角度、球心与反射区域上的特定点之间的距离和/或球心与反射区域上的多个特定点之间的连续之间的角度和/或距离。

4.如权利要求1所述的摄影测量标志，其特征在于：所述至少两个反射区域包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面为圆形并具有第一圆心，所述第一圆心与所述球心之间相距第一距离，所述第二反射面为圆形并具有第二圆心，所述第二圆心与所述球心之间相距第二距离。

5.如权利要求4所述的摄影测量标志，其特征在于：所述第一距离与所述第二距离相等，所述第一反射面垂直于所述第二反射面。

6.如权利要求4所述的摄影测量标志，其特征在于：所述至少两个反射区域还包括第三反射面，所述第三反射面为圆形并具有第三圆心，所述第三圆心与所述球心之间相距第三距离。

7.如权利要求6所述的摄影测量标志，其特征在于：所述第三反射面垂直于所述第一反射面和所述第二反射面，并且所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离相等。

8.如权利要求6所述的摄影测量标志，其特征在于：

所述至少两个反射区域还包括第四反射面，所述第四反射面为圆形并具有第四圆心，所述第四圆心与所述球心相距第四距离，所述第四反射面与所述第二反射面平行并与所述第一反射面和所述第三反射面垂直，所述第四距离与所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离相等。

9.如权利要求8所述的摄影测量标志，其特征在于：

所述至少两个反射区域还包括第五反射面，所述第五反射面为圆形并具有第五圆心，所述第五圆心与所述球心相距第五距离，所述第五反射面与所述第三反射面平行并与所述第一反射面、所述第二反射面以及所述第四反射面垂直，所述第五距离与所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离和所述第四距离相等。

10.如权利要求9所述的摄影测量标志，其特征在于：所述第一反射面、所述第二反射面、所述第三反射面、所述第四反射面和所述第五反射面上分别设有识别标志。