CN111308485A - 测量装置和照相测量方法 - Google Patents

Abstract

具有测定到测定对象的距离的测距部、取得包括前述测定对象的观察图像的测定方向摄像部、检测前述测量装置主体的倾斜的姿势检测器和运算控制部，该运算控制部被构成为从在第1设置点取得的第1图像和在第2设置点取得的第2图像提取共同的对应点，基于该对应点来执行匹配，测量相对于前述第1设置点和前述第2设置点的前述测定对象的位置关系。

Description

测量装置和照相测量方法

技术领域

本发明涉及可简单地设置的测量装置和照相测量方法。

背景技术

在对测定对象物进行测定（大小、3维坐标）时，进行使用相机等图像取得装置的照相测量、使用3维激光扫描仪的3维测量。照相测量能够在短时间内对测定对象物进行测定。此外，照相测量能够在图像中能够识别测定对象物的范围内进行到比较远方的测定。

然而，在照相测量的情况下，进深的分辨率由像素和BH比（2处的拍摄位置间的距离与到测定对象物的距离之比）决定，而在测定精度中存在极限。此外，照相测量需要进行用于校正相机的失真的内部定位（orientation）、用于在2处拍摄的图像的相对应的相互定位、使用定位点（基准点）的绝对定位。因此，在照相测量中需要熟练作业。

另一方面，激光扫描仪能够容易地对测定对象物的形状进行测定。然而，在精密地对测定对象物进行测定的情况下，由于需要使扫描密度变高，所以在测定中需要时间。此外，在不具有铅直基准的激光扫描仪的情况下，需要设置定位点（基准点），用其他方式测量基准点，校正激光扫描仪的倾斜。进而，在激光扫描仪的情况下，在测定距离方面存在极限，远方的测定对象物的测定是困难的。

发明内容

本发明的目的在于，提供能够在短时间内进行高密度的3维测定的测量装置和照相测量方法。

为了达成上述目的，本发明的测量装置具备：可移动且依次设置在至少第1设置点和相对于该第1设置点为规定位置的第2设置点的单脚；以及以从该单脚的下端为已知的距离和相对于该单脚的轴心为已知的角度设置并且具有基准光轴的测量装置主体，该测量装置主体具有：照射测距光并且对反射测距光进行光接收来测定到测定对象的距离的测距部；包括所述测定对象并且以与所述基准光轴为规定的关系取得观察图像的测定方向摄像部；检测所述测量装置主体相对于水平或铅直的倾斜的姿势检测器；以及使所述测距部对规定的测定点进行测距并且使所述测定方向摄像部取得所述测定对象的图像的运算控制部，该运算控制部被构成为从在所述第1设置点取得的第1图像和在所述第2设置点取得的第2图像提取共同的对应点，基于所述第1图像中的对应点或对应点近旁的利用所述测距部得到的测距值和所述第2图像中的对应点或对应点近旁的利用所述测距部得到的测距值来执行照片测量的匹配，测量相对于所述第1设置点和所述第2设置点的所述测定对象的位置关系。

此外在优选实施例的测量装置中，所述测量装置主体还具备使所述测距光相对于所述基准光轴偏转的光轴偏转部，所述运算控制部构成为使所述光轴偏转部以规定的扫描模式扫描所述测距光，使所述测距部取得沿着所述扫描模式的点云数据，针对偏离所述扫描模式的部分利用所述照相测量补充测距数据，并取得所述测定对象的3维数据。

此外在优选实施例的测量装置中，在所述测定对象相对于所述第1图像和所述第2图像为广交会角的情况下，构成为针对所述扫描模式外的不能进行利用所述测距部的光波距离测定的部分利用所述照相测量补充测距数据。

此外在优选实施例的测量装置中，所述运算控制部在取得所述第1图像后使所述单脚相对于所述测定对象向右或左倾斜来取得辅助第1图像，在取得所述第2图像后使所述单脚相对于所述测定对象向右或左倾斜来取得辅助第2图像，进行利用所述第1图像和所述辅助第1图像的窄交会角的照相测量，基于该照相测量来运算相对于所述第1设置点的所述测定对象的概略3维位置，并进行利用所述第2图像和所述辅助第2图像的窄交会角的照相测量，基于该照相测量来运算相对于所述第2设置点的所述测定对象的概略3维位置。

此外在优选实施例的测量装置中，所述运算控制部从所述第1图像和所述第2图像提取共同的对应点，将所述第1图像中的对应点的概略3维位置和所述第2图像中的对应点的概略3维位置进行比较，提取概略吻合的对应点，基于所提取的对应点来将所述第1图像和所述第2图像进行匹配。

此外在优选实施例的测量装置中，所述第1图像和所述第2图像是以广交会角取得的图像。

此外在优选实施例的测量装置中，在所述单脚设置辅助脚，利用该辅助脚限制所述单脚的前后方向的倾斜和旋转。

此外在优选实施例的测量装置中，所述运算控制部从所述第1设置点测定所述测定对象的任意的位置的测定点，从所述第2设置点测定所述测定点，通过后方交会来运算以所述第1设置点的3维坐标为基准的所述第2设置点的3维坐标。

此外在优选实施例的测量装置中，在所述第1设置点设置基准目标物，从所述第2设置点测定所述基准目标物，基于该测定结果来运算以所述第1设置点的3维坐标为基准的所述第2设置点的3维坐标。

此外在优选实施例的测量装置中，所述测量装置主体还具备GPS装置，利用该GPS装置来取得所述第1设置点和所述第2设置点的3维坐标。

此外本发明的照相测量方法具有：设置在设置点的单脚；以从该单脚的下端为已知的距离和相对于该单脚的轴心为已知的位置设置并且具有基准光轴的测量装置主体；设置在该测量装置主体并且包括测定对象而以与所述基准光轴为规定的关系取得观察图像的测定方向摄像部；检测所述测量装置主体相对于水平或铅直的倾斜的姿势检测器；以及使得取得所述测定对象的图像的运算控制部，所述单脚依次设置在至少第1设置点和第2设置点，在所述第1设置点中，取得包括所述测定对象的第1图像和从第1图像取得状态使所述单脚相对于所述测定对象向右或左倾斜而为相对于所述第1图像的窄交会角的辅助第1图像，基于所述第1图像、所述辅助第1图像、所述已知的距离、以及所述姿势检测器所检测的倾斜来进行窄交会角的第1照相测量，在所述第2设置点中，取得包括所述测定对象的第2图像和从第2图像取得状态使所述单脚相对于所述测定对象向右或左倾斜而为相对于所述第2图像的窄交会角的辅助第2图像，基于所述第2图像、所述辅助第2图像、所述已知的距离、以及所述姿势检测器所检测的倾斜来进行窄交会角的第2照相测量，基于利用所述第1照相测量、所述第2照相测量得到的概略3维位置来提取所述第1图像和所述第2图像所共同的对应点，基于所提取的对应点来使所述第1图像和所述第2图像匹配，执行广交会角的第3照相测量。

进而，此外在本发明的照相测量方法中，所述第1图像、所述辅助第1图像、所述第2图像、所述辅助第2图像分别是基于由所述姿势检测器求取的结果而校正的铅直图像。

根据本发明，具备：可移动且依次设置在至少第1设置点和相对于该第1设置点为规定位置的第2设置点的单脚；以及以从该单脚的下端为已知的距离和相对于该单脚的轴心为已知的角度设置并且具有基准光轴的测量装置主体，该测量装置主体具有：照射测距光并且对反射测距光进行光接收来测定到测定对象的距离的测距部；包括所述测定对象并且以与所述基准光轴为规定的关系取得观察图像的测定方向摄像部；检测所述测量装置主体相对于水平或铅直的倾斜的姿势检测器；以及使所述测距部对规定的测定点进行测距并且使所述测定方向摄像部取得所述测定对象的图像的运算控制部，该运算控制部被构成为从在所述第1设置点取得的第1图像和在所述第2设置点取得的第2图像提取共同的对应点，基于所述第1图像中的对应点或对应点近旁的利用所述测距部得到的测距值和所述第2图像中的对应点或对应点近旁的利用所述测距部得到的测距值来执行照片测量的匹配，测量相对于所述第1设置点和所述第2设置点的所述测定对象的位置关系，因此，即使在交会角较大的情况下，也能够在不会产生错误匹配的情况下执行高精度的照相测量。

此外根据本发明，具有：设置在设置点的单脚；以从该单脚的下端为已知的距离和相对于该单脚的轴心为已知的位置设置并且具有基准光轴的测量装置主体；设置在该测量装置主体并且包括测定对象而以与所述基准光轴为规定的关系取得观察图像的测定方向摄像部；检测所述测量装置主体相对于水平或铅直的倾斜的姿势检测器；以及使得取得所述测定对象的图像的运算控制部，所述单脚依次设置在至少第1设置点和第2设置点，在所述第1设置点中，取得包括所述测定对象的第1图像和从第1图像取得状态使所述单脚相对于所述测定对象向右或左倾斜而为相对于所述第1图像的窄交会角的辅助第1图像，基于所述第1图像、所述辅助第1图像、所述已知的距离、以及所述姿势检测器所检测的倾斜来进行窄交会角的第1照相测量，在所述第2设置点中，取得包括所述测定对象的第2图像和从第2图像取得状态使所述单脚相对于所述测定对象向右或左倾斜而为相对于所述第2图像的窄交会角的辅助第2图像，基于所述第2图像、所述辅助第2图像、所述已知的距离、以及所述姿势检测器所检测的倾斜来进行窄交会角的第2照相测量，基于利用所述第1照相测量、所述第2照相测量得到的概略3维位置来提取所述第1图像和所述第2图像所共同的对应点，基于所提取的对应点来使所述第1图像和所述第2图像匹配，执行广交会角的第3照相测量，因此，即使在交会角较大的情况下也能够在不会产生错误匹配的情况下进行照相测量，谋求测定精度的提高，并且能够省略使用测距光的测定机构，从而能够谋求装置成本的减少。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施例的概略图。

图2是示出本发明的第1实施例的测量装置主体的概略框图。

图3是操作面板的概略框图。

图4是说明使用本发明的第1实施例的测量装置的测定的说明图。

图5是说明使用本发明的第1实施例的测量装置的测定的流程图。

图6是说明使用本发明的第2实施例的测量装置的测定的说明图。

图7是示出本发明的第2实施例的测量装置主体的概略框图。

图8是说明使用本发明的第2实施例的测量装置的测定的流程图。

图9是说明使用本发明的第3实施例的测量装置的测定的说明图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边说明本发明的实施例。

图1是示出本发明的第1实施例的概略的图，在图1中，1示出单脚架支承方式的测量装置，2示出测定对象。

前述测量装置1主要具有单脚（单脚架）3、在该单脚3的上端设置的测量装置主体4、操作面板7，在前述单脚3的适当位置例如在测定作业者以站立姿势容易操作的位置设置前述操作面板7。

该操作面板7既可以相对于前述单脚3固定地设置，或者也可以是可拆装的。前述操作面板7能够在安装于前述单脚3的状态下操作。此外，可以从前述单脚3分离前述操作面板7，做成能够以前述操作面板7单体进行操作。该操作面板7和前述测量装置主体4能够经由有线、无线等各种通信方式进行数据通信。

此外，在前述单脚3的前述操作面板7的下方的位置，可折叠地安装1个辅助脚6。

前述单脚3的下端为尖端，该下端被设置于基准点R（成为测定的基准的点）。此外，从前述单脚3的下端到前述测量装置主体4的机器中心（测量装置主体4中的成为测定的基准的点）的距离是已知的。

前述测量装置主体4的光学系统具有在大体水平方向上延伸的基准光轴O，该基准光轴O被设定为相对于与前述单脚3的轴心P正交的线向规定角度下方倾斜。因此，当前述单脚3被铅直设定时，前述基准光轴O相对于水平向前述规定角度下方倾斜。

前述辅助脚6在上端可折叠地连结到前述单脚3，前述辅助脚6在折叠状态下与前述单脚3紧贴，并设置有使得保持紧贴的状态的锁定机构。或者，可以简易地设置包捆前述单脚3和前述辅助脚6的带（未图示）。在前述辅助脚6折叠的状态下，作业者能够把持单脚3来执行测定。

前述辅助脚6以上端为中心进行规定的角度旋转，能够从前述单脚3背离，并能够固定在背离的位置。通过使用前述辅助脚6，前述测量装置主体4成为该辅助脚6和前述单脚3的2点支承，前述测量装置主体4的支承是稳定的，提高了利用前述测量装置主体4进行的测定的稳定性。再有，关于前述辅助脚6，说明了1个的情况，但是，也可以为2个。在该情况下，前述单脚3能够自立。

前述测量装置主体4具有作为光波距离计的测距部24（后述）、测定方向摄像部21（后述），此外，在前述测量装置主体4设置作为外部摄像部的下方摄像部5。前述测距部24的光学系统的基准光轴是前述基准光轴O。前述测定方向摄像部21的光轴（以下，第1摄像光轴61）相对于前述基准光轴O向规定角（例如6°）上方倾斜，此外，前述测定方向摄像部21的光轴与前述测距部24的光轴的距离和位置关系是已知的。前述测距部24和前述测定方向摄像部21收纳于前述测量装置主体4的框体内部。

前述下方摄像部5具有CCD、CMOS等摄像元件，使用可取得数字图像的摄像装置。此外，摄像元件中的像素的位置能够以前述下方摄像部5的光轴（以下，第2摄像光轴8）为基准来检测。此外，作为前述下方摄像部5，例如，可以使用市售的数字相机。

前述下方摄像部5固定于前述测量装置主体4的框体，前述下方摄像部5（即，该下方摄像部5的像形成位置）相对于前述测量装置主体4的机器中心设置在已知的位置（距离）。前述第2摄像光轴8朝向下方，相对于前述基准光轴O设定为规定的已知角度（θ4），前述第2摄像光轴8和前述基准光轴O为已知的关系（距离）。再有，前述下方摄像部5可以收纳于前述框体，与前述测量装置主体4一体化。

前述测定方向摄像部21的视角是θ1，前述下方摄像部5的视角是θ2，θ1和θ2既可以相等也可以不同。此外，前述测定方向摄像部21的视角和前述下方摄像部5的视角可以不重叠，但是，规定量重叠是优选的。此外，前述下方摄像部5的视角、前述第2摄像光轴8的方向被设定为使得前述单脚3的下端包括于图像中。再有，θ3示出了前述测量装置主体4的扫描范围。

参照图2来说明前述测量装置主体4的概略结构。

该测量装置主体4具备测距光射出部11、光接收部12、测距运算部13、运算控制部14、第1存储部15、摄像控制部16、图像处理部17、第1通信部18、光轴偏转部19、姿势检测器20、前述测定方向摄像部21、射出方向检测部22、电机驱动器23，这些收纳于框体25而一体化。再有，前述测距光射出部11、前述光接收部12、前述测距运算部13、前述光轴偏转部19等构成测距部24。

前述测距光射出部11具有射出光轴26，在该射出光轴26上设置作为测距光源的发光元件27，例如激光二极管（LD）。此外，在前述射出光轴26上设置照明透镜28。进而，利用在前述射出光轴26上设置的作为偏转光学构件的第1反射镜29和在光接收光轴31（后述）上设置的作为偏转光学构件的第2反射镜32，前述射出光轴26被偏转为与前述光接收光轴31吻合。由前述第1反射镜29和前述第2反射镜32构成射出光轴偏转部。

作为前述测距运算部13，使用本装置所专门的CPU或通用CPU等来执行在前述第1存储部15中储存的程序（后述），进行测距或控制。再有，前述控制运算部14的功能的一部分可以分配为前述测距运算部13。该测距运算部13使前述发光元件27发光，前述发光元件27发出激光光线。前述测距光射出部11将从前述发光元件27发出的激光光线作为测距光33射出。再有，作为激光光线，可以使用连续光或脉冲光、或者日本国特开2016-161411号公报所示的断续调制光中的任一者。以下，将脉冲光和断续调制光总称为脉冲光。

对前述光接收部12进行说明。来自测定对象2的反射测距光34入射到该光接收部12。前述光接收部12具有前述光接收光轴31，利用前述第1反射镜29、前述第2反射镜32偏转的前述射出光轴26与该光接收光轴31吻合。再有，将该射出光轴26和前述光接收光轴31吻合的状态作为测距光轴35。

在前述基准光轴O上配设前述光轴偏转部19。透射该光轴偏转部19的中心的笔直的光轴成为前述基准光轴O。该基准光轴O与未被前述光轴偏转部19偏转时的前述射出光轴26或前述光接收光轴31或前述测距光轴35吻合。

前述反射测距光34透射前述光轴偏转部19，入射到前述光接收光轴31上。此外，成像透镜38配设在前述光接收光轴31上。此外，在前述光接收光轴31上设置光接收元件39，例如光电二极管（PD）或雪崩光电二极管（APD）。前述成像透镜38将前述反射测距光34成像到前述光接收元件39。该光接收元件39对前述反射测距光34进行光接收，发生光接收信号。光接收信号输入到前述测距运算部13，该测距运算部13基于光接收信号来运算测距光的往返时间，基于往返时间和光速来进行到前述测定对象2的测距。此外，光接收信号还包括对前述反射测距光34进行光接收时的光接收强度的信息，前述测距运算部13还运算来自前述测定对象2的反射强度。

前述第1通信部18将由前述测定方向摄像部21取得的图像数据、由前述图像处理部17处理的图像数据、前述测距部24所取得的测距数据、前述射出方向检测部22所取得的测角数据发送到前述操作面板7，进而，接收来自该操作面板7的操作命令。前述第1通信部18在与后述的第2通信部67之间通过有线、无线等所需的通信方式进行数据的通信。

在前述第1存储部15中储存摄像的控制程序、图像处理程序、测距程序、显示程序、通信程序、操作命令制作程序、基于来自前述姿势检测器20的姿势检测结果来运算前述单脚3的倾斜角、倾斜方向进而运算倾斜角的铅直分量（相对于前述单脚3的测定对象2的前后方向的倾斜角）、倾斜角的水平分量（相对于前述单脚3的测定对象2的左右方向的倾斜角）的倾斜角运算程序、基于所运算的倾斜来校正所拍摄的图像的方向的校正程序、用于执行测距的测定程序、用于控制前述光轴偏转部19的偏转工作的偏转控制程序、进行在至少2处拍摄的图像的相对应的匹配程序、求取至少2处的拍摄位置间的距离（位置关系）的运算程序、基于相对应的至少2个图像来进行照相测量的测量程序、执行各种运算的运算程序等各种程序。此外，在前述第1存储部15中储存测距数据、测角数据、图像数据等各种数据。

前述运算控制部14根据前述测量装置主体4的工作状态，展开并执行前述各种程序来进行利用前述测量装置主体4进行的前述测距光射出部11的控制、前述光接收部12的控制、前述测距运算部13的控制、前述测定方向摄像部21的控制等，从而执行测距。再有，作为前述运算控制部14，使用本装置所专门的CPU或通用CPU。此外，关于前述测距运算部13，可以分配前述运算控制部14的功能的一部分。

此外，作为前述第1存储部15，使用作为磁存储装置的HDD、作为光存储装置的CD、DVD、作为半导体存储装置的存储卡、USB等各种存储单元。该第1存储部15可以相对于前述框体25是可拆装的。或者，前述第1存储部15可以做成能够经由期望的通信单元向外部存储装置或外部数据处理装置送出数据。

对前述光轴偏转部19的细节进行说明。

该光轴偏转部19由一对光学棱镜41、42构成。该光学棱镜41、42分别为同径的圆板形，在前述测距光轴35上与该测距光轴35正交地同心配置，以规定间隔平行配置。前述光学棱镜41具有由光学玻璃成形并且平行配置的3个三角棱镜。同样，前述光学棱镜42也具有由光学玻璃成形并且平行配置的3个三角棱镜。再有，构成前述光学棱镜41的三角棱镜和构成前述光学棱镜42的前述三角棱镜全部具有相同偏角的光学特性。

三角棱镜的宽度、形状既可以全部相同或者也可以不同。再有，位于中心的前述三角棱镜的宽度比前述测距光33的束径大，该测距光33仅透射位于中心的三角棱镜。关于位于中心以外的三角棱镜，也可以由许多小三角棱镜（菲涅耳棱镜）构成。

进而，关于中心的前述三角棱镜，可以采用光学玻璃制，关于中心以外的前述三角棱镜，可以采用光学塑料制。这是由于如下那样的理由，即：从前述光轴偏转部19到测定对象2的距离较大，针对中心的前述三角棱镜的光学特性要求精度，另一方面，从中心以外的前述三角棱镜到前述光接收元件39的距离较小，不需要高精度的光学特性。

前述光轴偏转部19的中央部（中心的前述三角棱镜）成为前述测距光33透射而射出的作为第1光轴偏转部的测距光偏转部。前述光轴偏转部19的除了中央部之外的部分（中心的前述三角棱镜的两端部和中心以外的前述三角棱镜）成为前述反射测距光34透射而入射的作为第2光轴偏转部的反射测距光偏转部。

前述光学棱镜41、42分别以前述基准光轴O为中心而可独立个别旋转地配设。关于前述光学棱镜41、42，由前述运算控制部14独立地控制旋转方向、旋转量、旋转速度，由此，使射出的前述测距光33的前述射出光轴26沿任意的方向偏转，此外，使光接收的前述反射测距光34的前述光接收光轴31与前述射出光轴26平行地偏转。

此外，能够通过连续地照射前述测距光33并连续地驱动并连续地偏转前述光学棱镜41、42，从而使前述测距光33以规定的模式进行扫描。

前述光学棱镜41、42的外形形状分别为以前述测距光轴35（基准光轴O）为中心的圆形，考虑前述反射测距光34的扩展，以使得能够取得充分的光量的方式设定前述光学棱镜41、42的直径。

在前述光学棱镜41的外周嵌设环形齿轮45，在前述光学棱镜42的外周嵌设环形齿轮46。

驱动齿轮47啮合于前述环形齿轮45，该驱动齿轮47固定于电机48的输出轴。同样，驱动齿轮49啮合于前述环形齿轮46，该驱动齿轮49固定于电机50的输出轴。前述电机48、50电气连接到前述电机驱动器23。

作为前述电机48、50，使用能够检测旋转角的电机、或进行与驱动输入值对应的旋转的电机，例如脉冲电机。或者，可以使用检测电机的旋转量（旋转角）的旋转角检测器（例如编码器等）来检测前述电机48、50的旋转量。分别检测该电机48、50的旋转量，利用前述电机驱动器23个别地控制前述电机48、50。

此外，经由前述电机48、50的旋转量即前述驱动齿轮47、49的旋转量来检测前述光学棱镜41、42的旋转角。再有，可以分别将编码器直接安装于环形齿轮45、46，利用编码器直接检测前述环形齿轮45、46的旋转角。

在此，前述光轴偏转部19的偏转角相对于前述光学棱镜41、42的旋转角较小（例如，用于做成偏转角±10°的旋转角为±40°），前述光轴偏转部19能够高精度地使前述测距光33偏转。

前述驱动齿轮47、49、前述电机48、50被设置于与前述测距光射出部11不干扰的位置，例如前述环形齿轮45、46的下侧。

前述照明透镜28、前述第1反射镜29、前述第2反射镜32、前述测距光偏转部等构成照明光学系统。此外，前述反射测距光偏转部、前述成像透镜38等构成光接收光学系统。

前述测距运算部13控制前述发光元件27，使该发光元件27对激光光线进行脉冲发光或突发发光（断续发光）作为前述测距光33。以使得该测距光33由前述测距光偏转部朝向测定对象2的方式使前述射出光轴26（即，前述测距光轴35）偏转。在前述测距光轴35瞄准测定对象2的状态下进行测距。

从前述测定对象2反射的前述反射测距光34经由前述反射测距光偏转部、前述成像透镜38入射，被前述光接收元件39光接收。该光接收元件39将光接收信号送出到前述测距运算部13，该测距运算部13基于来自前述光接收元件39的光接收信号按每个脉冲光进行测定点（测距光被照射的点）的测距，测距数据储存在前述第1存储部15中。

前述射出方向检测部22通过对输入到前述电机48、50的驱动脉冲进行计数来检测前述电机48、50的旋转角。或者，前述射出方向检测部22基于来自编码器的信号来检测前述电机48、50的旋转角。此外，前述射出方向检测部22基于前述电机48、50的旋转角来运算前述光学棱镜41、42的旋转位置。

进而，前述射出方向检测部22基于前述光学棱镜41、42的折射率、以及使该光学棱镜41、42为一体时的旋转位置、两光学棱镜41、42间的相对旋转角来实时地运算各脉冲光中的每个的前述测距光33的相对于前述基准光轴O的偏角、射出方向（偏转方向）。运算结果（测角结果）输入到与测距结果相关联的前述运算控制部14。再有，在前述测距光33突发发光的情况下，按每个断续测距光执行测距。

作为前述运算控制部14，使用本装置所专门的CPU或通用CPU，执行在前述第1存储部15中储存的程序，进行各种运算、3维数据的制作等处理、各种控制的执行。前述运算控制部14通过控制前述电机48、50的旋转方向、旋转速度、前述电机48、50间的旋转比来控制前述光学棱镜41、42的相对旋转、全体旋转，并控制由前述光轴偏转部19的偏转作用。此外，前述运算控制部14从前述测距光33的偏角、射出方向运算相对于前述基准光轴O的测定点的水平角、铅直角。进而，前述运算控制部14能够通过将针对测定点的水平角、铅直角与前述测距数据相关联来求取前述测定点的3维数据。而且，前述测量装置主体4作为全站仪发挥作用。

此外，扫描能够如后述那样在前述光轴偏转部19的最大偏角的范围内以自由的模式执行。

接着，对前述姿势检测器20进行说明。该姿势检测器20检测前述测量装置主体4的相对于水平或铅直的倾斜角，检测结果被输入到前述运算控制部14。再有，作为前述姿势检测器20，能够使用日本国特开2016-151423号公报所公开的姿势检测装置。

简单地说明该姿势检测器20。该姿势检测器20具有框架54。该框架54固定于前述框体25或固定于构造构件，与前述测量装置主体4成为一体。

传感器块55经由万向节安装于前述框架54。该传感器块55以正交的2轴为中心在2个方向上分别为360°或360°以上旋转自由。

第1倾斜传感器56、第2倾斜传感器57安装于该传感器块55。前述第1倾斜传感器56是高精度地检测水平的传感器，例如使检测光入射到水平液面而通过反射光的反射角度的变化来检测水平的倾斜检测器、或通过封入的气泡的位置变化来检测倾斜的气泡管。此外，前述第2倾斜传感器57是以高响应性检测倾斜变化的传感器，例如加速度传感器。

前述传感器块55的、相对于前述框架54的针对2轴的各相对旋转角分别由编码器58、59检测。

此外，使前述传感器块55旋转而维持为水平的电机（未图示）关于前述2轴分别设置。该电机由前述运算控制部14控制为使得基于来自前述第1倾斜传感器56、前述第2倾斜传感器57的检测结果使前述传感器块55维持为水平。

在前述传感器块55相对于前述框架54倾斜的情况下（在前述测量装置主体4倾斜的情况下），由前述编码器58、59分别检测相对于前述传感器块55（水平）的前述框架54的各轴方向的相对旋转角。基于该编码器58、59的检测结果利用前述测量装置主体4的针对2轴的倾斜角、该测量装置主体4的2轴的倾斜的合成来检测倾斜方向。

前述传感器块55针对2轴是360°或360°以上旋转自由的，因此，不管前述姿势检测器20为怎样的姿势，例如即使在该姿势检测器20的上下相反的情况下，也能够进行全方向上的姿势检测（相对于水平的倾斜角、倾斜方向）。

在姿势检测中要求高响应性的情况下，基于前述第2倾斜传感器57的检测结果来进行姿势检测和姿势控制，但是，一般，该第2倾斜传感器57与前述第1倾斜传感器56相比检测精度较差。

前述姿势检测器20通过具备高精度的前述第1倾斜传感器56和高响应性的前述第2倾斜传感器57，从而能够基于该第2倾斜传感器57的检测结果来进行姿势控制，进而实现与前述第1倾斜传感器56相比高精度的姿势检测。

能够通过该第1倾斜传感器56的检测结果来校正前述第2倾斜传感器57的检测结果。即，如果在前述第1倾斜传感器56检测到水平时的前述编码器58、59的值即实际的倾斜角和前述第2倾斜传感器57检测到的倾斜角之间产生偏差，则能够基于该偏差来校正前述第2倾斜传感器57的倾斜角。

因此，如果预先取得该第2倾斜传感器57的检测倾斜角与基于由前述第1倾斜传感器56进行的水平检测和前述编码器58、59的检测结果而求取的倾斜角的关系，则前述运算控制部14能够进行前述第2倾斜传感器57所检测的倾斜角的校正（校准），并且能够利用该校准来提高由该第2倾斜传感器57进行的以高响应性的姿势检测的精度。在环境变化（温度等）较少的状态下，倾斜检测可以通过前述第2倾斜传感器57的检测结果和校正值来求取。

前述运算控制部14在倾斜的变动较大时、倾斜的变化较快时，基于来自前述第2倾斜传感器57的信号来控制前述电机。此外，前述运算控制部14在倾斜的变动较小时、倾斜的变化较慢时即在前述第1倾斜传感器56能够追踪的状态下，基于来自该第1倾斜传感器56的信号来控制前述电机。再有，通常，可以校正前述第2倾斜传感器57所检测的倾斜角，由此，基于来自该第2倾斜传感器57的检测结果来进行由前述姿势检测器20的姿势检测。

再有，在前述第1存储部15中储存示出前述第1倾斜传感器56的检测结果与前述第2倾斜传感器57的检测结果的比较结果的对比数据。基于来自前述第1倾斜传感器56的信号来校正由前述第2倾斜传感器57的检测结果。通过该较正，从而能够使由该第2倾斜传感器57的检测结果提高到前述第1倾斜传感器56的检测精度。因此，能够在由前述姿势检测器20的姿势检测中一边维持高精度一边实现高响应性。

前述运算控制部14从来自前述姿势检测器20的检测结果运算前述单脚3的前后方向的倾角（相对于测定对象2接近背离的方向的倾角）和前述单脚3的左右方向的倾角。前后方向的倾角作为相对于前述基准光轴O的水平的倾斜角而出现，左右方向的倾角作为由前述测定方向摄像部21取得的图像的倾斜（旋转）而出现。

前述运算控制部14通过前述倾角和由前述光轴偏转部19得到的偏角来运算前述测距光轴35的相对于水平的倾斜角。此外，基于前述图像的倾斜来修正显示在显示部68（后述）中的图像的倾斜，而显示为铅直图像。

前述测定方向摄像部21具有与前述测量装置主体4的前述基准光轴O平行的前述第1摄像光轴61和配置在该第1摄像光轴61的摄像透镜62。前述测定方向摄像部21是具有与由前述光学棱镜41、42所产生的最大偏角θ/2（例如±30°）大致相等的例如50°～60°的视角的相机。前述第1摄像光轴61与前述射出光轴26和前述基准光轴O的关系是已知的，此外，各光轴间的距离也为已知的值。

此外，前述测定方向摄像部21能够实时地取得静止图像或连续图像或活动图像。由前述测定方向摄像部21取得的图像被发送到前述操作面板7。在本实施例中，前述图像在前述操作面板7的前述显示部68中被显示为静止图像的观察图像，作业者能够观察显示在前述显示部68中的前述观察图像来执行测定作业。前述观察图像的中心与前述第1摄像光轴61吻合，前述基准光轴O为基于与前述第1摄像光轴61已知的关系而相对于前述观察图像的中心偏离规定的视角的位置。

前述摄像控制部16控制前述测定方向摄像部21的摄像。前述摄像控制部16在前述测定方向摄像部21对前述活动图像或连续图像进行摄像的情况下，采取取得构成该活动图像或连续图像的帧图像的定时与由前述测量装置主体4扫描并测距的定时（按每个脉冲激光光线测距的定时）的同步。此外，前述摄像控制部16在前述测定方向摄像部21取得静止图像的情况下使取得该静止图像的定时与由前述测量装置主体4扫描的定时同步。前述运算控制部14还执行图像与测定数据（测距数据、测角数据）的相关联。此外，前述摄像控制部16经由前述第1通信部18、第2通信部67（参照图3）进行前述测定方向摄像部21与前述下方摄像部5的摄像定时的同步控制。再有，可以分配前述运算控制部14的功能的一部分作为前述摄像控制部16。

前述测定方向摄像部21的摄像元件63是作为像素的集合体的CCD、或CMOS传感器，能够确定各像素在前述摄像元件63上的位置。例如，各像素具有以前述第1摄像光轴61为原点的坐标系中的像素坐标。在来自各像素的光接收信号中包括像素坐标的信息。因此，利用光接收信号中包括的像素坐标来确定各像素在前述摄像元件63上的位置。此外，前述第1摄像光轴61与前述基准光轴O的关系（距离）是已知的，因此，能够进行由前述测距部24的测定位置与前述摄像元件63上的位置（像素）的相互关联。从前述摄像元件63输出的图像信号经由前述摄像控制部16输入到前述图像处理部17。

对前述光轴偏转部19的偏转作用、扫描作用进行说明。

在前述光学棱镜41的三角棱镜与前述光学棱镜42的三角棱镜位于相同方向的状态下，得到最大的偏角（例如，30°）。在前述光学棱镜41、42中的任一方相对于另一方处于180°旋转的位置的状态下，该光学棱镜41、42的相互的光学作用相抵，偏角变为0°。在该状态下，得到最少的偏角。因此，经前述光学棱镜41、42射出而被光接收的激光光线的光轴（前述测距光轴35）与前述基准光轴O吻合。

从前述发光元件27发出前述测距光33，该测距光33由前述照明透镜28做成平行光束。前述测距光33透射前述测距光偏转部朝向测定对象2射出。在此，通过透射前述测距光偏转部，前述测距光33通过中心的前述三角棱镜沿所需的方向偏转而射出。

在此，前述测距光33全部透射中心的前述三角棱镜，接受中心的该三角棱镜的光学作用，但是，由于是来自单一的光学构件的光学作用，所以没有光束的混乱，偏转精度较高。进而，通过将光学玻璃用作中心的前述三角棱镜，从而进一步提高偏转精度。

由前述测定对象2反射的前述反射测距光34透射前述反射测距光偏转部而入射，由前述成像透镜38聚光于前述光接收元件39。

前述反射测距光34透射前述反射测距光偏转部，由此，前述反射测距光34的光轴以与前述光接收光轴31吻合的方式被中心以外的前述三角棱镜偏转。

通过前述光学棱镜41和前述光学棱镜42的旋转位置的组合，能够任意地变更射出的前述测距光33的偏转方向、偏角。

此外，当在固定前述光学棱镜41和前述光学棱镜42的位置关系的状态下（固定由前述光学棱镜41和前述光学棱镜42得到的偏角的状态下）通过前述电机48、50使前述光学棱镜41和前述光学棱镜42一体地旋转时，透射前述测距光偏转部的前述测距光33所描绘的轨跡为以前述基准光轴O（参照图2）为中心的圆。

因此，如果一边通过前述发光元件27使激光光线发光一边使前述光轴偏转部19旋转，则能够使前述测距光33以圆的轨跡进行扫描。再有，前述反射测距光偏转部当然与前述测距光偏转部一体地旋转。

当将由前述光学棱镜41偏转的光轴的偏转方向作为偏转A、将由前述光学棱镜42偏转的光轴的偏转方向作为偏转B时，由前述光学棱镜41、42造成的光轴的偏转作为该光学棱镜41、42间的角度差θ，变为合成偏转C。

因此，能够通过使前述光学棱镜41和前述光学棱镜42反向地以等速度旋转来使前述测距光33在合成偏转C方向上以直线的轨跡进行往返扫描。

此外，如果使前述光学棱镜42以相对于前述光学棱镜41的旋转速度较慢的旋转速度进行旋转，则一边使角度差θ逐渐增大一边使前述测距光33旋转。因此，该测距光33的扫描轨跡变为螺旋状。进而，通过各个控制前述光学棱镜41、前述光学棱镜42的旋转方向、旋转速度，从而能够做成次摆线（花瓣）状等使前述测距光33的扫描轨跡为以前述基准光轴O为中心的各种2维扫描模式。

对前述下方摄像部5进行说明。

该下方摄像部5与前述测量装置主体4电气连接，由前述下方摄像部5取得的图像数据被输入到前述测量装置主体4。

前述下方摄像部5的摄像通过前述摄像控制部16与前述测定方向摄像部21的摄像、前述测距部24的测距同步控制。前述下方摄像部5相对于前述测量装置主体4的机器中心而设置在已知的位置，前述下方摄像部5与前述单脚3下端的距离也是已知的。

进而，关于前述下方摄像部5的前述第2摄像光轴8，与前述基准光轴O所成的角、基准光轴O与前述第2摄像光轴8的交点的位置处于已知的关系，由前述下方摄像部5取得的图像数据通过前述运算控制部14与由前述测定方向摄像部21取得的图像和由前述测距部24测定的测距数据相关联，并储存在前述第1存储部15中。

参照图3来略述前述操作面板7。

该操作面板7如上述那样既可以相对于前述单脚3固定地设置或者也可以是可拆装的。此外，在可拆装的情况下，可以从前述单脚3取下前述操作面板7，作业者能够以前述操作面板7单体的状态进行保持并操作。

前述操作面板7主要具备运算部65、第2存储部66、前述第2通信部67、前述显示部68、操作部69。再有，可以使前述显示部68为触摸面板，使前述显示部68兼作前述操作部69。此外，在使前述显示部68为触摸面板的情况下，可以省略前述操作部69。再有，作为前述运算部65，使用本装置所专门的CPU或通用CPU，执行在前述第2存储部66中储存的程序，进行运算、处理、控制。

作为前述第2存储部66，使用作为磁存储装置的HDD、作为光存储装置的CD、DVD、作为半导体存储装置的存储卡、USB等各种存储单元。在前述第2存储部66中储存用于在与前述测量装置主体4之间进行通信的通信程序、进行由前述下方摄像部5取得的图像、由前述测定方向摄像部21取得的图像的合成等处理的图像处理程序、用于使前述显示部68显示由前述下方摄像部5取得的图像、由前述测定方向摄像部21取得的图像、由前述测距部24测定的测定信息的显示程序、用于从由前述操作部69操作的信息制作对前述测量装置主体4的命令的命令制作程序等各种程序。

前述第2通信部67在与前述图像处理部17之间经由前述运算控制部14、前述第1通信部18通信测定数据、图像数据、命令等数据。

前述显示部68显示前述测量装置主体4的测定状态、距离、偏角等测定结果等，此外，显示前述下方摄像部5、前述测定方向摄像部21所取得的图像或由前述图像处理部17图像处理的图像。此外，前述显示部68能够将前述测定方向摄像部21所取得的图像与扫描轨跡重合地显示。进而，前述显示部68能够显示使基于特征点等相对应的多个图像匹配的合成图像。

再有，作为前述操作面板7，例如可以使用智能电话、平板电脑。此外，前述操作面板7可以用作数据收集器。

接着，在图1、图2、图3中，对前述测量装置1的测定作用进行说明。再有，以下的测定作用通过前述运算控制部14执行前述第1存储部15中储存的程序而进行。

作为开始测定的准备，使前述单脚3的下端定位于基准点R，作业者保持前述单脚3。再有，使前述操作面板7为安装于前述单脚3的状态。此外，在前述下方摄像部5、前述测定方向摄像部21为工作状态下进行前述测量装置1的设置。

在使前述基准光轴O朝向测定对象2的情况下，使前述单脚3以该单脚3的下端为中心旋转，或使该单脚3前后、左右地倾斜，或研磨地旋转。在前述显示部68中显示前述观察图像。前述基准光轴O相对于前述观察图像81的中心位于6°下方。能够从前述观察图像确认前述基准光轴O的方向、位置。此时的前述单脚3的倾角和倾角的变化被前述姿势检测器20检测。

在前述基准光轴O的方向确定（固定）的状态下，能够在前述观察图像上确认以前述基准光轴O为中心的可测定的偏转范围（即，通过前述光轴偏转部19可使前述测距光轴35偏转的范围）。作业者能够将前述观察图像中的可测定范围的任意的点指定为测定点（测定对象2）。在前述测定对象2的指定中，前述运算控制部14使用前述光轴偏转部19使前述测距光轴35朝向前述测定对象2。

使前述测距光轴35朝向前述测定对象2，照射前述测距光33，执行前述测定对象2的测定（测距、测角）。前述测距光33的方向、测距结果等被显示在前述显示部68中。此外，与前述测定对象2的测定同步地，由前述测定方向摄像部21取得第1图像。

在变更测定对象2或前述测量装置1向其他处的测定对象2移动的情况下，也能够从前述观察图像再次指定测定点。另一方面，能够保持将前述观察图像显示在前述显示部86中的原样，利用前述单脚3的倾动、旋转来使测定点移动。

在维持前述测距光轴35的瞄准状态即将前述测距光轴35与前述测定对象2对准的状态的情况下，测定作业者可以保持前述单脚3，或者也可以抽出前述辅助脚6而通过前述辅助脚6支承前述单脚3。

通过用该辅助脚6支承前述单脚3，从而限制了前述单脚3的前后方向的倾倒、以前述单脚3的下端为中心的旋转，前述测量装置1的支承状态是稳定的。

再有，相对于前述测量装置1的水平的倾斜角、倾斜方向被前述姿势检测器20实时地检测，因此，能够实时地检测相对于前述测量装置1的水平的倾斜角、倾斜方向，并基于检测结果来实时地校正测定结果。因此，不需要用于将前述测量装置1调整为水平的调平作业，此外，也能够实时地校正由于作业者保持前述单脚3而产生的微小的摇晃等所造成的倾斜角的变动。

在上述说明中，在将前述测距光轴35固定于测定点的状态下，通过与全站仪同样的作用进行测定，但是，也能够将前述测量装置1作为激光扫描仪进行测定。

此外，通过合成由前述测定方向摄像部21取得的观察图像和由前述下方摄像部5取得的下方图像，从而能够取得包括从前述基准点R到前述测定对象2的广范围的合成图像，测定范围、测定位置的确认变得容易，作业性提高。此外，通过将前述观察图像或前述合成图像与沿着通过2维扫描所得到的轨跡的数据相关联，从而能够取得按每个像素具有3维数据的图像。此外，能够利用照相测量来补充偏离2维扫描的部分的3维数据。

再有，针对前述水平角的运算、前述测距光轴35的倾斜角的运算、水平距离的运算等运算，既可以由前述运算控制部14执行，或者也可以由前述运算部65执行。

此外，在使前述测量装置主体4移动时，可以在使前述单脚3的下端位于具有已知的3维坐标的基准点R（第1设置点82）的状态下使前述单脚3倾斜或研磨旋转。或者，可以使前述单脚3从基准点R移动到其他的设置点（第2设置点83）。

参照图4和图5的流程图来说明一起使用由前述测量装置主体4进行的点云数据的取得和由前述测定方向摄像部21进行的照相测量的情况。

再有，在图4中，测定点2a、2b、2c为在能够从前述第1设置点82和前述第2设置点83分别进行利用扫描的测距、测角的范围内且任意选择的共同点。此外，图4示出了在前述第1设置点82和前述第2设置点83中使前述测定方向摄像部21的光轴大体朝向前述测定点2a的例子。再有，前述第1设置点82和前述第2设置点83所共同的前述测定点2a、2b、2c可以为基于扫描轨跡而内插得到的点。此外，测定点可以是1点或2点。或者，测定点也可以为4点以上。

此外，由前述测定方向摄像部21得到的图像能够通过与扫描数据匹配来进行失真校正（内部定位）。在本实施例中，事前进行内部定位。

步骤：01首先，使前述单脚3的下端与前述第1设置点82一致，在该第1设置点82设置前述测量装置1。

步骤：02在该测量装置1的设置后，执行利用扫描的测距、测角，包括前述测定对象2的前述测定点2a、2b、2c来测定。此外，与前述第1设置点82中的扫描同步地，利用前述测定方向摄像部21取得包括前述测定点2a、2b、2c的第1图像（未图示）。此时，前述运算控制部14基于前述姿势检测器20的检测结果来校正前述第1图像，做成铅直图像。

步骤：03当前述第1设置点82处的测定结束时，接着，使前述测量装置1移动，使前述单脚3的下端与前述第2设置点83一致，在该第2设置点83设置前述测量装置1。

步骤：04在该测量装置1的设置后，执行利用扫描的测距、测角，从前述第2设置点83，包括前述测定对象2的前述测定点2a、2b、2c来测定。此外，与前述第2设置点83处的扫描同步地，利用前述测定方向摄像部21取得包括前述测定点2a、2b、2c的第2图像（未图示）。此时，前述运算控制部14基于前述姿势检测器20的检测结果来校正前述第2图像，做成铅直图像。

步骤：05前述第1设置点82为具有已知的3维坐标的点。因此，能够从该第1设置点82取得以该第1设置点82为基准的前述测定点2a、2b、2c的3维坐标。另一方面，能够从前述第2设置点83取得以该第2设置点83为基准的前述测定点2a、2b、2c的3维坐标。

从前述第1设置点82和前述第2设置点83测定的前述测定点2a、2b、2c是相同的点。因此，前述运算控制部14能够基于以前述第1设置点82为基准的前述测定点2a、2b、2c的3维坐标来运算以前述第1设置点82为基准的前述第2设置点83的3维坐标（后方交会）。即，能够使前述第1设置点82、前述第2设置点83和前述测定点2a、2b、2c为相同坐标系上的点。此外，基于所运算的坐标，前述运算控制部14能够运算前述第1设置点82与前述第2设置点83间的距离。

步骤：06在此，使前述第1设置点82和前述第2设置点83间的距离为基线长B，使相对于连结前述第1设置点82和前述第2设置点83的直线的到前述测定对象2的任意的测定点的最短距离为距离H，使连结针对前述第1设置点82处的摄像位置的任意的测定点的线与连结针对前述第2设置点83处的摄像位置的任意的测定点的线所成的角度为交会角α。交会角α大体由到任意的测定点的距离H与基线长B之比决定。

照相测量的分辨率由相机的像素和BH比（H/B）决定。因此，在进行照相测量的情况下，交会角α越大，即BH比越小，分辨率越高，测定精度提高。在本实施例中，将能充分得到测定精度的交会角作为广交会角（H/B＜2）。此外，将不能充分得到测定精度的交会角作为窄交会角（H/B≥2）。

在使交会角α为广交会角的情况下，虽然测定精度提高，但是，在将第1图像与第2图像相对应时，不同的特征点（或线）被判断为对应点的可能性提高。即，产生错误匹配（匹配的错误）的可能性提高。

在本实施例中，在前述第1设置点82和前述第2设置点83分别取得前述任意的测定点近旁的点云数据。即，取得前述第1图像和前述第2图像的重叠部及其近旁的点云数据。

因此，前述运算控制部14将在第1图像中判断为对应点的特征点或其近旁的测定结果与在第2图像中判断为对应点的特征点或其近旁的测定结果进行比较。前述运算控制部14能够在比较结果超过预先设定的阈值的情况下，判断为存在错误的对应点。

针对判断为对应点的各特征点，通过执行上述处理，从而能够提取各对应点，仅得到正确的对应点。

步骤：07当提取对应点时，前述运算控制部14基于所提取的对应点来进行前述第1图像与前述第2图像的匹配。用于该匹配的前述第1图像和前述第2图像分别为铅直图像，因此，铅直方向和水平方向的匹配就足够了，匹配能够迅速且高精度地执行。

步骤：08前述运算控制部14基于从前述第1设置点82或前述第2设置点83的利用扫描的测距、测角和前述姿势检测器20的检测结果来执行3维坐标的绝对定位。

步骤：09接着，前述运算控制部14运算前述第1设置点82、前述第2设置点83和前述测定对象2的位置关系（BH比）。最后，前述运算控制部14针对未得到点云数据之处，基于BH比和交会角进行照相测量，赋予3维坐标。此外，前述运算控制部14在前述显示部68中针对前述测定对象2进行与BH比对应的显示。例如，较淡（半透明）地显示窄交会角（H/B≥2）的前述测定对象2。或者，以与BH比对应的透明度显示前述测定对象2。

如上述那样，在第1实施例中，并行地执行前述测定对象2的扫描和拍摄，基于通过扫描得到的点云数据来判断在匹配中使用的对应点是否正确。

因此，能够抑制由于错误的对应点而在使前述第1图像和前述第2图像匹配时产生的错误匹配，因此，能够进行以广交会角的照相测量，并能够提高照相测量中的测定精度。

此外，能够进行高精度的照相测量，由此，能够通过用照相测量得到的测定结果来补充未得到点云数据之处的数据。

因此，能够使执行扫描时的扫描间隔变大，并且能够使扫描次数减少，因此，能够缩短针对前述测定对象2的测定时间。

此外，针对判断为对应点的特征点，可以将1个像素扩大为4像素×4像素来执行，进行亚像素匹配。

此外，可以在1个设置点拍摄多个图像，对该多个图像进行平均化，基于平均化的图像来进行照相测量。通过对多个图像进行平均化，从而能够减少各图像中的每个的误差，提高匹配精度。

再有，在第1实施例中，通过后方交会来测定相对于前述第1设置点82的前述第2设置点83的位置。另一方面，可以在前述第1设置点82设置基准杆、基准模式等示出前述第1设置点82的基准目标物。在该情况下，通过从前述第2设置点83测定基准杆来测定相对于前述第1设置点82的前述第2设置点83的位置。

此外，可以在前述测量装置1设置GPS装置，利用该GPS装置来测定前述第1设置点82、前述第2设置点83的位置。

此外，在第1实施例中，从2处的设置点取得包括前述测定点2a、2b、2c的前述测定对象2的图像，但是，也可以从3处以上的设置点取得图像。由于能够从3处以上的设置点进行照相测量，所以照相测量的范围扩展，或者能够进行前述测定对象2的死角部分的照相测量。

进而，在第1实施例中，使用3个前述测定点2a、2b、2c。然而，所使用的测定点可以为3个前述测定点2a、2b、2c之中的至少1点。

接着，参照图6、图7和图8的流程图来说明本发明的第2实施例。在第2实施例中，使用规定的3个测定点2a、2b、2c之中的至少1点（2a）。再有，在图6、图7中，对与图1、图2、图4中相同的内容标注相同符号，省略其说明。第2实施例的测量装置主体4如图7所示为从第1实施例省略了光轴偏转部19、射出方向检测部22、电机驱动器23的结构。

步骤：11首先，如图6所示，将单脚3设置在具有已知的3维坐标的第1设置点82（基准点）。接着，在使辅助脚6接触于设置面的状态下，以任意的倾斜测定到测定点2a的距离，此外，拍摄包括测定点2a的测定对象2的第1图像。

步骤：12此外，在使前述单脚3和前述辅助脚6接触于设置面的状态下，使前述测量装置1倾斜，再次拍摄包括前述测定点2a的前述测定对象2的辅助第1图像。再有，所取得的前述第1图像、前述辅助第1图像均基于姿势检测器20（参照图2）的检测结果而校正为铅直图像。此外，在以下的工序中取得的图像当然被校正为铅直图像。

步骤：13在使前述测量装置1倾斜时，利用前述辅助脚6限制前后方向的倾斜和旋转，因此，前述测量装置1相对于前述测定对象2仅在左右方向（相对于瞄准方向为直角的方向）上倾斜。即，能够视为测量装置主体4的机器中心从前述第1图像的拍摄位置（第1拍摄位置84）向前述辅助第1图像的拍摄位置（辅助第1拍摄位置84’）平行移动。

相对于前述第1设置点82的前述测量装置主体4的前述第1拍摄位置84中的机器中心的位置能够基于前述姿势检测器20的检测结果（即相对于前述单脚3的铅直线的倾斜）和从该单脚3的下端到前述机器中心的距离来运算。同样，也能够运算前述辅助第1拍摄位置84’中的前述测量装置主体4的机器中心的位置。因此，运算控制部14能够运算前述第1拍摄位置84与前述辅助第1拍摄位置84’的距离。

进而，在前述第1图像和前述辅助第1图像之间，产生伴随着从前述第1拍摄位置84向前述辅助第1拍摄位置84’的移动的图像上的差。前述运算控制部14分别求取两图像中的前述测定点2a的位置，并求取该测定点2a在图像上的位置的差，由此，能够求取交会角β1。因此，前述运算控制部14能够基于前述第1图像和前述辅助第1图像来进行前述测定对象2的照相测量。

再有，通过前述第1图像和前述辅助第1图像求取的交会角β1为窄交会角（H/B≥2），因此，不产生匹配时的错误匹配，但是，分辨率较低。因此，能够利用照相测量求取前述测定对象2的概略的3维形状。

步骤：14接着，在第2设置点83设置前述单脚3，在使前述辅助脚6接触于设置面的状态下，以任意的倾斜测定到测定点2a的距离，此外，拍摄包括测定点2a的前述测定对象2的第2图像。

步骤：15此外，在使前述单脚3和前述辅助脚6接触于设置面的状态下，使前述测量装置1倾斜，再次拍摄包括前述测定点2a的前述测定对象2的辅助第2图像。

步骤：16与步骤：13同样，前述运算控制部14运算前述第2图像拍摄时的机器中心（第2拍摄位置85）与前述辅助第2图像拍摄时的机器中心（辅助第2拍摄位置85’）的距离。此外，前述运算控制部14基于前述第2图像内的前述测定点2a的位置与前述辅助第2图像内的前述测定点2a的差来运算交会角β2。交会角β2也为窄交会角（H/B≥2）。进而，前述运算控制部14能够基于前述第2图像和前述辅助第2图像来进行前述测定对象2的照相测量，从而求取概略的3维形状。

步骤：17接着，作为利用具有广交会角α（H/B＜2）的前述第1图像和前述第2图像的照相测量的前阶段，前述运算控制部14从前述第1图像和第2图像分别提取特征点。进而，前述运算控制部14在前述第1图像和第2图像中将示出前述测定对象2的共同部位的特征点提取为对应点。

在本实施例中，在前述第1设置点82进行利用前述第1图像和前述辅助第1图像的照相测量，在前述第2设置点83进行利用前述第2图像和前述辅助第2图像的照相测量。即，计算前述第1图像的测定点2a和特征点的概略3维坐标位置、以及前述第2图像的测定点2a和特征点的概略3维位置。

因此，以测定点2a为基准来比较第1图像中判断为对应点的特征点的概略3维位置和第2图像中判断为对应点的特征点的概略3维位置，将概略吻合的点提取为对应点。

步骤：18当提取对应点时，前述运算控制部14基于所提取的对应点来对前述第1图像与前述第2图像进行匹配。

步骤：19前述运算控制部14基于前述第1设置点82的3维坐标或前述第2设置点83的3维坐标来执行前述测定对象2的以广交会角α的3维形状的计算。

步骤：20接着，前述运算控制部14运算前述第1设置点82、前述第2设置点83和前述测定对象2的位置关系（BH比）。最后，前述运算控制部14能够基于BH比和交会角α来取得对图像的位置（像素）赋予3维坐标的前述测定对象2的图像。

在第2实施例中，在各设置点中，分别拍摄包括前述测定点2a的图像和辅助图像，通过图像和辅助图像的照相测量来求取前述测定对象2的概略的3维形状，基于对应点的概略3维坐标来判断在匹配中使用的对应点是否正确。

因此，由于能够抑制错误匹配，所以能够进行以广交会角的照相测量，从而能够提高照相测量中的测定精度。

此外，在第2实施例中，需要3维测定的仅是前述测定点2a，之后，能够进行以广交会角的照相测量。因此，能够省略使用前述光轴偏转部19等的点云数据的取得。

再有，作为3维测定点，除了前述测定点2a之外，可以另外追加测定点2b、2c。在该情况下，能够在图像上确认多个测定点，因此，测距点变多，3维测定精度提高。

此外，在前述测量装置1设置了GPS装置的情况下，不需要通过后方交会来求取相对于前述第1设置点82的前述第2设置点83的位置。因此，能够从前述测量装置1省略测距机构、测角机构等，因此，能够谋求装置成本的减少。

再有，在第2实施例中，在前述单脚3设置前述辅助脚6而限制前述单脚3的前后方向的倾斜和旋转的状态下拍摄图像和辅助图像，但是，没有前述辅助脚6也可以。

在该情况下，前述运算控制部14基于前述姿势检测器20的检测结果求取前述单脚3的前后左右的倾斜角，并且通过由下方摄像部5（参照图1）取得的图像等求取前述单脚3的旋转角，基于所求取的倾斜角和旋转角来对图像进行射影变换即可。

此外，在第2实施例中，从前述测量装置主体4省略用于取得前述测定对象2的点云数据的前述光轴偏转部19等。另一方面，当然也可以使用包括前述光轴偏转部19等的第1实施例的测量装置主体4。

接着，在图9中，对本发明的第3实施例进行说明。再有，在图9中，对与图6中同等的内容标注相同符号，省略其说明。

第3实施例对第1实施例和第2实施例进行组合，变为根据距离组合扫描和照相测量的结构。

再有，在图9中，86所示的范围是可利用测距光33（参照图2）取得点云数据的范围，并且为第1设置点82与第2设置点83的交会角为广交会角（H/B＜2）的范围（精密测定区域86）。此外，图9中87所示的范围为不能利用前述测距光33取得点云数据的范围，并且为前述第1设置点82与前述第2设置点83的交会角为窄交会角（H/B≥2）的范围（概略测定区域87）。

此外，在图9中，第1测定对象88、第2测定对象89、第3测定对象90、第4测定对象91位于前述精密测定区域86内，第5测定对象93和第6测定对象94位于前述概略测定区域87内。

例如，在测定位于前述精密测定区域86内的第1测定对象88的测定点88a的情况下，利用前述第1设置点82和前述第2设置点83得到的交会角为广交会角α，因此，能够进行精密的照相测量。因此，能够取得按每个像素具有高精度的3维坐标的前述第1测定对象88的图像。

再有，此时的匹配时的错误匹配的排除即对应点的提取可以基于对前述第1测定对象88进行扫描时的点云数据来进行。或者，对应点的提取可以基于利用在各设置点拍摄的图像和辅助图像的照相测量得到的概略3维坐标来进行。

此外，在测定位于前述概略测定区域87内的前述第6测定对象94的测定点94a的情况下，前述测距光33够不着，在前述第1设置点82和前述第2设置点83得到的交会角为窄交会角β，因此，能够仅进行概略的照相测量。利用概略的照相测量，能够用于在扫描是不可能的距离是否存在测定对象或到测定对象物大概是什么程度的距离这样的目的。

在第3实施例中，能针对位于前述精密测定区域86内的测定对象一起使用扫描和照相测量来在短时间内进行高精度、高密度的测定。此外，针对不能进行扫描测定（光波距离测定）的远距离的前述概略测定区域87的测定对象也能够进行参考确认用的概略测定，针对不能进行光波距离测定的远距离部分，能够通过照相测量来补充测距数据。因此，能够提高前述测量装置1的通用性、作业性。

Claims (18)

1.一种测量装置，其中，具备：可移动且依次设置在至少第1设置点（82）和相对于该第1设置点为规定位置的第2设置点（83）的单脚（3）；以及以从该单脚的下端为已知的距离和相对于该单脚的轴心为已知的角度设置并且具有基准光轴的测量装置主体（4），该测量装置主体具有：照射测距光（33）并且对反射测距光（34）进行光接收来测定到测定对象（2）的距离的测距部（24）；包括所述测定对象并且以与所述基准光轴为规定的关系取得观察图像的测定方向摄像部（21）；检测所述测量装置主体相对于水平或铅直的倾斜的姿势检测器（20）；以及使所述测距部对规定的测定点（2a、2b、2c）进行测距并且使所述测定方向摄像部取得所述测定对象的图像的运算控制部（14），该运算控制部被构成为从在所述第1设置点取得的第1图像和在所述第2设置点取得的第2图像提取共同的对应点，基于所述第1图像中的对应点或对应点近旁的利用所述测距部得到的测距值和所述第2图像中的对应点或对应点近旁的利用所述测距部得到的测距值来执行所述第1图像和所述第2图像的匹配，基于所匹配的图像来测量相对于所述第1设置点和所述第2设置点的所述测定对象的位置关系。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述测量装置主体（4）还具备使所述测距光（33）相对于所述基准光轴偏转的光轴偏转部（19），所述运算控制部（14）构成为使所述光轴偏转部以规定的扫描模式扫描所述测距光，使所述测距部（24）取得沿着所述扫描模式的点云数据，针对偏离所述扫描模式的部分利用所述照相测量补充测距数据，并取得所述测定对象（2）的3维数据。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其中，在所述测定对象（2）相对于所述第1图像和所述第2图像为广交会角的情况下，所述运算控制部（14）构成为针对所述扫描模式外的不能进行利用所述测距部（24）的光波距离测定的部分利用所述照相测量补充测距数据。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述运算控制部（14）构成为在取得所述第1图像后使所述单脚（3）相对于所述测定对象（2）向右或左倾斜来取得辅助第1图像，在取得所述第2图像后使所述单脚相对于所述测定对象向右或左倾斜来取得辅助第2图像，进行利用所述第1图像和所述辅助第1图像的窄交会角的照相测量，基于该照相测量来运算相对于所述第1设置点（82）的所述测定对象的概略3维位置，并进行利用所述第2图像和所述辅助第2图像的窄交会角的照相测量，基于该照相测量来运算相对于所述第2设置点（83）的所述测定对象的概略3维位置。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其中，所述运算控制部（14）构成为从所述第1图像和所述第2图像提取共同的对应点，将所述第1图像中的对应点的概略3维位置和所述第2图像中的对应点的概略3维位置进行比较，提取概略吻合的对应点，基于所提取的对应点来将所述第1图像和所述第2图像进行匹配。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其中，所述第1图像和所述第2图像是以广交会角取得的图像。

7.根据权利要求4所述的测量装置，其中，在所述单脚（3）设置辅助脚（6），构成为利用该辅助脚限制所述单脚的前后方向的倾斜和旋转。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述运算控制部（14）构成为从所述第1设置点（82）测定所述测定对象（2）的任意的位置的测定点（2a、2b、2c），从所述第2设置点（83）测定所述测定点，通过后方交会来运算以所述第1设置点的3维坐标为基准的所述第2设置点的3维坐标。

9.根据权利要求1所述的测量装置，其中，在所述第1设置点（82）设置基准目标物，所述运算控制部（14）构成为从所述第2设置点（83）测定所述基准目标物，基于该测定结果来运算以所述第1设置点的3维坐标为基准的所述第2设置点的3维坐标。

10.根据权利要求1～权利要求7中任一项所述的测量装置，其中，所述测量装置主体（4）还具备GPS装置，利用该GPS装置来取得所述第1设置点（82）和所述第2设置点（83）的3维坐标。

11.一种照相测量方法，其中，具有：设置在设置点（82、83）的单脚（3）；以从该单脚的下端为已知的距离和相对于该单脚的轴心为已知的位置设置并且具有基准光轴的测量装置主体（4）；设置在该测量装置主体并且包括测定对象（2）而以与所述基准光轴为规定的关系取得观察图像的测定方向摄像部（21）；检测所述测量装置主体相对于水平或铅直的倾斜的姿势检测器（20）；以及使得取得所述测定对象的图像的运算控制部（14），所述单脚依次设置在至少第1设置点（82）和第2设置点（83），在所述第1设置点中，取得包括所述测定对象的第1图像和从第1图像取得状态使所述单脚相对于所述测定对象向右或左倾斜而为相对于所述第1图像的窄交会角的辅助第1图像，基于所述第1图像、所述辅助第1图像、所述已知的距离、以及所述姿势检测器所检测的倾斜来进行窄交会角的第1照相测量，在所述第2设置点中，取得包括所述测定对象的第2图像和从第2图像取得状态使所述单脚相对于所述测定对象向右或左倾斜而为相对于所述第2图像的窄交会角的辅助第2图像，基于所述第2图像、所述辅助第2图像、所述已知的距离、以及所述姿势检测器所检测的倾斜来进行窄交会角的第2照相测量，基于利用所述第1照相测量、所述第2照相测量得到的概略3维位置来提取所述第1图像和所述第2图像所共同的对应点，基于所提取的对应点来使所述第1图像和所述第2图像匹配，执行广交会角的第3照相测量。

12.根据权利要求11所述的照相测量方法，其中，所述第1图像、所述辅助第1图像、所述第2图像、所述辅助第2图像分别是基于由所述姿势检测器（20）求取的结果而校正的铅直图像。

13.根据权利要求5所述的测量装置，其中，在所述单脚（3）设置辅助脚（6），构成为利用该辅助脚来限制所述单脚的前后方向的倾斜和旋转。

14.根据权利要求6所述的测量装置，其中，在所述单脚（3）设置辅助脚（6），构成为利用该辅助脚来限制所述单脚的前后方向的倾斜和旋转。

15.根据权利要求2所述的测量装置，其中，所述运算控制部（14）构成为从所述第1设置点（82）测定所述测定对象（2）的任意的位置的测定点（2a、2b、2c），从所述第2设置点（83）测定所述测定点，通过后方交会来运算以所述第1设置点的3维坐标为基准的所述第2设置点的3维坐标。

16.根据权利要求3所述的测量装置，其中，所述运算控制部（14）构成为从所述第1设置点（82）测定所述测定对象（2）的任意的位置的测定点（2a、2b、2c），从所述第2设置点（83）测定所述测定点，通过后方交会来运算以所述第1设置点的3维坐标为基准的所述第2设置点的3维坐标。

17.根据权利要求2所述的测量装置，其中，在所述第1设置点（82）设置基准目标物，构成为从所述第2设置点（83）测定所述基准目标物，基于该测定结果来运算以所述第1设置点的3维坐标为基准的所述第2设置点的3维坐标。

18.根据权利要求3所述的测量装置，其中，在所述第1设置点（82）设置基准目标物，构成为从所述第2设置点（83）测定所述基准目标物，基于该测定结果来运算以所述第1设置点的3维坐标为基准的所述第2设置点的3维坐标。

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