CN111397574A - 一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置及方法，所述测量装置包括检测组件以及相机组件，所述检测组件包括二维地平式转台机构以及角度传感器，所述角度传感器设置于所述二维地平式转台机构上；所述二维地平式转台机构上设置有第一激光器；所述相机组件上设置有第二激光器，所述第一激光器在被观测物所处平面的第一投影线与第二激光器在被观测物所处平面的第二投影线在同一直线上。本发明通过检测组件与相机组件的配合，将相机组件的视轴方位角转换为二维地平式转台机构的调节角度，并通过角度传感器采集到该调节角度以得到相机组件的视轴方位角，实现了通过利用激光投影测量光源光轴或相机光轴方位角，并且该装置体积小，不易受电磁环境影响。

Description

一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置及方法

技术领域

本发明涉及室内光学观测技术领域，特别涉及一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置及方法。

背景技术

目前普遍用于方位角测量的方法有地磁类传感器测量和双天线GPS测量，其中，地磁类传感器测量为应用磁场进行测量(如，传统指南针等)，其会受磁环境影响很大，在有磁干扰的场合会存在无法正常工作的问题；双天线GPS测量是通过两个天线分别测量各自位置信息，再解算基线的方位信息，但因室内GPS信号质量不满足要求而无法使用，另外系统占用空间较大(例如，基线长度2m左右等)。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其包括检测组件以及相机组件，所述检测组件包括二维地平式转台机构以及角度传感器，所述角度传感器设置于所述二维地平式转台机构上；所述二维地平式转台机构上设置有第一激光器；所述相机组件上设置有第二激光器，所述第一激光器在被观测物所处平面的第一投影线与第二激光器在被观测物所处平面的第二投影线在同一直线上。

所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其中，所述检测组件位于所述被观测物的上方，并且通过调节所述二维地平式转台机构二维地平式转台机构的俯仰角将所述第一投影线移动到被观测物位置上。

所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其中，所述二维地平式转台机构包括转台基座、转台方位轴和转台俯仰轴；所述转台方位轴连接于所述转台基座上，所述转台俯仰轴转动连接于所述转台方位轴上，所述第一激光器连接于所述转台俯仰轴上。

所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其中，所述转台方位轴处于铅锤状态，并且第一激光器的第一激光所在平面与转台俯仰轴平行。

所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其中，所述相机组件包括三脚架以及相机机构，所述相机机构以及所述第二激光器均布置于所述三脚架上，并且所述第二激光器的第二激光所在平面与所述相机机构的视轴平行,当三脚架的云台基面平行于被观测物所处平面时，所述第二激光器的第二激光所在平面垂直于被观测物所处平面。

所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其中，所述相机机构包括相机以及安装板，所述安装板装配于所述三脚架上，所述相机与所述第二激光器均装配于所述安装板上。

所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其中，所述第二激光器位于所述安装板朝向被观测物所处平面的一侧，并且第二激光器发送的激光发射面在所述被观测物所处平面上形成第二投影线。

所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其中，所述第一激光器和第二激光器均为一字线激光器。

一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量方法，所述方法包括：

将检测组件布置于被观测物的上方，将相机组件设置于拍摄位置，其中，所述被观测物处于所述相机组件的拍摄范围内，并且所述第二激光器的第二激光所在平面垂直于所述被观测物所处平面；

调整检测组件的二维地平式转台机构，以使得第一激光器在被观测物所处平面的第一投影线与第二激光器在被观测物所处平面的第二投影线在同一直线；

读取所述角度传感器采集的角度数据，并将所述角度数据作为视轴方位角。

所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量方法，其中，所述二维地平式转台机构包括转台基座、转台方位轴和转台俯仰轴；所述转台方位轴连接于所述转台基座上，所述转台俯仰轴转动连接于所述转台方位轴上，所述第一激光器连接于所述转台俯仰轴上，其中，所述转台方位轴处于铅锤状态，并且第一激光器的第一激光所在平面与转台俯仰轴平行。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置及方法，所述测量装置包括检测组件以及相机组件，所述检测组件包括二维地平式转台机构以及角度传感器，所述角度传感器设置于所述二维地平式转台机构上；所述二维地平式转台机构上设置有第一激光器；所述相机组件上设置有第二激光器，所述第一激光器在被观测物所处平面的第一投影线与第二激光器在被观测物所处平面的第二投影线在同一直线上。本发明通过检测组件与相机组件的配合，将相机组件的视轴方位角转换为二维地平式转台机构的调节角度，并通过角度传感器采集到该调节角度以得到相机组件的视轴方位角，实现了通过利用激光投影测量光源光轴或相机光轴方位角，并且该装置体积小，不易受电磁环境影响。

附图说明

图1为本发明提供的利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置的结构示意图。

图2为本发明提供的利用激光投影传递的室内视轴方位角测量方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。

还需说明的是，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。

本实施例提供了一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，如图1所示，所述测量装置包括检测组件1以及相机组件，所述检测组件1位于所述被观测物13的上方，所述相机组件放置于被观测物所处平面7上。所述检测组件1包括二维地平式转台机构以及角度传感器103；所述角度传感器103设置于所述二维地平式转台机构上，用于采集所述二维地平式转台机构的调节角度。所述二维地平式转台机构上设置有第一激光器2，所述相机组件上设置有第二激光器8，所述第一激光器2在被观测物所处平面7的第一投影线12与第二激光器8在被观测物所处平面7的第二投影线10在同一直线上。本发明通过检测组件1与相机组件的配合，将相机组件的视轴方位角转换为二维地平式转台机构的调节角度，并通过角度传感器103采集到该调节角度以得到相机组件的视轴方位角，实现了通过利用激光投影测量光源光轴或相机光轴方位角，并且该装置体积小，不易受电磁环境影响。

进一步，所述二维地平式转台机构包括转台基座101、转台方位轴102以及转台俯仰轴104；所述转台基座101固定于被观测物13上方，例如，被观测物13放置于水平地面上，转台基座101设置于天花板上等。所述转台方位轴102转动连接于所述转台基座101上，所述转台俯仰轴104转动连接于所述转台方位轴102，通过所述转台方位轴102带动转台俯仰轴104相对于转台基座101转动。由此，在转台方位轴102处于不动状态时，所述转台俯仰轴104可相对于转台方位轴102转动，同时所述转台俯仰轴104还可以在转台方位轴102的带动下相对于所述转台基座101转动，这样设置于转台俯仰轴104上的第一激光器2可以在二维地平式转台机构的调整第一激光所在平面11的方向。此外，所述角度传感器103设置于所述转台方位轴上，可以检测到转台方位轴的旋转角度(即，调节角度)

在本实施例的一个实现方式中，所述转台方位轴102的延伸方向与所述转台俯仰轴104的延伸方向垂直，例如，转台方位轴102处于铅锤方向，所述转台俯仰轴104处于水平方向等。此外，所述第一激光器2的第一激光所在平面11与转台俯仰轴104平行，这样在转台俯仰轴104转动时，第一激光器2的第一激光所在平面11始终与俯仰轴线平行。此外，所述转台方位轴102以其自身的延伸方向为旋转中心轴旋转，所述转台俯仰轴104以其自身的延伸方向为旋转中心轴旋转，以使得所述转台俯仰轴104相对于所述转台方位轴102的旋转中心轴垂直于所述转台方位轴102的旋转中心轴，这样在转台方位轴102相对于所述转台基座101固定时，可以通过所述转台俯仰轴104调整第一激光器2的第一激光所在平面11，被观测物13位于所述第一激光器2在被观测物所处平面7的第一投影线12。

进一步，在本实施例的一个实现方式中，所述转台基座101包括U型连接件，所述U型连接件连接于所述转台方位轴102上，所述角度传感器103位于所述U型连接件与所述转台方位轴102之间。所述位于所述U型连接件的开口内，且分别与所述U型连接件的两侧壁转动连接，以使得所述转台俯仰轴104可相对于所述U型连接件转动。所述第一激光器2连接于所述转台俯仰轴104上且向远离所述转台方位轴102的方向延伸，其中，所述第一激光器2的出光口位于转台俯仰轴104远离所述转台方位轴102的一侧。

进一步，在本实施例的一个实现方式中，所述相机组件包括三脚架6以及相机机构，所述相机机构布置于所述三脚架6上，所述相机机构的视轴方向平行于所述第二激光器8的第二激光所在平面9，并且被观测物13位于所述相机机构的拍摄范围内，以使得所述相机机构可以观测到该被观测物13。此外，所述第二激光器8连接于所述三脚架6上，当三脚架6的云台基面602平行于被观测物所处平面7时，所述第二激光器8的第二激光所在平面9垂直于被观测物所处平面7，以使得第二激光器8对应的第二投影线10可以表示相机机构的视轴在被观测物所处平面7的投影，这样一方面提高了视轴的测量精度，另一方可以使得视轴不受相机机构俯仰角变化的影响。

进一步，所述相机机构包括相机3以及安装板5，所述安装板5装配于所述三脚架6上，所述相机3设置于所述安装板5朝向所述检测组件1的一侧，所述第二激光器8位于所述安装板5朝向被观测物所处平面7的一侧。所述相机3的视轴向靠近被观测物13的方向延伸，并且所述被观测物13在所述视轴4上。所述第二激光器8的第二激光所在平面9在所述被观测物所处平面7上形成第二投影线10，所述第二投影线10与所述第一投影线12在同一直线上，从而使得所述视轴4在所述被观测物所处平面7上投影线与第一激光器2在被观测物所处平面7上的第一投影线12在同一直线上，此时，所述角度传感器103输出的角度值为相机3的视轴方位角的角度值。此外，在本实施例的一个实现方式中，所述第一激光器2和第二激光器8均为一字线激光器。

进一步，在本实施例的一个实现方式中，所述三脚架6包括三脚架云台601、云台基面602以及三脚架支腿603；所述三脚架支腿603架设于被观测物所处平面7上，所述云台基面602平行所述被观测物所处平面7。所述三脚架云台601的方位角、俯仰角及到被观测为的距离可以根据测试的角度及距离进行调整，以相机3的视轴4指向被观测物13。

综上所述，本实施例提供了一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置及方法，所述测量装置包括检测组件1以及相机组件，所述检测组件1包括二维地平式转台机构以及角度传感器103，所述角度传感器103设置于所述二维地平式转台机构上；所述二维地平式转台机构上设置有第一激光器2；所述相机组件上设置有第二激光器8，所述第一激光器2在被观测物所处平面7的第一投影线12与第二激光器8在被观测物所处平面7的第二投影线10在同一直线上。本发明通过检测组件1与相机组件的配合，将相机组件的视轴方位角转换为二维地平式转台机构的调节角度，并通过角度传感器103采集到该调节角度以得到相机组件的视轴方位角，实现了通过利用激光投影测量光源光轴或相机光轴方位角，并且该装置体积小，不易受电磁环境影响。

基于上述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，本实施例还提供了一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量方法，所述方法应用上述实施例所述的利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，对于装置的结构具体可以参照上述实施例，这里不再赘述。这里着重对基于利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置进行视轴方位角进行测量的测量过程进行说明，即对利用激光投影传递的室内视轴方位角测量方法进行说明。如图2所示，所述方法包括：

S10、将检测组件布置于被观测物的上方，将相机组件设置于拍摄位置，其中，所述被观测物处于所述相机组件的拍摄范围内，并且所述第二激光器的第一激光所在平面垂直于所述被观测物所处平面；

S20、调整检测组件的二维地平式转台机构，以使得第一激光器在被观测物所处平面的第一投影线与第二激光器在被观测物所处平面的第二投影线在同一直线；

S30、读取所述角度传感器采集的角度数据，并将所述角度数据作为视轴方位角。

具体地，当检测组件布置与被观测物的上方时，所述被观测位于第一激光发射器的第一激光所在平面上。其中，所述二维地平式转台机构包括转台基座、转台方位轴和转台俯仰轴；所述转台方位轴连接于所述转台基座上，所述转台俯仰轴转动连接于所述转台方位轴上，所述第一激光器连接于所述转台俯仰轴上，其中，所述转台方位轴处于铅锤状态，并且第一激光器的第一激光所在平面与转台俯仰轴平行。可以理解的是，所述检测组件的布置过程可以为：将转台基座固定在被观测物上方，将第一激光器固定在转台俯仰轴上，其中，转台方位轴铅锤，第一激光器发出的第一激光所在平面与转台俯仰轴平行，这样转台俯仰轴转动时，第一激光器在被观测物所处平面的第一投影线始终与俯仰轴线平行。在本实施例的一个具体实现方式中，所述第一激光器采用一字线激光器，例如，532nm波长半导体激光器等。

进一步，所述相机组件设置于拍摄位置的过程可以为：首先，将三脚架放置于拍摄位置，并调整三脚架云台的方位以及俯仰角，使得相机机构的视轴朝向被观测物且视轴可穿过被观测物；其次，将安装板连接于三脚架云台上，将相机机构和第二激光器装配于安装板上；最后，调整三脚架云台，使得云台基面平行于被观测物所处平面时，第二激光器的第二激光所在平面与相机视轴平行，并且第二激光器的第二激光所在平面垂直于被观测物所处平面。在本实施例的一个具体实现方式中，所述第二激光器采用一字线激光器，例如，650nm波长半导体激光器等。

进一步，在布置完检测组件和相机组件后，转动检测组件的转台方位轴和/或转台俯仰轴，以使得第一激光器在被观测物所处平面的第一投影线与第二激光器在被观测物所处平面的第二投影线在同一直线。最后，在第一激光器在被观测物所处平面的第一投影线与第二激光器在被观测物所处平面的第二投影线在同一直线时，读取角度传感器输出的角度值，并将角度传感器输出的角度值作为视轴方位角，以得到相机机构的视轴方位角。

此外，在实际应用中，当需要被观测物进行多次观测时，可以通过调整三脚架来调整被观测物的测量位置，并通过调整转台方位角以及转台俯仰角来使得第一激光器在被观测物所处平面的第一投影线与第二激光器在被观测物所处平面的第二投影线在同一直线，进而获取各次观测对应的视轴方位角，以获取动态视轴方位角以及各次观测的视轴方位角的角度变化。例如，当被观测物为动态运动的物体时，可以通过三脚架中的三脚架云台调整相机机构的视轴方向，以使得视轴方向始终指向被观测物。此外，在实际应用中，所述检测组件和所述拍摄云台均可以自动调整，例如，检测组件内设置有电机组件，通过电机组件控制转台方位轴和/或转台俯仰轴，以使得第一激光器在被观测物所处平面的第一投影线与第二激光器在被观测物所处平面的第二投影线在同一直线。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其特征在于，其包括检测组件以及相机组件，所述检测组件包括二维地平式转台机构以及角度传感器，所述角度传感器设置于所述二维地平式转台机构上；所述二维地平式转台机构上设置有第一激光器；所述相机组件上设置有第二激光器，所述第一激光器在被观测物所处平面的第一投影线与第二激光器在被观测物所处平面的第二投影线在同一直线上。

2.根据权利要求1所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其特征在于，所述检测组件位于所述被观测物的上方，并且通过调节所述二维地平式转台机构二维地平式转台机构的俯仰角将所述第一投影线移动到被观测物位置上。

3.根据权利要求1所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其特征在于，所述二维地平式转台机构包括转台基座、转台方位轴和转台俯仰轴；所述转台方位轴连接于所述转台基座上，所述转台俯仰轴转动连接于所述转台方位轴上，所述第一激光器连接于所述转台俯仰轴上。

4.根据权利要求3所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其特征在于，所述转台方位轴处于铅锤状态，并且第一激光器的第一激光所在平面与转台俯仰轴平行。

5.根据权利要求1所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其特征在于，所述相机组件包括三脚架以及相机机构，所述相机机构以及所述第二激光器均布置于所述三脚架上，并且所述第二激光器的第二激光所在平面与所述相机机构的视轴平行,当三脚架的云台基面平行于被观测物所处平面时，所述第二激光器的第二激光所在平面垂直于被观测物所处平面。

6.根据权利要求5所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其特征在于，所述相机机构包括相机以及安装板，所述安装板装配于所述三脚架上，所述相机与所述第二激光器均装配于所述安装板上。

7.根据权利要求6所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其特征在于，所述第二激光器位于所述安装板朝向被观测物所处平面的一侧，并且第二激光器发送的第二激光所在平面在所述被观测物所处平面上形成第二投影线。

8.根据权利要求1-7任一所述的利用激光投影传递的室内视轴方位角测量装置，其特征在于，所述第一激光器和第二激光器均为一字线激光器。

9.一种利用激光投影传递的室内视轴方位角测量方法，其特征在于，所述方法包括：

将检测组件布置于被观测物的上方，将相机组件设置于拍摄位置，其中，所述被观测物处于所述相机组件的拍摄范围内，并且所述第二激光器的第二激光所在平面垂直于所述被观测物所处平面；

调整检测组件的二维地平式转台机构，以使得第一激光器在被观测物所处平面的第一投影线与第二激光器在被观测物所处平面的第二投影线在同一直线；

读取所述角度传感器采集的角度数据，并将所述角度数据作为视轴方位角。

10.根据权利要求9所述利用激光投影传递的室内视轴方位角测量方法，其特征在于，所述二维地平式转台机构包括转台基座、转台方位轴和转台俯仰轴；所述转台方位轴连接于所述转台基座上，所述转台俯仰轴转动连接于所述转台方位轴上，所述第一激光器连接于所述转台俯仰轴上，其中，所述转台方位轴处于铅锤状态，并且第一激光器的第一激光所在平面与转台俯仰轴平行。

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