DE19922321C2 - Verfahren und Anordnung zur Durchführung von geodätischen Messungen mittels Videotachymeter - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Durchführung von geodätischen Messungen mittels VideotachymeterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung von geodä
tischen Messungen zur Objektpunktbestimmung mittels, mit einer elektronischen Ka
mera ausgestatteter Videotachymeter.
Aus der DE 36 28 350 A1 ist bekannt, ein Tachymeter mit einer Videokamera zu kop
peln, um gleichzeitg mit der Punktaufnahme ein Videobild des Punktes mit der
Punktnummer auf dem Zieltafelträger aufzunehmen.
Es ist ferner bekannt, mittels fotoelektrischer Detektoren, die im Brennpunkt des Fern
rohrs eines geodätischen Gerätes angebracht sind, die Lage spezieller Zielmarken zu
erfassen. Aus der DE 35 38 812 A1 ist bekannt, die Lage einer speziell strukturierten
Zielmarke mit einem positionsempfindlichen Detektor zu erfassen. Aus der DE 195 28 465 A1
ist bekannt, die Lage einer selbstleuchtenden oder reflektierenden Zielmarke
mittels Schwerpunktbildung aus Zeilen- und Spaltensummenfunktionen zu bestimmen.
In beiden Fällen sind spezielle Zielmarken (Zieltafeln oder Reflektoren) notwendig, um
die Position eines Punktes zu bestimmen.
Aus der DE 196 04 018 A1 ist ein Verfahren zur Vermessung von Gebäudestrukturen
bekannt, bei dem Kanten, die einer Vermessung mit einem reflektorlosen Laserentfer
nungsmesser nicht direkt zugänglich sind, dadurch vermessen werden, daß in unmit
telbarer Nähe der Kante Punkte entfernungsmäßig vermessen werden, aus denen eine
Ebene rechnerisch festgelegt wird. Die winkelmäßige Position der Kante wird mit Fern
rohr und Fadenkreuz eines Theodoliten visuell bestimmt und in die zuvor bestimmte
Ebene hineingerechnet. Dem Verfahren haftet der Nachteil an, daß mehrere Anzielun
gen visuell erforderlich sind, um die Position der Kante zu bestimmen. Dabei können
sich Fehler ergeben, die vor Ort nicht sofort zu finden sind.
Ein Verfahren zur Ausmessung von Gebäuden nach der DE 689 04 911 T2 beinhaltet
einen mit einem Entfernungsmesser gekoppelten Theodoliten, mit dem die einen Raum
umgebenden Flächen an je mindestens drei Punkten angemessen werden und so die
Lage der Flächen im Raum ermittelt werden. Nachteil dieses Verfahrens ist, daß es in
der Anwendung auf Innenräume beschränkt bleibt, da es fordert, daß der auszumes
sende Raum im wesentlichen von Wänden begrenzt wird.
Die DE 198 00 336 A1 verwendet eine Kamera mit einem an dieser angebrachten Ent
fernungsmesser. Die Punktbestimmung erfolgt in der aus der Photogrammetrie be
kannten Weise vermittels zweier Kameraaufstellungen und der Aufnahme dreier Punkte
mit bekannten geometrischen Beziehungen zueinander in beiden Aufnahmen. Aus der
US 5165 878 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der von drei Punkten aus Panoramaauf
nahmen gemacht werden. Über gemeinsame Punkte in den Aufnahmen erfolgt die Be
rechnung der Aufnahmestandpunkte sowie der Koordinaten in den Bildern. In ähnlicher
Weise beschreibt die WO 97/36147 A1 ein Verfahren zur Bestimmung der Kameraposi
tion bei Stereoaufnahmen mit beliebiger Orientierung aus drei Punkten mit bekannten
Abständen, die in beiden Bildern vorhanden sein müssen.
Diesen aus der Photogrammetrie übernommenen Lösungen haftet der Nachteil an, daß
eine zweite geeignete Kameraposition vorhanden sein muß, welche jedoch nicht immer
gefunden werden kann. Aufgabenstellung der Tachymetrie ist es, mit nur einer Mes
sung möglichst alle notwendigen Meßdaten über einen Punkt zu erhalten und zu be
stimmen.
Aus der DE 197 30 257 A1 ist eine Gestaltmessung mit einer CCD-Kamera bekannt, bei
der fokussierabhängig eine Korrektur der Verzeichnungsfehler erfolgt, um im Unter
schied zu üblichen photogrammetrischen Kameras auch bei auf Nähe fokussierter Op
tik arbeiten zu können.
In der DE 40 32 657 A1 sind ein Verfahren und eine Meßeinrichtung zur Positionsbe
stimmung von Raumpunkten beschrieben. Dabei wird ein zu vermessender Raumpunkt
über eine elektronische Bilddarstellung anvisiert und gleichzeitig die Zielachse einer
Entfernungsmeßeinrichtung auf den Raumpunkt ausgerichtet. Danach werden die Win
kelwerte des Raumpunktes in Azimut und Elevation sowie die Entfernung des Punktes
vom Meßort bestimmt. Bei der entsprechenden Einrichtung ist eine Kamera auf einen
Streckenmesser aufgesetzt und steht also exzentrisch zur Streckenachse. Eine Bildver
arbeitung ist nicht vorgesehen. Sollen mehrere Raumpunkte vermessen werden, so
müssen diese nacheinander angefahren werden.
Die CH 680 951 A5 umfaßt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Zie
lerfassung, insbesondere mit eine Theodoliten, wobei mit einer aktiven Zielsuche gear
beitet wird. Es werden mehrere Zielpunkte gleichzeitig abgebildet. Diese Zielpunkte
(Objektpunkte) sind signalisierte (markierte) Zielpunkte, meist in Form von positionier
ten Reflektoren, mit denen gearbeitet wird. Eine Vermessung nicht signalisierter Ob
jektpunkte erfolgt nicht.
Aus der JP 59-202010 A (Patent Abstracts of Japan, P-344 March 28, 1985 Vol. 9/No.
68) ist ein automatischer Entfernungsmesser zur Vermessung einzelner Punkte be
kannt, wobei eine Bildverarbeitung nicht vorgenommen wird.
Aus dem Tagungsband: "Optical 3-D Measurement Techniques III" der Tagung der Uni
versität Wien vom 2.-4. Oktober 1995", Seiten 251 bis 262, ist bekannt, Videobilder
einer, in einen Theodoliten eingebauten CCD-Kamera auszuwerten. Das Videomeßsy
stem besteht aus zwei oder mehr Videotheodoliten. Mit geeigneten Bildverarbeitungs
verfahren wird der Kontrast der anzumessenden Objekte im Bild verstärkt. Die Auswer
tung erfolgt, wie bei photogrammetrischen Aufnahmen üblich, durch Identifikation ent
sprechender Punkte in Aufnahmen beider Standorte und die anschließende Koordina
tenbestimmung.
Aus dem Prospekt der Firma Measurements Devices Ltd. betreffend das Gerät "Sur
veyorTM ALS with Video Option" ist bekannt, daß ein reflektorlos messendes Tachymeter
zusätzlich mit einer Videokamera ausgerüstet ist. Das Videobild wird auf einem Rech
nerdisplay wiedergegeben. Die Anzielung eines Punktes kann durch Markierung des
Punktes auf dem Bildschirm mit der Maus ausgelöst werden. Zu diesem Punkt werden
dann Strecke und Winkel gemessen. Ein aus der Berechnung von gemessenen Punktko
ordinaten im Rechner erzeugtes Geländemodell kann gleichzeitig mit dem Videobild auf
dem Bildschirm wiedergegeben werden, um Modell und Wirklichkeit miteinander ver
gleichen zu können. Bei diesem Gerät findet keine Bildverarbeitung statt, jeder Punkt
muß einzeln angezielt und gemessen werden.
So ist es die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseiti
gen, die Messungen zu vereinfachen und erleichtern, indem die Notwendigkeit entfällt,
die Messungen von mehreren Tachymeterstandpunkten aus durchzuführen und das
eine Videotachymeter mit einem externen Rechner zu verbinden. Ferner soll die Bedie
nung des Geräts vereinfacht werden und auch von ungelerntem Personal erfolgen kön
nen, und die Bestimmung von Punkten im Bild soll eindeutig möglich sein, ohne daß
jeder interessierende Punkt einzeln angezielt werden muß.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im ersten Anspruch dargelegten Mitteln
gelöst. In den weiteren Ansprüchen sind Einzelheiten und weitere Ausführungen zur
Erfindung beschrieben.
So werden in dem Videotachymeter ein Objektiv mit einer elektronischen digitalen Ka
mera, mit Pixel-Matrix im Brennpunkt, eine Fokussierungseinrichtung zur Fokussierung
des Bildes auf die Matrix der Kamera, ein Display zur Anzeige des Bildes der Kamera
und weiterhin Streckenmesser und Winkelmeßsysteme zur Bestimmung der Horizontal-
und Vertikalwinkel der aus Objektiv und Kamera gebildeten Anordnung vorgesehen,
wobei ein Pen, eine Maus, Trackball oder ähnliche Systeme zur Kennzeichnung von Bil
dinhalten des Displays verwendet werden. Die Pixelmatrix kann als eine CCD-Matrix
oder als eine CMOS-Bildsensormatrix ausgebildet sein. Vermittels einer Transformation
werden gekennzeichneten Pixeln auf dem Display Pixel der elektronischen Kamera zu
geordnet und innerhalb der Bildinhalte der zugeordneten Pixel der elektronischen Ka
mera wird mittels an sich bekannter Methoden der Bildverarbeitung nach Strukturen
(z. B. Punkte, Kanten, Ecken) gesucht. Es wird die Position und Orientierung dieser
Strukturen in Bezug auf die Zielachse der durch Objektiv und Kamera gebildeten An
ordnung ermittelt und mit Hilfe der mit dem Streckenmesser bestimmten Distanz zu
mindestens einem Bildpunkt sowie der mit den Winkelmeßsystemen gemessenen Win
kel Abmessungen dieser Strukturen im Objektraum in der jeweiligen Betrachtungsebe
ne bestimmt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Anzeige der jeweiligen Meß- und
Rechenwerte im Display.
Es ist vorteilhaft, die berechneten Strukturen im Display kontrastmäßig, durch Blinken
oder Farbe hervorzuheben.
Es ist weiterhin vorteilhaft, ein Lineal in das Display einzublenden, dessen Maßstab im
Objektraum durch Distanzmessung kalibriert wurde.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Meßbilder mit den dazu berechneten Daten zur Doku
mentation des Meßprozesses abzuspeichern.
Es ist weiterhin vorteilhaft, einen beliebigen Teil des Bildes der elektronischen Kamera
mit ihrer vollen Auflösung auf dem Display zur Abbildung zu bringen. Dazu kann es
von Vorteil sein, ein Zielkreuz oder Meßmarken mit auf dem Display zu erzeugen.
Bei Anzeige oder Abspeicherung kann es von Vorteil sein, die Auflösung zum Bildrand
zu reduzieren. Das kann durch einen nichtlinearen Abbildungsmaßstab geschehen.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Es zei
gen:
Fig. 1 eine Übersicht eines erfindungsgemäßen Videotachymeters,
Fig. 2 eine Darstellung der Pixelzuordnung zwischen Display und Kamerachip,
Fig. 3 eine Darstellung der graphisch orientierten Datengewinnung auf dem Display,
Fig. 4 die Zuordnung zwischen Objekt- und Bildraum und
Fig. 5 ein in das Bild eingeblendetes Lineal.
Die Fig. 1 zeigt ein Videotachymeter 1, das auf einem Stativ 2 aufgestellt ist. Das
Tachymeter 1 verfügt über einen Dreifuß 3, eine Stütze 4 und ein Fernrohr 5 mit einer
elektronischen Kamera mit CCD-Matrix oder einer CMOS-Bildsensormatrix. Die Stütze 4
ist um eine vertikale Stehachse 9 drehbar. Das Fernrohr 5 mit der Kamera ist um eine
horizontale Kippachse 10, die in der Stütze 4 gelagert ist, drehbar.
Das Videotachymeter 1 verfügt über nicht näher dargestellte an sich bekannte Winkel
meßsysteme zur Messung der Drehung um die Stehachse 9 (Horizontalwinkel) und um
die Kippachse 10 (Vertikalwinkel gegen die Horizontalebene), einen nicht dargestellten
Neigungssensor zur Messung der Neigung der Stehachse 9 in zwei zueinander senk
rechten Richtungen und ein nicht dargestelltes Streckenmeßsystem zur Bestimmung
von Distanzen zu Objektpunkten und evtl. Basispunkten sowie von Objektstrukturen im
Objektraum und anderen Bildinhalten. Stehachse 9 und Kippachse 10 stehen senkrecht
aufeinander.
Das Fernrohr 5 enthält zusammen mit der eingebauten elektronischen Kamera in an
sich bekannter Weise ein Objektiv, eine Fokussierlinse sowie einen bildgebenden Emp
fänger, z. B. eine CCD-Matrix, die in der Brennebene des Objektivs des Fernrohrs oder
der Kamera angeordnet ist. Die CCD-Matrix ist über einen Rechner mit einem Display 6
des Videotachymeters verbunden, wobei das Display 6 das Bild des Objektes, das auf
der CCD-Matrix abgebildet ist, wiedergibt.
Wird ein Ziel- oder Objektpunkt, der zum Beispiel durch einen Reflektor 7 dargestellt
ist, mit dem Videotachymeter angezielt, was durch Betätigung der Triebknöpfe 11, 12
am Videotachymeter bewirkt wird, so kann das Bild 8 des Reflektors 7 im Display 6 be
trachtet werden. Indem die Bildwiederholrate des Displays 6 ausreichend hoch ist, zum
Beispiel 10 bis 25 Bilder pro Sekunde, kann mit dem Display 6 der Reflektor 7 in glei
cher Weise angezielt werden wie ein Zielpunkt bei konventionellen Fernrohren mit ei
nem Okular.
Die Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild die CCD-Matrix 20 sowie das Display 6. Das
Display 6 ist hier schematisch als über die Schaltung 84 zur Aufbereitung des Bildsi
gnals für die Anzeige mit der CCD-Matrix 20 verbunden gezeichnet. Das Display 6 ist
ein sogenannter Touchscreen, d. h. durch Berühren einzelner Stellen auf dem Display 6
können analog der Bedienung einer Tastatur dem Geräterechner bestimmte Bedien
schritte und Kommandos mitgeteilt werden. Insbesondere können mit einem Pen ein
zelne Punkte 21 auf dem Display 6 berührt und damit markiert werden, wobei der
Rechner die Koordinaten (x', y') des berührten Pixels ermitteln kann. Im Allgemeinen
haben aber Displays nicht unbedingt dieselbe Anzahl Pixel wie sie die Kamerachips
besitzen, so daß einem Punkt 21 mit den Pixelkoordinaten (x', y') des Displays 6 ein
Pixel 22 (x, y) der CCD-Matrix 20 zugeordnet werden muß. Dabei liege bei der CCD-
Matrix 20 die x-Achse in horizontaler Zeilenrichtung und die y-Achse in vertikaler
Spaltenrichtung. Beim Display 6 liegen analog die x'-Achse in horizontaler Zeilenrich
tung und die y'-Achse in vertikaler Spaltenrichtung.
Im einfachsten Fall einer Abbildung des gesamten Bildinhalts auf die Gesamtfläche des
Displays gelten folgende Zuordnungen:
- 1. a Anzahl der Pixel in einer Zeile der CCD-Matrix
- 2. b Anzahl der Pixel in einer Spalte der CCD-Matrix
- 3. c Anzahl der Pixel in einer Zeile des Displays
- 4. d Anzahl der Pixel in einer Spalte des Displays
Es gilt:
x = Int[x'.a/c] [1]
y = Int[y'.b/d] [2]
Wird also ein Punkt 21 mit den Koordinaten (x', y') des Displays 6 des Videotachyme
ters markiert, wird diesem mit Hilfe der Gleichungen [1] und [2] ein Pixel 22 mit den
Koordinaten (x, y) der CCD-Matrix 20 zugeordnet. Die Funktion Int bedeutet dabei den
ganzzahligen Anteil. Diese Markierung kann nun in der aus Rechnerprogrammen für
die Bildverarbeitung an sich bekannten Weise nicht nur für Punkte, sondern auch für
Kanten, Ecken und ähnliche geometrische Figuren und Objekte erfolgen. In gleicher
Weise kann mit Hilfe des Displays für den Rechner durch Markierung eines Softkeys
mitgeteilt werden, um was für ein geometrisches Objekt es sich gerade handelt.
Mit Hilfe der Gl. [1] und [2] ist es möglich, diese Objekte im Datensatz der CCD-Ma
trix 20 wiederzufinden. In der Umgebung der so berechneten Pixel (x, y) wird dann
nach dem markierten Objekt mittels an sich bekannter Bildverarbeitungsalgorithmen
gesucht. Der Begriff Umgebung bedeutet dabei, daß der Suchbereich um soviele Pixel
erweitert werden muß, wie für eine sichere Subpixelinterpolation der gesuchten geome
trischen Objekte erforderlich sind. Weiterhin soll hier bemerkt werden, daß anstelle
einer CCD-Matrix auch eine CMOS-Bildsensormatrix eingesetzt werden kann.
Das dazu erforderliche Vorgehen zeigt Fig. 3. Das Display 6 ist hierbei in zwei Bereiche
unterteilt, einen Bildbereich 30 und einen Bedienbereich 36. Der Bildbereich 30 zeigt
als Bildinhalt Objekte, die von der CCD-Kamera des Videotachymeters 1 aufgenommen
werden, so das Bild 8 des Reflektors 7, der am Zielort im oder am Objektpunkt aufge
stellt ist, weiterhin beispielsweise eine Hausfront 31 mit der Hauskante 33 und dem
Fenster 32. Mit einem Cursor 34 wird nun in an sich von Computern mit grafischer Be
dienoberfläche her bekannter Weise ein Objekt (z. B. eine Kante oder ein Punkt) mar
kiert. In Fig. 3 ist die Hauskante 33 mit einer Markierung 35 umgeben, die mit Hilfe des
Cursors 34 erzeugt wurde.
Im Bedienbereich 36 des Displays 6 sind softwaremäßig erzeugte Tasten 37-41 vor
handen. Durch Berührung dieser Tasten mit dem Pen kann mit Hilfe der Software in
dem markierten Bereich 35 nach einem geometrischen Objekt gesucht werden. Die Ta
ste 37 bewirkt die Suche nach einem Punkt, die Taste 38 nach einer Kante, die Taste 39
nach einer Ecke. Die Taste 40 hat die Funktion: Fangen eines beliebigen Objekts, d. h.
durch Betätigung dieser Taste ermittelt die Software des verwendeten Rechners selbst
die Art des Objekts. Im Beispiel der Hauskante 33 wird die Taste 38 betätigt. Die Soft
ware des Rechners des Videotachymeters 1 bestimmt für die Pixelkoordinaten (x', y')
des durch die Markierung 35 umgrenzten Bereichs des Displays 6 die zugehörigen Pixel
(x, y) der CCD-Matrix mittels der Gleichungen [1] und [2] und sucht in diesem Bereich
beispielsweise nach einer Kante.
Die Subpixelinterpolation der geometrischen Objekte erfolgt durch an sich bekannte
Verfahren der Bildverarbeitung. Die durch Subpixelinterpolation gefundene Kante kann
dann vorteilhaft mit einer anderen Farbe im Display 6 hinterlegt werden, um ihre be
rechnete Lage zu kennzeichnen. Mit der Escapetaste 41 kann dann beispielsweise die
Menüebene oder der Bedienbereich 36 verlassen werden. In der gezeigten Weise lassen
sich alle geometrischen Objekte im Bild markieren und ihnen Koordinaten im System
der CCD-Matrix 20 zuordnen.
Fig. 4 zeigt die Zuordnung zwischen je einer Ebene im Objekt- und Bildraum. So ist eine
Ebene E im Objektraum einer Ebene E' im Bildraum in der Ebene der CCD-Matrix 20
zugeordnet. Die optische Achse 50 des Videotachymeters 1 ist durch einen Punkt P im
Objektraum, den Objektivhauptpunkt 52 des schematisch gezeichneten Fernrohrobjek
tivs 53 und den Durchstoßpunkt P' der optischen Achse 50 durch die CCD-Matrix 20
markiert. Dieser Durchstoßpunkt P' habe die Koordinaten (xm; ym) im Koordinatensy
stem der CCD-Matrix 20.
Die Bildebene E' der CCD-Matrix 20 ist senkrecht zur optischen Achse 50. In der Bilde
bene liegen der Durchstoßpunkt P' der optischen Achse 50 und ein Bildpunkt B'. Der
Bildpunkt B' habe die durch Subpixelinterpolation erhaltenen Koordinaten (xi; yi). Die
Ablage s des Punktes B' zum Durchstoßpunkt P' der optischen Achse 50 in x-Rich
tung ergibt sich aus (xi - xm). Die Ablage t des Punktes B' zum Durchstoßpunkt P' der
optischen Achse 50 durch die Ebene E' in y-Richtung ergibt sich aus (yi - ym).
In einer Objektebene E senkrecht zur optischen Achse liegt der zu bestimmende Ob
jektpunkt B, dessen Abbildung der Punkt B' in der Bildebene E' ist, sowie ein Durch
stoßpunkt P auf der optischen Achse, welcher der Durchstoßpunkt der optischen Achse
50 durch die Ebene E ist, in der der Objektpunkt B liegt. Der Objektpunkt B kann Teil
eines entsprechend Fig. 3 markierten und interpolierten geometrischen Objekts 33
(Fig. 4) sein. Der Objektpunkt B hat die zu bestimmende seitliche Ablage a und die Ab
lage in der Höhe c zum Durchstoßpunkt P in der Ebene E senkrecht zur optischen Ach
se 50. Diesen Ablagen sind Ablagen (Koordinaten) a und c zuordenbar.
Wenn der Abbildungsmaßstab M bekannt ist, können diese Koordinaten (a; c) bestimmt
werden. Es ergibt sich:
a = M.(xi - xm) [3]
c = M.(yi - ym) [4]
Der Maßstab M kann auf verschiedene Weise bestimmt werden. So kann eine Distanz
messung sowohl nach einem Reflektor oder auch reflektorlos zum Punkt P erfolgen. Der
Maßstab M ergibt sich nach bekannten optischen Gesetzen zu:
M = g/b [5]
Dabei ist b die Bildweite, d. h. der Abstand der CCD-Matrix 20 von der bildseitigen
Hauptebene des Objektivs 53. Die Gegenstandsweite g ist der Abstand des Punktes P
von der objektseitigen Hauptebene des Objektivs 53, die aus der gemessenen Distanz
und den Optikdaten des Fernrohres 5 bestimmt werden kann. Die Distanz ist der Ab
stand des Punktes P von der Stehachse des Videotachymeters, um welche dieses
schwenkbar ist.
Weiterhin kann eine trigonometrische Entfernungsmessung direkt zum Punkt B bezie
hungsweise dem geometrischen Objekt, das den Punkt B enthält, in der Weise durchge
führt werden, daß ein zweites Videotachymeter denselben Punkt anmißt, wobei die Di
stanz beider Geräte und ihre gegenseitige Orientierung zueinander bekannt sind. Diese
Verfahren sind bekannt und nicht Gegenstand dieser Erfindung.
Mit Hilfe der Distanz, der mit den Winkelmeßsystemen des Tachymeters gemessenen
Horizontal- und Vertikalwinkel sowie der Geräteneigungen können wiederum in be
kannter Weise angezielten Objektpunkten P Koordinaten zugeordnet werden. Den aus
dem Bildinhalt der CCD-Matrix 20 extrahierten, geometrischen Objekten können mit
Hilfe der Gleichungen [3] und [4] bei horizontaler Zielung Koordinaten in Bezug auf
angezielte Objektpunkte P zugeordnet werden. Bei geneigter Zielung sind die Meßwerte
entsprechend bekannter Gesetzmäßigkeiten aus der Photogrammetrie zu reduzieren.
Somit ist es möglich, von geometrischen Objekten Koordinaten zu bestimmen.
Die Fig. 5 zeigt eine andere erfindungsgemäße Ausbildung des Displays 6 des Video
tachymeters 1, bei welcher anstelle einer digitalen Bildverarbeitung eine analoge Meß
möglichkeit im Bild besteht. Das Display 6 zeigt zunächst Rahmenmarken 62 sowie ein
Zielkreuz 63, das die optische Achse 50 (Fig. 4) markiert. Diese Rahmenmarken 62 wer
den softwaremäßig erzeugt. Wird mit dem Videotachymeter 1 ein Reflektor angezielt,
erscheint im Display 6 das Bild des Reflektors 8. Weiterhin ist das Bild eines ebenfalls
im Bildfeld befindlichen auszumessenden Objekts 8% zum Beispiel ein Baum zu sehen,
der sich zumindest näherungsweise in gleicher Entfernung wie der Reflektor 8 befindet.
Bei bekannter Distanz zum Reflektor 8 können mit Hilfe der Gleichungen [3] und [4] die
Maßstabsgrößen a und c (Fig. 4) berechnet werden. Diese Größen werden an einem Maß
stab 64 dargestellt. Der Maßstab 64 kann um seinen Nullpunkt 65 gedreht und frei mit
einem Cursor verschoben werden. Somit ist es dem Benutzer möglich, durch Anlegen
des Maßstabs 64 an Bilder von Meßobjekten 67 (z. B. Kante des Baumes 8') Messungen
vorzunehmen, zum Beispiel den Durchmesser des Baumes zu messen. Die Meßgröße
des Maßstabes 68, die Lage des Cursors zum Zielkreuz 69 und der Maßstab des Dis
playbildes 70 können ebenfalls vorteilhaft auf gesonderten Feldern oder an ausgewählten
Stellen im oder auf dem Display 6 angezeigt werden. Es ist auch möglich, den verti
kalen Cursormaßstab 71 mit dem Neigungswinkel des Fernrohrs 5 Fig. 1) gegen die
Horizontalebene zu variieren, damit die Größe c in die vertikale Richtung projiziert
wird.
Zur Verdeutlichung können auch berechnete Strukturen auf dem Display kontrastmäßig
hervorgehoben werden, beispielsweise durch ein Blinken der Strukturen oder durch
eine farbliche Kennzeichnung derselben.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann
das Display am Fernrohr oder auch vom Tachymeter entfernt angebracht sein. Das Bild
kann unterschiedlich gezoomt oder mit von der Mitte zum Rand variierendem Abbil
dungsmaßstab dargestellt werden. Meßbilder können zusammen mit den aus ihnen
extrahierten Meßdaten abgespeichert werden.
Claims (9)
1. Verfahren zum Bestimmen der Koordinaten von Objektpunkten mittels eines mit
einer elektronischen, eine Pixel-Matrix umfassenden Kamera ausgerüsteten, an
einem Tachymeterstandpunkt angeordneten Videotachymeters,
- - wobei mit Hilfe der elektronischen Kamera des Videotachymeters zu vermessende
Objektpunkte und/oder -strukturen umfassende Bilder aufgenommen werden,
welche auf einem Display des Videotachymeters dargestellt und in einem Rechner
gespeichert werden,
und die, die zu vermessenden Objektpunkte und/oder -strukturen umfassenden Bildinhalte auf dem Display bezeichnenden Pixel mittels elektronischer Mittel markiert oder gekennzeichnet werden, und wobei mit Hilfe des Streckenmessers des Videotachymeters die Distanz zu mindestens einem Objektpunkt und mit den Winkelmeßsystemen des Videotachymeters Höhen- und Horizontalwinkel zu dem mindestens einen Objektpunkt gemessen werden,
- - daß mittels einer Transformation so markierten oder gekennzeichneten Pixeln auf dem Display Pixel auf der Matrix der elektronischen Kamera zugeordnet werden,
- - daß innerhalb der Bildinhalte der zugeordneten Pixel der elektronischen Kamera mittels an sich bekannter Methoden der Bildverarbeitung nach Strukturen, wie Punkten, Kanten, Ecken gesucht wird,
- - daß die Position und Orientierung dieser Strukturen in Bezug auf die durch Ob jektiv und Kamera gebildete Zielachse des Videotachymeters ermittelt wird,
- - und daß mit den ermittelten Distanzen und den mit den Winkelmeßsystemen ge messenen Winkeln die Abmessungen dieser Strukturen im Objektraum in der je weiligen Betrachtungsebene bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige jeweiliger
Meß- und Rechenwerte im Display vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die berechneten
Strukturen im Display kontrastmäßig, durch Blinken oder Farbe hervorgehoben
werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Lineal in das Display eingeblendet wird, dessen Maßstab im
Objektraum durch Distanzmessung kalibriert ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die aufgenommenen Bilder mit den dazu berechneten Daten zur Dokumenta
tion des Meßprozesses in einem Rechner abgespeichert werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein beliebiger Teil des durch die elektronische Kamera aufgenommenen Bil
des mit seiner vollen Auflösung auf dem Display des Videotachymeters abgebildet
wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Zielkreuz oder Meßmarken mit auf dem Display erzeugt und
sichtbar gemacht werden.
8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
umfassend an einem Gerätestandort ein Videotachymeter mit Fernrohr und Vi
deokamera mit Pixelmatrix, einen Rechner und ein Display zur Darstellung der
auf der Pixelmatrix abgebildeten Objektpunkte sowie Strecken- und Winkelmeß
systeme zur Bestimmung von Distanzen, sowie Horizontal- und Vertikalwinkeln
zu Objektpunkten B, dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Display (6) mindestens einen Bedien- und einen Bildbereich (36; 30) be sitzt,
- - daß ein Cursor (34) zur Markierung von den die Objektpunkte und/oder -strukturen (31; 32; 33) umfassenden Bildinhalten (35) auf dem Bildbereich (30) vorgesehen ist,
- - daß die Software des Rechners den so markierten Pixeln auf dem Bildbereich (30) mittels einer Transformation Pixel auf der Pixelmatrix (20) der Videokamera zu ordnet
- - und daß auf dem Bedienbereich (36) des Displays (6) softwaremäßig erzeugte Tasten (37 bis 40) für verschiedene geometrische Figuren und Strukturen vorgesehen sind, nach denen mit Hilfe von entsprechender Software in dem Bildinhalt der auf der Pixelmatrix (20) zugeordneten Pixel recherchiert werden kann.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pixelmatrix (20)
der Videokamera CCD- oder CMOS-Elemente umfaßt.
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CH9492000A CH695121A8 (de) | 1999-05-14 | 2000-05-12 | Verfahren und Anordnung zur Durchführung von geodätischen Messungen mittels Videotachymeter. |
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Publications (2)
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CH (1) | CH695121A8 (de) |
DE (1) | DE19922321C2 (de) |
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