JP2001004377A - ビデオ・タキメータによる測地測量の方法および配置 - Google Patents
ビデオ・タキメータによる測地測量の方法および配置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子式の、ピクセル・マトリックスを包含す
るカメラを備えた、タキメータ撮影点に配置されたビデ
オ・タキメータ 【解決手段】 タキメータの電子カメラによって、測定
対象の物点および／または構造、ならびに基準点を包含
する像を撮影し、ビデオ・タキメータのディスプレイ上
に表示し、コンピュータの記憶装置に入れられ、像情報
をディスプレイ上に表示するピクセルは、電子手段によ
ってマークされるかまたは表示され、変換によって電子
カメラのマトリックス上のディスプレイ・ピクセル上
で、このようにマークまたは表示されたピクセルに割当
てられ、該ビデオ・タキメータの距離測定器によって、
物点までの距離が計測され、角度計測装置によって、物
点までの仰角および水平角が計測され、画像処理法によ
って、点、稜線、コーナー等の構造が探索され、構造の
位置および指向方向が求められ、これらの求められた距
離の値および角度の値によって、その都度の観察平面内
の物体空間内の構造の測定値が求められる。
るカメラを備えた、タキメータ撮影点に配置されたビデ
オ・タキメータ 【解決手段】 タキメータの電子カメラによって、測定
対象の物点および／または構造、ならびに基準点を包含
する像を撮影し、ビデオ・タキメータのディスプレイ上
に表示し、コンピュータの記憶装置に入れられ、像情報
をディスプレイ上に表示するピクセルは、電子手段によ
ってマークされるかまたは表示され、変換によって電子
カメラのマトリックス上のディスプレイ・ピクセル上
で、このようにマークまたは表示されたピクセルに割当
てられ、該ビデオ・タキメータの距離測定器によって、
物点までの距離が計測され、角度計測装置によって、物
点までの仰角および水平角が計測され、画像処理法によ
って、点、稜線、コーナー等の構造が探索され、構造の
位置および指向方向が求められ、これらの求められた距
離の値および角度の値によって、その都度の観察平面内
の物体空間内の構造の測定値が求められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル・ビデオ
・センサーを使用して、特に電子カメラを備えたビデオ
・タキメータを使用して、物点を求めるための測地測量
を実施するための方法および装置に関する。
・センサーを使用して、特に電子カメラを備えたビデオ
・タキメータを使用して、物点を求めるための測地測量
を実施するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】点測量と同時に点のビデオ像を点番号と
共にタイミング・チャートに記録するために、タキメー
タをビデオ・カメラに接続することが、ＤＥ ３６ ２８
３５０ から知られている。さらに測地装置の望遠鏡の
焦点に取付けられた光電検知器によって特殊十字線の位
置を検知することが知られている。位置感知検知器によ
って特殊構造の十字線の位置を検知することが ＤＥ １
９５ ２８ ４６５ から知られている。行および列加算
機能による重心形成によって、燐光性または反射型十字
線の位置を求めることが ＤＥ １９５ ２８ ４６５ か
ら知られている。両方の場合とも、点の位置を求めるた
めに、特殊十字線（照準ディスクまたは反射器）が必要
である。
共にタイミング・チャートに記録するために、タキメー
タをビデオ・カメラに接続することが、ＤＥ ３６ ２８
３５０ から知られている。さらに測地装置の望遠鏡の
焦点に取付けられた光電検知器によって特殊十字線の位
置を検知することが知られている。位置感知検知器によ
って特殊構造の十字線の位置を検知することが ＤＥ １
９５ ２８ ４６５ から知られている。行および列加算
機能による重心形成によって、燐光性または反射型十字
線の位置を求めることが ＤＥ １９５ ２８ ４６５ か
ら知られている。両方の場合とも、点の位置を求めるた
めに、特殊十字線（照準ディスクまたは反射器）が必要
である。
【０００３】反射器のないレーザー・テレメーターで
は、直接測定できない稜線のすぐ近くにおいて点を遠隔
測定することによってこれらの稜線を測定し、計算によ
ってこれらの点から一つの平面を求めるような構造が、
ＤＥ １９５ ０４ ０１８ から知られている。稜線の各
位置は、経緯儀の望遠鏡および十字線によって目視で求
めて計算し、先に求めた平面に適用する。稜線の位置を
求めるために、いくつかの照準を目視で行う必要がある
という短所が、この方法には付きまとっている。この場
合、その場で直ちに発見できない過失が発生する。
は、直接測定できない稜線のすぐ近くにおいて点を遠隔
測定することによってこれらの稜線を測定し、計算によ
ってこれらの点から一つの平面を求めるような構造が、
ＤＥ １９５ ０４ ０１８ から知られている。稜線の各
位置は、経緯儀の望遠鏡および十字線によって目視で求
めて計算し、先に求めた平面に適用する。稜線の位置を
求めるために、いくつかの照準を目視で行う必要がある
という短所が、この方法には付きまとっている。この場
合、その場で直ちに発見できない過失が発生する。
【０００４】ＤＥ ６８９ ０４ ９１１ Ｔ２ による建
造物の測量法には、テレメーターに接続された経緯儀が
使用され、かつ該経緯儀によって、ある空間を取り囲む
平面が少なくとも３箇所の各々において測定され、また
それ故に該空間における該平面の位置が求められる。こ
の方法の短所は、次のとおりである。すなわち、測量対
象空間が主として壁によって囲まれているので、該方法
の適用は内部空間に限定される。
造物の測量法には、テレメーターに接続された経緯儀が
使用され、かつ該経緯儀によって、ある空間を取り囲む
平面が少なくとも３箇所の各々において測定され、また
それ故に該空間における該平面の位置が求められる。こ
の方法の短所は、次のとおりである。すなわち、測量対
象空間が主として壁によって囲まれているので、該方法
の適用は内部空間に限定される。
【０００５】ＤＥ １９８ ００ ３３６ では、テレメー
ターを備えたカメラを使用する。カメラ撮影を２回行う
ことによって、また両方の撮影において既知の幾何学的
相互関係にある３個の点を撮影することによって、写真
測量法により公知の方法で、点が求められる。ＵＳ ５
１６６ ８７８によると、３個の点からパノラマ撮影が
行われる。撮影の共通点において、撮影点および像内で
の座標の計算が行われる。同様にして、両方の像におい
て存在しなければならない既知の間隔の３個の点から任
意の指向方向の立体撮影を行う際のカメラ位置を求める
方法が ＷＯ ９７／３６１４７ に記載されている。
ターを備えたカメラを使用する。カメラ撮影を２回行う
ことによって、また両方の撮影において既知の幾何学的
相互関係にある３個の点を撮影することによって、写真
測量法により公知の方法で、点が求められる。ＵＳ ５
１６６ ８７８によると、３個の点からパノラマ撮影が
行われる。撮影の共通点において、撮影点および像内で
の座標の計算が行われる。同様にして、両方の像におい
て存在しなければならない既知の間隔の３個の点から任
意の指向方向の立体撮影を行う際のカメラ位置を求める
方法が ＷＯ ９７／３６１４７ に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】写真測量によるこの方
法には、次の欠点がある。すなわち、第２の適切なカメ
ラ位置が存在しなければならないが、該位置は必ずしも
発見されない。スタジア測量の課題は、次のとおりであ
る。すなわち、ただ１回の測量で、１個の点に関してす
べての不可欠な測量データを入手し且つ確定するという
ことである。
法には、次の欠点がある。すなわち、第２の適切なカメ
ラ位置が存在しなければならないが、該位置は必ずしも
発見されない。スタジア測量の課題は、次のとおりであ
る。すなわち、ただ１回の測量で、１個の点に関してす
べての不可欠な測量データを入手し且つ確定するという
ことである。
【０００７】普通の写真測量カメラと異なり、近距離焦
点レンズでも作動することができるようにするために、
ゆがみ誤差の修正が焦点依存で行われるＣＣＤカメラに
よる形状測量が、ＤＥ １９７ ３０ ２５７ から知られ
ている。経緯儀に取付けられたＣＣＤのビデオ画像を評
価することが、１９９５年１０月２日〜４日、ウイーン
大学・学会・会報「光学３次元計測技術 III」、２５１
〜２６２ページ、から知られている。ビデオ計測装置
は、２個またはそれ以上のビデオ経緯儀で構成される。
適切な画像処理法によって、像中の測距対象物体のコン
トラストが強化される。写真測量の場合通常行われるよ
うに、両方の撮影点の撮影における対応点の決定および
その後の座標測定によって、評価が行われる。
点レンズでも作動することができるようにするために、
ゆがみ誤差の修正が焦点依存で行われるＣＣＤカメラに
よる形状測量が、ＤＥ １９７ ３０ ２５７ から知られ
ている。経緯儀に取付けられたＣＣＤのビデオ画像を評
価することが、１９９５年１０月２日〜４日、ウイーン
大学・学会・会報「光学３次元計測技術 III」、２５１
〜２６２ページ、から知られている。ビデオ計測装置
は、２個またはそれ以上のビデオ経緯儀で構成される。
適切な画像処理法によって、像中の測距対象物体のコン
トラストが強化される。写真測量の場合通常行われるよ
うに、両方の撮影点の撮影における対応点の決定および
その後の座標測定によって、評価が行われる。
【０００８】反射器のない測量タキメータにビデオ・カ
メラが追加的に装着されていることが、「ビデオ・オプ
ション付サベーヤー ＡＬＳ」 という装置に関するメジ
ャーメント・ディヴァイス社の内容見本から知られてい
る。ビデオ像は、コンピュータ・ディスプレイ上に再生
される。マウスで点をスクリーン上にマークすることに
よって、点の引力が解除される。この時点で、距離およ
び角度が測定される。モデルと実体を相互に比較するこ
とができるようにするために、コンピュータの測定点座
標の計算から生成される地形モデルが、ビデオ像と同時
にスクリーン上に再生される。この装置においては、画
像処理は行われなくて、各点は、単独に照射され、測定
される。
メラが追加的に装着されていることが、「ビデオ・オプ
ション付サベーヤー ＡＬＳ」 という装置に関するメジ
ャーメント・ディヴァイス社の内容見本から知られてい
る。ビデオ像は、コンピュータ・ディスプレイ上に再生
される。マウスで点をスクリーン上にマークすることに
よって、点の引力が解除される。この時点で、距離およ
び角度が測定される。モデルと実体を相互に比較するこ
とができるようにするために、コンピュータの測定点座
標の計算から生成される地形モデルが、ビデオ像と同時
にスクリーン上に再生される。この装置においては、画
像処理は行われなくて、各点は、単独に照射され、測定
される。
【０００９】従って、いくつものタキメータ撮影点から
測定を実施する必要性およびビデオ・タキメータを外部
コンピュータに接続する必要性がなくなるようにするこ
とによって、該技術の状態の短所を除去し、測定を単純
化することが本発明の課題である。装置の操作をさらに
単純化し、且つ未熟練従業員によっても操作できるよう
にすれば、各関心対象点を個別に照射しなくても、像中
の点を求めることは、明確に可能になるはずである。
測定を実施する必要性およびビデオ・タキメータを外部
コンピュータに接続する必要性がなくなるようにするこ
とによって、該技術の状態の短所を除去し、測定を単純
化することが本発明の課題である。装置の操作をさらに
単純化し、且つ未熟練従業員によっても操作できるよう
にすれば、各関心対象点を個別に照射しなくても、像中
の点を求めることは、明確に可能になるはずである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、請求項
１に記述した手段によってこの課題は解決される。それ
以降の請求項においては、本発明の詳細およびそれ以上
の説明が記載されている。従って、焦点にピクセル・マ
トリックスを有する電子デジタル・カメラを備えた対物
レンズ、カメラのマトリックス上に像を集束するための
集束装置、カメラの像を表示するためのディスプレイ、
およびこのほかに距離測定器および対物レンズおよびカ
メラで構成される配置の水平角および垂直角を求めるた
めの角度測定器が、ビデオ・タキメータに設けられてお
り、かつ該ビデオ・タキメータにおいては、ディスプレ
イの像情報をマークするためのペン、マウス、トラック
ボール、または類似の装置が使用される。
１に記述した手段によってこの課題は解決される。それ
以降の請求項においては、本発明の詳細およびそれ以上
の説明が記載されている。従って、焦点にピクセル・マ
トリックスを有する電子デジタル・カメラを備えた対物
レンズ、カメラのマトリックス上に像を集束するための
集束装置、カメラの像を表示するためのディスプレイ、
およびこのほかに距離測定器および対物レンズおよびカ
メラで構成される配置の水平角および垂直角を求めるた
めの角度測定器が、ビデオ・タキメータに設けられてお
り、かつ該ビデオ・タキメータにおいては、ディスプレ
イの像情報をマークするためのペン、マウス、トラック
ボール、または類似の装置が使用される。
【００１１】ピクセル・マトリックスは、ＣＣＤマトリ
ックスまたはＣＭＯＳ像センサー・マトリックスとして
形成される。マークされたピクセルは、変換によって、
電子カメラのディスプレイ・ピクセル上で照合されて、
電子カメラの照合ピクセルの内部において、自明の画像
処理法によって構造 (例えば、点、稜線、コーナー)が
探索される。この構造の位置および指向方向は、対物レ
ンズおよびカメラによって形成される配置の視準軸に関
して確定され、距離測定器によって求められる距離およ
び角度測定装置によって測定される角度を用いて、その
都度の観察平面内の物体空間の構造の測定値が求められ
る。
ックスまたはＣＭＯＳ像センサー・マトリックスとして
形成される。マークされたピクセルは、変換によって、
電子カメラのディスプレイ・ピクセル上で照合されて、
電子カメラの照合ピクセルの内部において、自明の画像
処理法によって構造 (例えば、点、稜線、コーナー)が
探索される。この構造の位置および指向方向は、対物レ
ンズおよびカメラによって形成される配置の視準軸に関
して確定され、距離測定器によって求められる距離およ
び角度測定装置によって測定される角度を用いて、その
都度の観察平面内の物体空間の構造の測定値が求められ
る。
【００１２】有利な実施形態において、その都度の測定
値および計算値がディスプレイに表示される。点滅また
は色彩によってディスプレイ上でコントラストを付けて
計算構造を際立たせることは、有利である。物体空間に
おける縮尺を距離測定によって校正するディスプレイに
定規を挿入することは、さらに有利である。
値および計算値がディスプレイに表示される。点滅また
は色彩によってディスプレイ上でコントラストを付けて
計算構造を際立たせることは、有利である。物体空間に
おける縮尺を距離測定によって校正するディスプレイに
定規を挿入することは、さらに有利である。
【００１３】測定過程を文書化するために、算出データ
と共にフォトグラムを記憶装置に入れることは、さらに
有利である。分解能を最大限に発揮している電子カメラ
の像の任意の部分をディスプレイ上で結像させること
は、さらに有利である。そのためには、十字線または指
標をディスプレイ上で生成することが 有利であり得
る。表示させる際または記憶装置に入れる際に、分解能
を像境界まで低下させることが有利であり得る。これ
は、非線形結像縮尺によって行うことができる。
と共にフォトグラムを記憶装置に入れることは、さらに
有利である。分解能を最大限に発揮している電子カメラ
の像の任意の部分をディスプレイ上で結像させること
は、さらに有利である。そのためには、十字線または指
標をディスプレイ上で生成することが 有利であり得
る。表示させる際または記憶装置に入れる際に、分解能
を像境界まで低下させることが有利であり得る。これ
は、非線形結像縮尺によって行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下において、実施例によって、
本発明について説明するものとする。図１は、台架２に
取付けたビデオ・タキメータ１を示す。該タキメータ１
においては、三脚台３、支持具４、およびＣＣＤマトリ
ックスまたはＣＭＯＳ像センサー・マトリックスを備え
た電子カメラを有する望遠鏡５が自在に使用される。該
支持具４は、垂直支持軸を中心に回転可能である。該カ
メラを有する該望遠鏡５は、該支持具４に支持された水
平トラニオン軸１０を中心に回転可能である。
本発明について説明するものとする。図１は、台架２に
取付けたビデオ・タキメータ１を示す。該タキメータ１
においては、三脚台３、支持具４、およびＣＣＤマトリ
ックスまたはＣＭＯＳ像センサー・マトリックスを備え
た電子カメラを有する望遠鏡５が自在に使用される。該
支持具４は、垂直支持軸を中心に回転可能である。該カ
メラを有する該望遠鏡５は、該支持具４に支持された水
平トラニオン軸１０を中心に回転可能である。
【００１５】該ビデオ・タキメータ１においては、該支
持軸９を中心とする回転 (水平角)および該トラニオン
軸１０を中心とする回転（水平面に対する垂直角）を測
定するための詳細には図示されていない自明の角度測定
装置、相互に直角な２方向の該支持軸９の傾斜角を測定
するための図示されていない傾斜角センサー、ならびに
物点までの距離および場合によっては基準点までの距離
ならびに物体空間中の物体構造ならびにその他の像情報
を求めるための図示されていない距離測定装置が自在に
使用される。
持軸９を中心とする回転 (水平角)および該トラニオン
軸１０を中心とする回転（水平面に対する垂直角）を測
定するための詳細には図示されていない自明の角度測定
装置、相互に直角な２方向の該支持軸９の傾斜角を測定
するための図示されていない傾斜角センサー、ならびに
物点までの距離および場合によっては基準点までの距離
ならびに物体空間中の物体構造ならびにその他の像情報
を求めるための図示されていない距離測定装置が自在に
使用される。
【００１６】該望遠鏡５には、対物レンズ、集束レン
ズ、および像ピック・アップ・レシーバ、例えば、該望
遠鏡または該カメラの対物レンズの焦点面に配置された
ＣＣＤマトリックスが公知の方法で備わっている。
ズ、および像ピック・アップ・レシーバ、例えば、該望
遠鏡または該カメラの対物レンズの焦点面に配置された
ＣＣＤマトリックスが公知の方法で備わっている。
【００１７】該タキメータのピニオン・ノブ１１、１２
を操作することによってなされるように、例えば反射器
７によって構成される照準点または物点が該タキメータ
によって照射されると、該反射器７の像８がディスプレ
イ６において観察される。該ディスプレイ６の像反復速
度は十分に高く、例えば、毎秒１０〜２５フレームであ
るので、該ディスプレイ６においては、該反射器７は、
接眼レンズを備えた在来の望遠鏡における照射点と同様
に照射れることができる。
を操作することによってなされるように、例えば反射器
７によって構成される照準点または物点が該タキメータ
によって照射されると、該反射器７の像８がディスプレ
イ６において観察される。該ディスプレイ６の像反復速
度は十分に高く、例えば、毎秒１０〜２５フレームであ
るので、該ディスプレイ６においては、該反射器７は、
接眼レンズを備えた在来の望遠鏡における照射点と同様
に照射れることができる。
【００１８】図２は、ブロック・ダイヤグラムにおい
て、該ＣＣＤマトリックス２０および該ディスプレイ６
を示す。該ディスプレイ６は、像信号を処理するため
に、制御素子８４を介して該ＣＣＤマトリックス２０に
接続した状態でここに図示してある。該ディスプレイ６
は、いわゆるタッチ・スクリーンである。つまり、該デ
ィスプレイ６上の１箇所に手を触れると、キーボードを
操作した場合と同様に、一定の制御ステップおよびコマ
ンドが装置コンピュータに伝達される。とりわけ、該デ
ィスプレイ６上の単独の点をペンでさわり、該ペンでマ
ークすることができ、その際に、コンピュータは、さわ
られたピクセルの座標（ｘ’,ｙ’）を決定することが
できる。
て、該ＣＣＤマトリックス２０および該ディスプレイ６
を示す。該ディスプレイ６は、像信号を処理するため
に、制御素子８４を介して該ＣＣＤマトリックス２０に
接続した状態でここに図示してある。該ディスプレイ６
は、いわゆるタッチ・スクリーンである。つまり、該デ
ィスプレイ６上の１箇所に手を触れると、キーボードを
操作した場合と同様に、一定の制御ステップおよびコマ
ンドが装置コンピュータに伝達される。とりわけ、該デ
ィスプレイ６上の単独の点をペンでさわり、該ペンでマ
ークすることができ、その際に、コンピュータは、さわ
られたピクセルの座標（ｘ’,ｙ’）を決定することが
できる。
【００１９】一般に、ディスプレイは、必ずしも、カメ
ラ・チップと同数のピクセルを有すしてないので、該デ
ィスプレイ６のピクセル座標（ｘ’, ｙ’）を有する点
２１にＣＣＤマトリックス２０の ピクセル２２（ｘ,
ｙ）を割当てなければならない。その際に、該ＣＣＤマ
トリックス２０の場合は、ｘ軸は水平行方向に位置し、
ｙ軸は垂直行方向に位置する。該ディスプレイ６の場合
は、同様に、ｘ’軸は水平行方向に位置し、ｙ’軸は垂
直行方向に位置する。
ラ・チップと同数のピクセルを有すしてないので、該デ
ィスプレイ６のピクセル座標（ｘ’, ｙ’）を有する点
２１にＣＣＤマトリックス２０の ピクセル２２（ｘ,
ｙ）を割当てなければならない。その際に、該ＣＣＤマ
トリックス２０の場合は、ｘ軸は水平行方向に位置し、
ｙ軸は垂直行方向に位置する。該ディスプレイ６の場合
は、同様に、ｘ’軸は水平行方向に位置し、ｙ’軸は垂
直行方向に位置する。
【００２０】全像情報をディスプレイの全面に結像させ
る最も単純な場合において、次の割当てが適用される。 ａ ＣＣＤ マトリックスの１つの列におけるピクセルの
個数 ｂ ＣＣＤ マトリックスの１つの列におけるピクセルの
個数 ｃ ディスプレイの１つの行におけるピクセルの個数 ｄ ディスプレイの１つの列におけるピクセルの個数 次が適用される。 ｘ ＝ Ｉｎｔ [ｘ’ * ａ／ｃ] [１] ｙ ＝ Ｉｎｔ [ｙ’ * ｂ／ｄ] [２]
る最も単純な場合において、次の割当てが適用される。 ａ ＣＣＤ マトリックスの１つの列におけるピクセルの
個数 ｂ ＣＣＤ マトリックスの１つの列におけるピクセルの
個数 ｃ ディスプレイの１つの行におけるピクセルの個数 ｄ ディスプレイの１つの列におけるピクセルの個数 次が適用される。 ｘ ＝ Ｉｎｔ [ｘ’ * ａ／ｃ] [１] ｙ ＝ Ｉｎｔ [ｙ’ * ｂ／ｄ] [２]
【００２１】従って、ビデオ・タキメータのディスプレ
イの座標 (ｘ’, ｙ’) を点２１にマークすると、式
[１] および [２] を使って、ＣＣＤマトリックス２０
の座標(ｘ, ｙ) を有するピクセル２２が該点２１に割
当てられる。この場合、関数Ｉｎｔは、整数部を意味す
る。それから、図形処理用コンピュータ・プログラムか
ら自明である方法で、点のみならず、コーナー、稜線、
ならびに類似の幾何学的図形および物体に対しても、こ
のマーキングを実施することができる。同様にして、コ
ンピュータ用ディスプレイを使用して、ソフト・キーの
マーキングによって、対象幾何学的物体の種類を伝達す
ることができる。
イの座標 (ｘ’, ｙ’) を点２１にマークすると、式
[１] および [２] を使って、ＣＣＤマトリックス２０
の座標(ｘ, ｙ) を有するピクセル２２が該点２１に割
当てられる。この場合、関数Ｉｎｔは、整数部を意味す
る。それから、図形処理用コンピュータ・プログラムか
ら自明である方法で、点のみならず、コーナー、稜線、
ならびに類似の幾何学的図形および物体に対しても、こ
のマーキングを実施することができる。同様にして、コ
ンピュータ用ディスプレイを使用して、ソフト・キーの
マーキングによって、対象幾何学的物体の種類を伝達す
ることができる。
【００２２】式 [１] および [２] を使って、ＣＣＤ
マトリックス２０のデータ・レコードにおいてこれらの
物体を再度見出すことが可能である。次に、このように
して計算したピクセル (ｘ, ｙ) の近傍において、マー
クされた物体が自明の画像処理ロガリズムによって探索
される。この場合、近傍という概念の意味は次のとおり
である。すなわち、探索される幾何学的物体のサブピク
セル内挿を確実に行うために不可欠であるような個数の
ピクセルに関して探索範囲を拡大しなければならないと
いう意味である。さらに、ＣＣＤ マトリックスの代わ
りに、ＣＭＯＳ像センサー・マトリックスも使用するこ
とができるということをここで言い添えることとする。
マトリックス２０のデータ・レコードにおいてこれらの
物体を再度見出すことが可能である。次に、このように
して計算したピクセル (ｘ, ｙ) の近傍において、マー
クされた物体が自明の画像処理ロガリズムによって探索
される。この場合、近傍という概念の意味は次のとおり
である。すなわち、探索される幾何学的物体のサブピク
セル内挿を確実に行うために不可欠であるような個数の
ピクセルに関して探索範囲を拡大しなければならないと
いう意味である。さらに、ＣＣＤ マトリックスの代わ
りに、ＣＭＯＳ像センサー・マトリックスも使用するこ
とができるということをここで言い添えることとする。
【００２３】このために不可欠な手続きを図３に示す。
この場合、ディスプレイ６は、二つの領域に分割されて
いる。すなわち、像領域３０および操作領域３６であ
る。像領域３０は、ビデオ・タキメータ１のＣＣＤカメ
ラによって撮影される物体を像情報として示す。従っ
て、物点内または物点上の照射箇所に取付けられた反射
器７の像６は、さらに、例えば、家屋稜線３３および窓
３２を備えた家屋正面３１を示す。それから、グラフィ
ック操作表面を備えたコンピュータから自明であるやり
方で、カーソル３４によって物体 (例えば、稜線または
点) がマークされる。図３において、カーソル３４を使
用して生成されたマーキング３５によって、家屋稜線３
３が取り囲まれている。
この場合、ディスプレイ６は、二つの領域に分割されて
いる。すなわち、像領域３０および操作領域３６であ
る。像領域３０は、ビデオ・タキメータ１のＣＣＤカメ
ラによって撮影される物体を像情報として示す。従っ
て、物点内または物点上の照射箇所に取付けられた反射
器７の像６は、さらに、例えば、家屋稜線３３および窓
３２を備えた家屋正面３１を示す。それから、グラフィ
ック操作表面を備えたコンピュータから自明であるやり
方で、カーソル３４によって物体 (例えば、稜線または
点) がマークされる。図３において、カーソル３４を使
用して生成されたマーキング３５によって、家屋稜線３
３が取り囲まれている。
【００２４】ディスプレイ６の操作領域３６において
は、ソフトウェアによって生成されたキー３７〜４１が
存在する。ペンでこれらのキーをさわることによって、
マークされた領域３５の中のソフトウェアを使用して、
幾何学的物体が探索される。キー３７は点の探索を遂行
し、キー３８は稜線の探索を遂行し、キー３９はコーナ
ーの探索を遂行する。キー４０は次の機能を有する。す
なわち、任意の物体を捕捉する。つまり、このキーを操
作することによって、使用コンピュータのソフトウェア
は、物体のタイプですら特定する。
は、ソフトウェアによって生成されたキー３７〜４１が
存在する。ペンでこれらのキーをさわることによって、
マークされた領域３５の中のソフトウェアを使用して、
幾何学的物体が探索される。キー３７は点の探索を遂行
し、キー３８は稜線の探索を遂行し、キー３９はコーナ
ーの探索を遂行する。キー４０は次の機能を有する。す
なわち、任意の物体を捕捉する。つまり、このキーを操
作することによって、使用コンピュータのソフトウェア
は、物体のタイプですら特定する。
【００２５】家屋稜線３３の例においては、キー３８が
操作される。ビデオ・タキメータ１のコンピュータのソ
フトウェアは、マーキング３５によって囲まれたディス
プレイ６の領域のピクセル座標 (ｘ’, ｙ’) のため
に、式 [１] および [２] によってＣＣＤマトリックス
の付属ピクセル (ｘ, ｙ) を決定し、この領域におい
て、例えば稜線を探索する。
操作される。ビデオ・タキメータ１のコンピュータのソ
フトウェアは、マーキング３５によって囲まれたディス
プレイ６の領域のピクセル座標 (ｘ’, ｙ’) のため
に、式 [１] および [２] によってＣＣＤマトリックス
の付属ピクセル (ｘ, ｙ) を決定し、この領域におい
て、例えば稜線を探索する。
【００２６】幾何学的物体のサブピクセル内挿は、自明
の画像処理手順によって行われる。次に、サブピクセル
内挿によって発見された稜線の計算位置をマークするた
めに有利になるように、該稜線は別の色でディスプレイ
６に保管される。次にエスケープ・キー４１を使用し
て、例えば、メニュー範囲または操作領域３６がキャン
セルされる。図示した方法においては、像内のすべての
幾何学的物体は、マークされることができ、それらの座
標はＣＣＤマトリックス２０のシステムにおいて割当て
られることができる。
の画像処理手順によって行われる。次に、サブピクセル
内挿によって発見された稜線の計算位置をマークするた
めに有利になるように、該稜線は別の色でディスプレイ
６に保管される。次にエスケープ・キー４１を使用し
て、例えば、メニュー範囲または操作領域３６がキャン
セルされる。図示した方法においては、像内のすべての
幾何学的物体は、マークされることができ、それらの座
標はＣＣＤマトリックス２０のシステムにおいて割当て
られることができる。
【００２７】図４は、物体空間および像空間内の各一つ
の平面間の割当てを示す。従って、物体空間内の平面Ｅ
は、ＣＣＤマトリックス２０ の平面内の像空間内の平
面Ｅ’に割当てられる。ビデオ・タキメータ１の光学軸
５０は、物体空間内の点Ｐ、略図的に描いた望遠鏡対物
レンズ５３の対物レンズ主点５２、および光学軸５０の
交点Ｐ’を介して、ＣＣＤマトリックス２０によってマ
ークされる。この交点Ｐ’は、ＣＣＤマトリックス２０
の座標系において、(ｘｍ, ｙｍ) という座標を有する。
の平面間の割当てを示す。従って、物体空間内の平面Ｅ
は、ＣＣＤマトリックス２０ の平面内の像空間内の平
面Ｅ’に割当てられる。ビデオ・タキメータ１の光学軸
５０は、物体空間内の点Ｐ、略図的に描いた望遠鏡対物
レンズ５３の対物レンズ主点５２、および光学軸５０の
交点Ｐ’を介して、ＣＣＤマトリックス２０によってマ
ークされる。この交点Ｐ’は、ＣＣＤマトリックス２０
の座標系において、(ｘｍ, ｙｍ) という座標を有する。
【００２８】ＣＣＤ マトリックス２０の像平面Ｅ’
は、光学軸５０に対して垂直である。光学軸５０と像点
Ｂ’の交点Ｐ’が該像平面に存在する。該像点Ｂ’は、
サブピクセル内挿によって得た座標 (ｘｉ, ｙｉ) を有
する。該点Ｂ’から該光学軸５０の該交点Ｐ’までのｘ
方向の偏差量ｓは、(ｘｉ ? ｘｍ) から発生する。該点
Ｂ’から該光学軸５０の該交点Ｐ’までの該平面Ｅ’内
のｘ方向の偏差量ｔは、(ｙｉ ? ｙｍ) から発生する。
は、光学軸５０に対して垂直である。光学軸５０と像点
Ｂ’の交点Ｐ’が該像平面に存在する。該像点Ｂ’は、
サブピクセル内挿によって得た座標 (ｘｉ, ｙｉ) を有
する。該点Ｂ’から該光学軸５０の該交点Ｐ’までのｘ
方向の偏差量ｓは、(ｘｉ ? ｘｍ) から発生する。該点
Ｂ’から該光学軸５０の該交点Ｐ’までの該平面Ｅ’内
のｘ方向の偏差量ｔは、(ｙｉ ? ｙｍ) から発生する。
【００２９】光学軸に対して垂直な物体平面Ｅ内に測定
対象の物点Ｂが存在し、かつその結像である点Ｂ’は、
像Ｅ’内に存在する。また、該物点Ｂが存在する平面Ｅ
と光学軸５０との交点である交点Ｐが光学軸上に存在す
る。該物点Ｂは、図３に従ってマークされ内挿された幾
何学的物体３３ (図４) 一部であり得る。該光学軸５０
に対して垂直な該平面Ｅ内の交点Ｐまでの横方向の偏差
量ａおよび高さの偏差量ｃを該物点Ｐは有する。偏差量
(座標)ａおよびｃは、これらの偏差量に割当てること
ができる。
対象の物点Ｂが存在し、かつその結像である点Ｂ’は、
像Ｅ’内に存在する。また、該物点Ｂが存在する平面Ｅ
と光学軸５０との交点である交点Ｐが光学軸上に存在す
る。該物点Ｂは、図３に従ってマークされ内挿された幾
何学的物体３３ (図４) 一部であり得る。該光学軸５０
に対して垂直な該平面Ｅ内の交点Ｐまでの横方向の偏差
量ａおよび高さの偏差量ｃを該物点Ｐは有する。偏差量
(座標)ａおよびｃは、これらの偏差量に割当てること
ができる。
【００３０】結像縮尺Ｍが既知である場合は、これらの
座標 (ａ, ｃ) を求めることができる。次のようにな
る。 ａ = Ｍ * (ｘｉ ‐ ｘｍ) [３] ｂ = Ｍ * (ｙｉ ‐ ｙｍ) [４] 該縮尺Ｍは、種々の方法で求めることができる。それ故
に、反射器を基準として、または反射器なしで、Ｐまで
の距離測定が行われる。
座標 (ａ, ｃ) を求めることができる。次のようにな
る。 ａ = Ｍ * (ｘｉ ‐ ｘｍ) [３] ｂ = Ｍ * (ｙｉ ‐ ｙｍ) [４] 該縮尺Ｍは、種々の方法で求めることができる。それ故
に、反射器を基準として、または反射器なしで、Ｐまで
の距離測定が行われる。
【００３１】該縮尺Ｍは、公知の光学法則によって、次
のようになる。 Ｍ = ｇ／ｂ [５] 但し、ｂは像距離、つまり、対物レンズ５３の物体側主
面とＣＣＤマトリックス２０の間の距離である。物体距
離ｇは、対物レンズ５３の物体側主面と点Ｐの間の距離
であり、望遠鏡５の光学的データおよび測定距離から求
めることができる。該距離は、ビデオ・タキメータの支
持軸と点Ｐの間の隔たりのことであり、該支持軸を中心
として該ビデオ・タキメータは回転可能である。
のようになる。 Ｍ = ｇ／ｂ [５] 但し、ｂは像距離、つまり、対物レンズ５３の物体側主
面とＣＣＤマトリックス２０の間の距離である。物体距
離ｇは、対物レンズ５３の物体側主面と点Ｐの間の距離
であり、望遠鏡５の光学的データおよび測定距離から求
めることができる。該距離は、ビデオ・タキメータの支
持軸と点Ｐの間の隔たりのことであり、該支持軸を中心
として該ビデオ・タキメータは回転可能である。
【００３２】さらに、両方の装置の距離およびこれらの
相互の指向方向が互いに既知である場合に、第２のビデ
オ・タキメータが同一の点 Ｂ を測定するやり方で、該
点Ｂないし該点Ｂが包含する幾何学的物体まで、直接、
三角法距離測定を行うことができる。これらの方法は、
公知であり、本発明の対象ではない。
相互の指向方向が互いに既知である場合に、第２のビデ
オ・タキメータが同一の点 Ｂ を測定するやり方で、該
点Ｂないし該点Ｂが包含する幾何学的物体まで、直接、
三角法距離測定を行うことができる。これらの方法は、
公知であり、本発明の対象ではない。
【００３３】距離、タキメータの角度測定装置で測定し
た水平角および垂直角、ならびに装置傾斜角を使用し
て、公知の方法で照射された物点Ｐに座標を割当てるこ
とができる。水平照射の場合の式 [３] および [４] を
使用して、物点Ｐに関する座標をＣＣＤマトリックス２
０の像情報から抜出された幾何学的物体に割当てること
ができる。傾斜照射の場合は、測定値は、写真測量法に
基づく公知の法則性に相応して、低下させなければなら
ない。従って、幾何学的物体に関して座標を求めること
が可能である。
た水平角および垂直角、ならびに装置傾斜角を使用し
て、公知の方法で照射された物点Ｐに座標を割当てるこ
とができる。水平照射の場合の式 [３] および [４] を
使用して、物点Ｐに関する座標をＣＣＤマトリックス２
０の像情報から抜出された幾何学的物体に割当てること
ができる。傾斜照射の場合は、測定値は、写真測量法に
基づく公知の法則性に相応して、低下させなければなら
ない。従って、幾何学的物体に関して座標を求めること
が可能である。
【００３４】図５は、ビデオ・タキメータ１のディスプ
レイの、本発明による、もう一つの構成を示す。 該構
成においては、デジタル画像処理の代わりに、アナログ
測定の可能性が像に存在する。図６は、第一に、フレー
ム・マーク６２、および光学軸５０ (図４) がマークす
る十字線６３を示す。これらのフレーム・マーク６２
は、ソフトウェアによって生成される。反射器が該ビデ
オ・タキメータ１によって照射されると、反射器８の像
が該ディスプレイ１に現れる。さらに、同様にスクリー
ン上に存在する測定対象物体８’、例えば、少なくとも
近似的に該反射器８と同じ距離に存在する樹木が見え
る。
レイの、本発明による、もう一つの構成を示す。 該構
成においては、デジタル画像処理の代わりに、アナログ
測定の可能性が像に存在する。図６は、第一に、フレー
ム・マーク６２、および光学軸５０ (図４) がマークす
る十字線６３を示す。これらのフレーム・マーク６２
は、ソフトウェアによって生成される。反射器が該ビデ
オ・タキメータ１によって照射されると、反射器８の像
が該ディスプレイ１に現れる。さらに、同様にスクリー
ン上に存在する測定対象物体８’、例えば、少なくとも
近似的に該反射器８と同じ距離に存在する樹木が見え
る。
【００３５】該反射器８までの距離が既知である場合
は、式 [３] および [４] を使用して、縮尺の値ａおよ
びｂが計算される。これらの値は、目盛り６４に表示さ
れる。該目盛り６４は、そのゼロ点６５を中心として回
転させることができ、カーソルによって自由に移動させ
ることができる。従って、測定対象物体６７(例えば、
該樹木８の稜線) の像に該目盛り６８をあてがうことに
よって、測定を行うこと、例えば該樹木の直径を測定す
ることがユーザーにとって可能である。該目盛り６８の
計測値、十字線６９に対するカーソル位置、およびディ
スプレイ像７０の縮尺は、同様にして、有利になるよう
に、別個のフィールド上に、または該ディスプレイ６内
もしくは該ディスプレイ６上の選択された位置に表示さ
れる。
は、式 [３] および [４] を使用して、縮尺の値ａおよ
びｂが計算される。これらの値は、目盛り６４に表示さ
れる。該目盛り６４は、そのゼロ点６５を中心として回
転させることができ、カーソルによって自由に移動させ
ることができる。従って、測定対象物体６７(例えば、
該樹木８の稜線) の像に該目盛り６８をあてがうことに
よって、測定を行うこと、例えば該樹木の直径を測定す
ることがユーザーにとって可能である。該目盛り６８の
計測値、十字線６９に対するカーソル位置、およびディ
スプレイ像７０の縮尺は、同様にして、有利になるよう
に、別個のフィールド上に、または該ディスプレイ６内
もしくは該ディスプレイ６上の選択された位置に表示さ
れる。
【００３６】縮尺値ｃが垂直方向に射影されるようにす
るために、望遠鏡５ (図１) の傾斜角を有するカーソル
目盛り７１を水平面の方へ変えることも可能である。 明確にするために、計算された構造をディスプレイ上で
コントラストを付けて際立たせることも可能である。こ
れは、例えば、構造の点滅または構造のカラー・マーキ
ングによって可能である。
るために、望遠鏡５ (図１) の傾斜角を有するカーソル
目盛り７１を水平面の方へ変えることも可能である。 明確にするために、計算された構造をディスプレイ上で
コントラストを付けて際立たせることも可能である。こ
れは、例えば、構造の点滅または構造のカラー・マーキ
ングによって可能である。
【００３７】本発明は、上述の実施例に限定されない。
従って、ディスプレイは、望遠鏡に取付けることもでき
るし、またはタキメータから離れたところに取付けるこ
ともできる。像は、種々にズームさせることもできる
し、または中央から周辺まで変化する結像縮尺によって
表示させることもできる。フォトグラムから抜出された
測定データと共に、フォトグラムを記憶装置に入れるこ
とができる。
従って、ディスプレイは、望遠鏡に取付けることもでき
るし、またはタキメータから離れたところに取付けるこ
ともできる。像は、種々にズームさせることもできる
し、または中央から周辺まで変化する結像縮尺によって
表示させることもできる。フォトグラムから抜出された
測定データと共に、フォトグラムを記憶装置に入れるこ
とができる。
【図１】本発明によるビデオ・タキメータの概観を示
す。
す。
【図２】ディスプレイとカメラ・チップの間のピクセル
配置の略図を示す。
配置の略図を示す。
【図３】ディスプレイ上でのグラフによるデータ出力の
略図を示す。
略図を示す。
【図４】物体空間と像空間の間の対応を示す。
【図５】像に挿入された定規を示す。
１ ビデオ・タキメータ ２ 台架 ３ 三脚台 ４ 支持具 ５ 望遠鏡 ６ ディスプレイ ７ 反射器 ８ 像 ９ 支持軸 １０ 水平トラニオン軸 １１、１２ ピニオン・ノブ ２０ ＣＣＤマトリックス ３０ 領域 ３２ 窓 ３３ 家屋稜線 ３４ カーソル ３５ マーキング ３６ 操作領域 ３７〜４１ キー ５０ 光学軸 ５３ 対物レンズ ６２ フレーム・マーク ６３ 十字線 ６４ 目盛り ６５ ゼロ点 ６７ 測定対象物体 ６８ 目盛り ６９ 十字線 ７０ ディスプレイ像 ８４ 制御素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｃ (72)発明者 ヴィーランド ファイスト （原語表記) Ｗｉｅｌａｎｄ Ｆｅｉｓｔ ドイツ国 Ｄ−07743 イエナ フリード リッヒ・ヴォルフ・ストラッセ ６ (72)発明者 マルセル ジーベル （原語表記）Ｍａｒ ｃｅｌ Ｓｅｅｂｅｒ ドイツ国 Ｄ−51147 ケルン アルテ マガジンストラッセ ５ (72)発明者 ルドヴィン・ハインツ モンツ （原語表 記）Ｌｕｄｗｉｎ−Ｈｅｉｎｚ Ｍｏｎｚ ドイツ国 Ｄ−89081 ウルム ケーテ・ コルヴィッツ・ヴェーク 96 (72)発明者 クリスチャン グレッセル （原語表記) Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｇｒａｅｓｓｅｒ ドイツ国 Ｄ−07646 スタッツローダ ホムベルゲル リング 24 (72)発明者 トーマス マロルド （原語表記）Ｔｈｏ ｍａｓ Ｍａｒｏｌｄ ドイツ国 Ｄ−07747 イエナ ドロテ ア・ヴァイト・ストラッセ 35 (72)発明者 アイク テーゲ （原語表記）Ｅｙｋ Ｔ ａｅｇｅ ドイツ国 Ｄ−99097 エルフルト アル ベルト・アインスタイン・ストラッセ 10 (72)発明者 ベルント ドナス （原語表記）Ｂｅｒｎ ｄ Ｄｏｎａｔｈ ドイツ国 Ｄ−51147 イエナ ヴェルナ ー・ジーレンビンデル・ストラッセ ４ ／652
Claims (9)
- 【請求項１】 電子式で、ピクセル・マトリックスを包
含するカメラを備え、タキメータ撮影点に配置されたビ
デオ・タキメータにおいて、− ビデオ・タキメータ電
子カメラによって、測定対象物点および／または物体構
造を包含する像が撮影され、該像は、該タキメータのデ
ィスプレイ上に表示され、コンピュータの記憶装置に入
れられ、かつ電子手段によって、ディスプレイを表示す
るピクセル上に、測定対象物点および／または物体構造
を包含する像情報がマークされるか、または表示され、
かつビデオ・タキメータの距離計によって、少なくとも
１個の物点までの距離が計測され、ビデオ・タキメータ
の角度計測装置によって、少なくとも１個の物点までの
仰角および水平角が計測されるビデオ・タキメータであ
って、− 変換によって、ディスプレイ上のマークまた
は表示されたピクセルに、電子カメラのマトリックス上
のピクセルが割当てられ、− 電子カメラの、割当てら
れたピクセルの像情報の内部において、自明の画像処理
法によって、点、稜線、コーナー等の構造が探索され、
− 対物レンズおよびカメラによって形成されたビデオ
・タキメータの視準軸に対する、この構造の位置および
指向方向が求められ、− 求められた距離、および角度
測定装置による測定角度によって、その都度の観察平面
内の物体空間内の測定値が求められることを特徴とする
ビデオ・タキメータ。 - 【請求項２】 その都度の測定値および計算値の表示が
ディスプレイにおいて実施されることを特徴とする請求
項１に記載の方法。 - 【請求項３】 計算された構造をディスプレイにおい
て、点滅または色彩によってコントラストを付けて際立
たせることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方
法。 - 【請求項４】 物体空間における縮尺が距離測定によっ
て校正された少なくとも１個の定規がディスプレイに挿
入されていることを特徴とする前記請求項の少なくとも
一つに記載の方法。 - 【請求項５】 測定過程を文書化するために、その目的
で計算されたデータを有するフォトグラムをコンピュー
タの記憶装置に入れることを特徴とする前記請求項の少
なくとも一つに記載の方法。 - 【請求項６】 分解能を最大限に発揮して電子カメラで
撮影された像の任意の部分がビデオ・タキメータのディ
スプレイに結像されることを特徴とする前記の請求項の
少なくとも一つに記載の方法。 - 【請求項７】 少なくとも1個の十字線または指標が、
共にディスプレイ上に生成され、見えるようになってい
ることを特徴とする前記の請求項の少なくとも一つに記
載の方法。 - 【請求項８】 前記方法を実施するための配置であっ
て、望遠鏡を備えたビデオ・タキメータ、およびピクセ
ル・マトリックスを備えたビデオ・カメラ、およびＣＣ
Ｄマトリックス上に結像された物点を表示するためのデ
ィスプレイならびに物点Ｂまでの距離、水平角および垂
直角を求めるための距離および角度測定装置を包含する
配置において、 − 該ディスプレイは、少なくとも１個の操作領域およ
び１個の像領域を有し、 − 該操作領域において物点および物体構造をマーク
し、探索するための手段が設けられており、 − 且つディスプレイ上に、種々の幾何学的形状および
構造用にソフトウェアによって生成されたキーが設けら
れており、該キーを使用して、対応ソフトウェアによっ
て、カーソルで像領域にマークした物体領域において、
対応図形および物体構造が探索されることを特徴とする
配置。 - 【請求項９】 カメラのピクセル・マトリックスがＣＣ
Ｄ素子またはＣＭＯＳ素子を包含することを特徴とする
請求項８に記載の配置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999122321 DE19922321C2 (de) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | Verfahren und Anordnung zur Durchführung von geodätischen Messungen mittels Videotachymeter |
| DE19922321.1 | 1999-05-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001004377A true JP2001004377A (ja) | 2001-01-12 |
| JP5010771B2 JP5010771B2 (ja) | 2012-08-29 |
Family
ID=7908115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000136827A Expired - Lifetime JP5010771B2 (ja) | 1999-05-14 | 2000-05-10 | ビデオ・タキメータによる測地測量の方法および装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5010771B2 (ja) |
| CH (1) | CH695121A8 (ja) |
| DE (1) | DE19922321C2 (ja) |
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| CN107314761A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-11-03 | 上海与德科技有限公司 | 测量方法及电子设备 |
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| CN101652628B (zh) * | 2007-01-26 | 2012-07-04 | 特里伯耶拿有限公司 | 用于获得距离和图像信息的光学仪器和方法 |
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| CN101970985B (zh) | 2008-02-29 | 2013-06-12 | 特林布尔公司 | 确定觇标相对于带有至少两台相机的测量仪的坐标 |
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| US8773465B2 (en) | 2009-09-11 | 2014-07-08 | Trimble Navigation Limited | Methods and apparatus for providing navigational information associated with locations of objects |
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