KR20130027553A - 타겟 포인트 인식 방법 및 측량 기기 - Google Patents

Abstract

타겟 포인트들의 정밀 측정에 앞서 측량 환경에서 타겟 포인트들의 자동 탐색을 위한 타겟 포인트 인식 방법으로서, 타겟 포인트들에 대한 각도, 특히 수평 및 수직 각도가 측량 기계로 측정되고, 측량 기계는 각도들을 측정하는 수단, 카메라 및 데이터를 저장하고, 탐색 시작 후 자동 방식으로,

주사 비임의 형상으로, 특히 팬(fan) 형상으로 전자기 방사선을 방출하는 단계, 측량 환경을 스캔하기 위해 미리 결정된 각도 범위 내에서 주사 비임을 이동시키는 단계, 타겟들 상의 전기 방사선의 반사들을 검출하는 단계, - 타겟들은 타겟 포인트들을 정의하고, - 및 타겟 포인트들에 대한 각도를 결정하는 단계를 갖는 스캐닝 과정,

측량 환경의 전체 이미지를 캡쳐링하는 단계 - 전체 이미지는 특히 파노라마 뷰와 함께 스티치된 수개의 이미지들을 포함하는, 카메라에 의해 촬영된 적어도 하나의 단일 이미지를 포함하고, - 및 하나 이상의 미리 결정된 탐색 기준을 갖는 타겟들을 매칭하여 이미지 처리에 의해 전체 이미지에 대한 타겟 포인트들 및 이들 각도를 결정하는 단계를 갖는 캡쳐링 과정, 이들 각도와 함께 타겟 포인트들을 데이터 베이스에 저장하는 단계, 및 전체 이미지에서 스캐닝 과정 및 캡쳐링 과정 내에서 검출된 타겟 포인트들의 위치를 표시하기 위한 마크들과 함께 전체 이미지를 디스플레이하는 단계를 제어하기 위한 처리 수단을 포함한다.

Description

타겟 포인트 인식 방법 및 측량 기기{TARGET POINT RECOGNITION METHOD AND SURVEYING INSTRUMENT}

본 발명은 타겟 포인트 인식 방법 및 이와 같은 타겟 포인트 인식 방법을 수행하는 데 적합한 측량 기계에 관한 것이다.

측량에 있어서, 특정 측량 방법들을 위한, 소위 토탈 스테이션들(total stations)을 사용하는 것이 알려져 있다. 그러므로, 기존 좌표계로의 측정 데이터의 변환이 요구된다. 이와 같은 변환은, 예를 들어 사전에 이미 알려져 있는 측정 지점들을 통해 행해질 수 있다.

현재 상이한 레이저 신호들이 타겟 포인트들을 발견하기 위해 사용되고 있다. 측량 기계가 이동하는 동안, 타겟 포인트의 수평 위치가 제 1 레이저 신호로 검출된다. 그 후, 미세 탐색(fine search)은 상이한 레이저 신호를 이용하여 수행된다.

신속하고 안전하게 측량 환경의 모든 이용 가능한 타겟 포인트들을 신속하고 신뢰성 있게 결정할 수 있는 방법 및 이 방법을 수행할 수 있는 측량 기계에 대한 필요성이 있다.

본 발명에 따르면, 타겟 포인트들의 정밀 측정에 앞서 측량 환경에서 이들 포인트들의 자동 탐색을 위한 타겟 포인트 인식 방법이 제공되고, 타겟 포인트들에 대한 각도, 특히 수평 및 수직 각도가 측량 기계로 측정된다. 거기서, 측량 기계는 각도들을 측정하는 수단, 카메라, 및 데이터 저장을 위한 그리고 탐색을 시작한 후 자동 방식으로 이하의 단계들을 제어하기 위한 처리 수단을 포함한다:

스캐닝 수단의 사용에 의한 스캐닝 과정으로서,

°타겟들을 조사하기 위해, 주사 비임(scanning beam) 형태로, 특히 레이저 팬(laser fan) 형태로 전자기 방사선을 방출하는 단계;

°상기 측량 환경을 스캔하기 위해 미리 결정된 각도 범위 내에서 주사 비임을 이동시키는 단계;

°타겟들 상에서의 전자기 방사선의 반사들을 검출하는 단계로서, 타겟들은 타겟 포인트들을 정의하는, 검출하는 단계; 및

°타겟 포인트들에 대한 각도를 결정하는 단계;를 갖는 스캐닝 과정,

캡쳐링 과정으로서,

°측량 환경의 전체 이미지를 캡쳐링하는 단계로서, 전체 이미지는 특히 파노라마 뷰(panoramic view)에 함께 스티치된 수개의 이미지들을 포함하는, 카메라에 의해 촬영된 적어도 하나의 단일 이미지를 포함하는, 캡쳐링하는 단계; 및

°타겟 포인트들을 검출하고 타겟들을 하나 이상의 미리 정해진 탐색 기준에 매칭시켜 이미지 처리에 의해 전체 이미지 상에서 이들의 각도를 결정하는 단계;를 갖는, 캡쳐링 과정,

타겟 포인트들을 이들의 각도와 함께 데이터 베이스에 저장하는 단계, 및

전체 이미지 내에서 스캐닝 과정 및 캡쳐링 과정 내에서 검출된 타겟 포인트들의 위치를 표시하기 위해 마크들과 함께 전체 이미지를 디스플레이하는 단계.

또한, 본 발명은 또한, 측량 기계, 특히 토탈 스테이션에 관한 것으로서, 상기 측량 기계는 디스플레이 수단, 주사 비임의 형태로 전자기 방사선을 방출하고 반사들을 검출하기 위한 스캐닝 수단, 거리 측정 유닛, 각도 결정 유닛, 이미지들을 캡쳐링하기 위한 카메라, 이미지를 처리하고, 데이터를 저장하고, 타겟들에 의해 정의되는, 타겟 포인트들을 탐색하고, 이들 타겟 포인트들의 정밀 측정에 앞서 타겟 포인트들에 대한 각도, 특히 수평 및 수직 각도를 측정하기 위한 탐색 기능을 제공하기 위한 처리 유닛을 포함한다. 여기서, 탐색 기능 내에서, 처리 유닛은 이하의 단계들을 자동 방식으로 수행하고 제어하도록 마련된다.

스캐닝 과정으로서,

°타겟들을 조사하기 위해, 주사 비임(scanning beam) 형태로, 특히 레이저 팬(laser fan) 형태로 전자기 방사선을 방출하는 단계;

°스캔 측량 환경을 스캔하기 위해 미리 결정된 각도 범위 내에서 주사 비임을 이동시키는 단계;

°타겟들 상에서의 전자기 방사선의 반사들을 검출하는 단계로서, 타겟들은 타겟 포인트들을 정의하는, 검출하는 단계; 및

°타겟 포인트들에 대한 각도를 결정하는 단계;를 갖는, 스캐닝 과정,

캡쳐링 과정으로서,

°상기 측량 환경의 전체 이미지를 캡쳐링하는 단계로서, 전체 이미지는 특히 파노라마 뷰(panoramic view)에 함께 스티치된 수개의 이미지들을 포함하는, 카메라에 의해 촬영된 적어도 하나의 단일 이미지를 포함하는, 캡쳐링하는 단계; 및

°타겟 포인트들을 검출하고 타겟들을 하나 이상의 미리 결정된 탐색 기준에 매칭시켜 이미지 처리에 의해 전체 이미지 상에서 이들의 각도를 결정하는 단계;를 갖는, 캡쳐링 과정,

타겟 포인트들을 이들의 각도와 함께 데이터 베이스에 저장하는 단계, 및

전체 이미지 내에서 스캐닝 과정 및 캡쳐링 과정 내에서 검출된 타겟 포인트들의 위치를 표시하기 위해 마크들과 함께 전체 이미지를 디스플레이하는 단계.

특히, 스캐닝 수단은 주사 비임을 방출하기 위한 전자기 방사선 방출기, 주사 비임을 이동시키기 위한 이동 수단, 타겟들 상에서의 반사들을 검출하기 위한 반사 검출기를 포함할 수 있다.

특히, 환언하면, 본 발명에 따르면, 타겟 포인트 인식 방법은 미리 결정된 측량 환경을 스캐닝하고, 미리 결정된 탐색 기준과 가능한 타겟 포인트를 매칭시켜 가능한 타겟 포인트를 결정하고, 데이터 베이스에 결정된 타겟 포인트 정보와 함께 결정된 타겟 포인트를 저장하는 단계들을 포함한다. 타겟들, 즉 역-반사 타겟들 또는 활성 타겟들에 의해 정의되는 타겟 포인트들의 결정은 특히 팬형상의 주사 비임을 형성하는 정의된 범위에 걸쳐 확산하는 레이저를 이용하고, 타겟들 상에서의 반사들을 검출하는 스캐닝 과정에 의해 수행될 수 있고 및/또는 측량 환경의 이미지가 카메라에 의해 촬영된 후 이미지 처리 방법을 이용하는 캡쳐링 과정에 의해 행해질 수 있다. 미리 정의된 패턴을 캡쳐링된 이미지와 매칭시킴으로써, 추가의 타겟들이 결정될 수 있다. 이들 단계들의 수행은 전체 측량 환경에 걸쳐 계속된다. 양 방법들은 시간 상 적어도 부분적으로 중첩시켜 행해질 수 있고, 모든 결정된 타겟들 또는 타겟들의 위치를 표시하는 마크들은 측량 환경의 이미지와 함께 디스플레이 상에 표시될 수 있다.

본 발명의 타겟 포인트 인식 방법에 따르고, 그것을 종래 기술의 방법들과 비교하면, 이점은 모든 타겟들 및 이들 타겟 포인트들을 각각 인식하는 가능성에 있고, 하나의 초기 프로세스 내에서 매우 신속한 측량 기계의 도달에 있다. 역-반사 타겟들은 결정되고 신호-방출 타겟들 또는 타겟들은 이미지 상의 미리 정의된 패턴과 매칭한다. 또한, 결정 및 확인된 타겟 포인트들은 나중 사용을 위해, 특히 포인트들에 대한 각도들 및 거리의 정밀 측정을 위해 데이터 베이스에 저장된다. 캡쳐링 과정, 스캐닝 과정, 데이터 저장 및 디스플레이는 처리 수단에 의해 제어될 수 있다. 추가로, 사전에 미리 알려진 타겟 포인트들의 정보 데이터에 기초하여, 모든 발견된 타겟 포인트들을 기존 또는 새로운 좌표계에 통합하고, 측량 환경에 대응하는 이미지와 조합하여 타겟 포인트들을 디스플레이하는 것이 가능하다. 단일 타겟 포인트들은 데이터 베이스에 또는 데이터 베이스로부터 추가 또는 삭제될 수 있고 그것으로 계속되는 정밀 측정이 더 빠르게 수행될 수 있다.

인식 방법의 실행은 하나의 예에 의해 대략 설명되어야 한다. 사람은 풍경(landscape)에서 역-반사 타겟들 및 신호-방출 타겟들을 검출하기를 원한다. 측량 기계, 예컨대, 토탈 스테이션은 현장(field)에 위치되고 타겟 포인트 인식 방법은 기계 상의 버튼 또는 기계에 무선으로 접속되어 있는 컨트롤러 상의 버튼을 누름으로써 실행된다. 그 후, 기계는 레이저 팬 및 자동 타겟 인식 센서(ATR-센서)로 360° 각도 또는 임의의 다른 정의된 각도 범위에 걸쳐 환경을 스캔하기 시작한다. 또한, 스캔된 환경의 이미지는 캡쳐되고 이미지 처리 방법은 또한 타겟으로서의 교회 탑의 정상부를 인식하기 위해 사용된다. 이러한 스캔 내에서, 대부분의 타겟들이 검출되고 이들의 위치들은 스캔된 환경 위의 파노라마 이미지와 함께 디스플레이된다. 기계의 사용자는 타겟이 위치되지만 아직 검출되지 않은 디스플레이 상에 영역을 정의하고, 사용자는 다시 이러한 영역에서 다른 탐색 기준으로 스캔을 시작한다. 놓친(missing) 타겟이 지금 인식된 후, 각각 타겟을 표현하는, 모든 타겟 포인트들과 함께 파노라마 이미지가 디스플레이된다. 사용자는 지금 그가 관심있는 디스플레이상의 3개의 포인트들을 선택하고 이들 포인트들의 정밀 측정을 시작한다. 측량 기계는 선택된 포인트들 위로 자동으로 지향되고 이들 타겟들의 좌표들의 결정을 수행한다.

본 발명의 견지에서의 도달은 광학 수단에 의해 볼 수 있는 것뿐만 아니라 또한 볼 수 없는 타겟 포인트들에 관한 것일 수 있다. 이와 같은 타겟 포인트들의인식은 음향 및/또는 전자기파들, 예컨대 음파들, 초음파들, 무선파들에 기초할 수 있다.

특히, 측량 환경은 파노라마 이미지 또는 부분 반구, 특히 완전 돔을 제공하기 위해 360°각도까지 또는 180°각도까지 스캔될 수 있다.

또한, 미리 결정된 탐색 기준은 정의되고 탐색 기준을 충족시키는 타겟 포인트들만이 확인된다. 그것에 의해, 특히 인식 프로세스로부터 특정 종류의 타겟 포인트들을 배제하는 것이 가능하다. 그럼으로써, 원하는 종류의 타겟 포인트들의 더 신속한 스캐닝 및 인식이 가능하다. 상기 검색 기준(search criteria)은 상기 인식 방법에 사용되는 다른 센서들에 적응될 수 있다.

특히, 또한, 결정된 타겟 포인트들은 디스플레이 상에 표시될 수 있다. 그것에 의해 측량 기계의 사용자에 의한 타겟 포인트들의 추가 처리가 가능하다. 특히, 만약 결정 및 확인된 타겟 포인트들이 가상 환경과 조합하여 및/또는 측량 환경의 이미지와 조합하여 표시되면, 그것은 유용하다. 그것에 의해, 타겟 포인트들 및 측량 환경에 대한 이들의 관계 또는 측량 환경에서의 이들의 위치가 표시될 수 있다.

또한, 만약 타겟 포인트들이 상이한 심볼들 또는 마크들을 이용하여 표시되면, 그것은 유리할 수 있다. 센서 또는 채널에 따라, 타겟 포인트가 결정되고, 대응하는 마크가 이용될 수 있고 또한 각각의 타겟 포인트를 결정하는 데 사용되는 탐색 기준에 따라 다른 대응하는 심볼들이 사용될 수 있다. 따라서, 특히, 디스플레이 수단 위의 타겟 포인트의 종류를 결정하는 것이 용이하게 된다. 게다가, 더 많은 정보, 예컨대 폴 높이 또는 반사기 타입이 이미지로부터 추출되고 후방산란된 펄스들에 기초하여 결정될 수 있다.

만약 타겟 포인트를 표현하는 데 사용되는 심볼의 크기가 사용되는 측량 기계로부터의 각각의 타겟 포인트들의 거리에 종속하면, 그것은 특히 유리할 수 있고, 즉, 타겟 포인트가 측량 기계에 가까우면 가까울수록, 이러한 포인트를 표현하는 마크는 더 크게 표시된다.

그것은 스캐닝 과정 및 캡쳐링 과정이 - 부-과정들로서 - 타겟 포인트들을 검출하기 위한 인식 프로세서의 부분일 수 있다는 것을 의미하고, 여기서 인식 프로세서는 다른 부-과정들을 더 포함할 수 있고, 특히 부-과정들은 상이한 센서 타입들, 자동-타겟-인식 센서, 오버-뷰 카메라, 온-축 카메라, 자기 온도계 센서 및/또는 레인지 이미징 모듈의 사용에 의해 수행된다. 또한, 타겟 포인트들은 가상 환경과 조합하여 및/또는 측량 환경의 전체 이미지와 조합하여 표시될 수 있고, 여기서, 타겟 포인트들은 타겟 포인트가 인식되는 인식 프로세서의 상기 부과정에 따라, 특히 각각의 타겟 포인트를 결정하는 데 사용되는 탐색 기준에 따라 상이한 마크들을 이용함으로써 표시될 수 있고, 특히 표현 마크들의 크기는 측량 기계로부터의 각각의 타겟 포인트들의 거리에 종속할 수 있다.

추가로, 그것은 가능한 타겟 포인트들을 수동으로 확인하는 것이 유리할 수 있다. 이들은 이후 데이터 베이스에 부가될 수 있다. 따라서, 추가의 타겟 포인트들을 정의하는 것이 가능하다. 추가적으로 또는 대안으로, 일부 또는 전부의 확인된 타겟 포인트들은 데이터 베이스로부터 수동으로 선택되어 제거될 수 있다. 따라서, 수행될 측정 임무에 필요하지 않은 타겟 포인트들은 배제될 수 있다. 예를 들어, 가까이 배열되고 유사한 타겟 포인트들의 그룹으로부터 단지 하나의 타겟 포인트를 취하는(pick) 것이 유용할 수 있다.

그렇게 함으로서, 측량 프로세스의 나중 단계에서 잘못된 타겟 포인트를 선택하는 것이 회피될 수 있다.

상기 수동 제어를 수행하기 위해, 제어 수단 예컨대 키보드, 제어 스틱, 터치 디스플레이 또는 이들의 조합이 측량 기계 및/또는 측량 기계용 원격 제어장치에 제공될 수 있다.

특히, 측량 환경의 스캐닝은 레이저 신호들에 의해 수행될 수 있다. 대안으로, 광 신호들에 의한 스캐닝, 광학 또는 광-전자 스캐닝 또는 이들 스캐닝 기술들의 일부 또는 전부의 임의의 조합이 수행될 수 있다.

특히, 확인된 타겟 포인트들의 일부 또는 전부의 타겟 포인트 정보가 기존 좌표계에 전달될 수 있다. 그것에 의해, 발견된 타겟 포인트들의 처리가 진행될 수 있다.

특히, 또한, 탐색 기준은 타겟 포인트가 역-반사 타겟 및/또는 신호-방출 타겟 및/또는 미리 결정된 구조 또는 패턴을 나타내는 타겟 및/또는 임시로 시그널링되는(temporarily-signalized) 타겟 및/또는 코딩된 및/또는 절반-대응(half-corresponding) 타겟인지 확인할 수 있도록 선택된다. 이들은 가장 일반적인 가능한 종류의 타겟들 중 일부이다. 그러나, 탐색 기준은 어떤 임의의 종류의 타겟 포인트에 적합하도록 선택될 수 있다.

특히, 타겟 포인트 인식 방법 내의 스캔은 상이한 유형의 센서들 또는 탐색 기준을 이용하여 수회 반복될 수 있다. 타겟의 유형을 정확하게 인식할 수 없는 제 1 센서의 경우에, 다른 센서 또는 다른 탐색 기준이 타겟 유형에 적합한 추가의 스캔에 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 측량 기계는 측량 환경을 스캔하기 위해 설계된 스캐닝 수단 및 스캔된 측량 환경에서 하나 이상의 가능한 타겟 포인트들을 결정하기 위해 설계된 결정 수단을 포함한다. 또한, 확인 수단은 하나 이상의 타겟 포인트들이 하나 이상의 미리 결정된 탐색 기준과 매칭하는지를 확인하기 위해 제공된다. 그 후, 결정 및/또는 확인된 타겟 포인트들은 타겟 포인트 정보와 함께 저장 수단에 저장된다.

또한, 측량 기계는 스캔된 측량 환경의 이미지를 캡쳐링하기 위한 이미지 캡쳐링 수단, 예컨대 카메라를 포함할 수 있다. 그것은 측정 환경을 가상으로, 예컨대 구면 또는 CAD 환경으로서, 및/또는 이미지 형태로 또한 표시하기 위한 디스플레이 수단을 포함할 수 있다. 그것에 의해, 특히 측량 환경의 이미지가 결정된 타겟 포인트들과 함께 디스플레이 수단 상에 표시될 수 있다. 타겟 포인트들을 수동으로 선택 및/또는 선택해제하기 위한 추가의 작동 수단으로, 측량 기계의 사용자는 이때 추가의 타겟 포인트들을 추가하고 또는 데이터 베이스로부터 원치 않는 타겟 포인트들을 제거할 수 있다.

그것은 측량 기계, 특히 토탈 스테이션이 디스플레이 수단, 주사 비임 형태로 전자기 방사선을 방출하고 반사들을 검출하기 위한 스캐닝 수단, 거리 측정 유닛, 각도 결정 유닛, 이미지들을 캡쳐링하기 위한 카메라, 이미지를 처리하고, 데이터를 저장하고 타겟들에 의해 정의되는 타겟 포인트들을 탐색하기 위한 탐색 기능을 제공하고, 이들 타겟 포인트들의 정밀 측정에 앞서 타겟 포인트들에 대한 각도, 특히 수평 및 수직 각도를 측정하는 처리 유닛을 포함하고, 탐색 기능 내에서, 처리 유닛은 자동으로 인식 프로세서의 제어를 각각 수행하도록 되어 있다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 측량 기계는 특히 전체 측량 환경을 스캔을 가능하게 하고, 만약 타겟 포인트들이 미리 결정된 탐색 기준에 대응하면 타겟 포인트들을 자동으로 결정한다. 타겟 포인트들의 결정은 센서 스캐닝으로 행해질 수 있고 및/또는 타겟 식별을 위한 전자기 방사선의 반사들의 결정은 측량 환경의 전체 이미지에 대한 이미지 처리 방법들에 의해 수행될 수 있고, 여기서 전체 이미지는 환경의 적어도 2개의 부분 이미지들로부터 스티치될(stitched) 수 있다. 그 후, 그것은 타겟 포인트들이 참의 타겟 포인트들인지 확인될 수 있다. 이들 확인된 타겟 포인트들은 이후 측량 기계에 관해 각각의 타겟 포인트의 거리, 각도, 및 고도 등과 같은 대응하는 타겟 포인트 정보와 함께 저장될 수 있다. 전체 이미지는 이미지 내의 타겟 포인트들의 위치들을 표시하는 마크들과 함께 디스플레이 수단 위에 표시될 수 있다.

특히, 스캐닝 수단은 하나 이상의 레이저 스캐너들을 포함할 수 있다.

이 방법에 사용되는 센서들은 특히 팬 형상으로 주사 비임을 형성하는 정의된 범위에 걸쳐 확산되는 전자기 방사선을 방출하고, 측량 환경을 스캔하기 위해 각도 범위 내에서 주사 비임을 이동시키고, 타겟들 상에서의 전자기 방사선의 반사들을 검출하고, 정밀 측정에 앞서 타겟 포인트들(파워-탐색-센서)에 대한 대략 각도, 특히 수평 및 수각 각도를 결정하는 것을 갖는 스캐닝 과정을 위해 의도된 적어도 센서일 수 있다. 추가로, 낮은 또는 무 확대율을 갖고 그럼으로써 큰 시야를 포함하는 오버-뷰 카메라 또는 ATR-센서(automatic target recognition sensor)가 사용될 수 있다. ATR-검출을 위해 겨냥축의 방향에서 방출되는 방사선은 프리즘에서 반사되고 ATR-센서에 의해 검출된다. 반사된 방사선이 센서들과 충돌하는 위치에 따라, 타겟에 대한 방향이 결정될 수 있다.

또한, 측량 환경은 측량 환경에 대응하는 스캔 영역을 갖는 미리 결정된 각도 범위에 걸쳐 팬형 방사선(fanned radiation)을 이동시켜 정의될 수 있다. 한편, 정의된 측량 환경은 측량 환경의 각도 범위까지 팬을 이동시켜 스캔될 수 있다.

본 발명의 다른 이점들 및 상세들은 첨부 도면들과 함께 현재의 바람직한 실시예들의 다음의 설명으로부터 이해될 것이다.
도 1은 타겟 포인트들에 대한 탐색 프로세스 및 발견된 타겟 포인트들의 후속 표현의 원리의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 타겟 포인트 발견 프로세스의 개략 차트.
도 3은 상이한 타겟 포인트 타입들의 표현을 갖는 측량 환경의 이미지.
도 4는 타겟 포인트들의 거리에 종속하는 상이한 타겟 포인트들의 표현을 갖는 도 3의 측량 환경의 이미지.
도 5는 타겟 포인트들을 수동으로 선택하거나 선택해제하기 위한 선택/선택해제 마스크를 갖는 도 3의 측량 환경의 이미지.
도 6은 특정 타겟 포인트들을 선택하기 위한 피킹 툴(picking tool)을 갖는 도 3의 측량 환경의 이미지.

본 발명의 바람직한 실시예들이 도면들에 기초하여 기술될 것이다.

도 1은 타겟 포인트들에 대한 탐색 프로세스 및 발견된 타겟 포인트들의 후속 표현의 원리의 개략도이다. 본 발명에 따른 측량 기계(1)는 측량 환경에 놓인다. 그 후, 초기 스캔이 트리거된다. 스캔은 완전한 파노라마 뷰(full panorama view)를 제공하기 위해 360°각도로 수행될 수 있다.

스캔 중, 측량 기계(1)에 제공되는 여러 센서들은 신호들을 컨트롤러에 제공한다. 사용되는 센서들은 오버-뷰 카메라(over-view camera), 반사된 신호들을 인식할 수 있는 파워-탐색-센서(power-search-sensor; PS-sensor) 및/또는 자동-타겟-인식-센서(automatic-target-recognition-sensor; ATR-sensor)일 수 있다. 각각의 센서로부터의 신호들에 기초하여, 미리 결정된 탐색 기준을 이용하여, 컨트롤러는 스캔된 포인트가 타겟 포인트인지를 확인한다. 예를 들어, 만약 화면 인식 소프트웨어를 이용하여, 오버-뷰 카메라가 파워 마스트(power mast; 2)의 첨단의 이미지 신호를 제공하면, 컨트롤러는 이미지가 데이터 베이스에 저장되어 있는 다수의 이미지 패턴들 중 하나, 즉 파워 마스트 첨단의 패턴에 대응하는지를 확인한다(캡쳐링 과정). 그 후, 타겟 포인트는 데이터 베이스에 저장되고, 토탈 스테이션에 제공되는 디스플레이 위에 제공된다. 타겟 포인트의 종류에 따라, 디스플레이 상의 타겟 포인트 심볼은 변한다.

데이터 베이스에 저장된 다양한 탐색 기준으로 인해, 컨트롤러는 신호 방출 타겟들(3), 역반사 타겟들(retro reflective targets; 4a, 4b, 4c) 또는 주택 박공(house gable; 5), 교회 크로스(church cross), 파워 마스트 첨단(2), 창문 코너 등과 같은 측량 환경에서의 눈에 띄는 물체들과 같은 다수의 상이한 종류의 타겟들을 인식할 수 있다.

도 1에 있어서, 이들 타겟들(2, 3, 4a, 4b, 4c, 5)에 대응하는 확인된 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')은 구면의 형상을 가지는 가상 측량 환경에 제공된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 포인트 발견 프로세스를 나타내는 개략 차트이다. 이 실시예에 따르면, 타겟 탐색을 개시한 후, 측량 환경은 온-축 카메라(on-axis-camera)의 CCD-센서인 제 1 센서, PS-센서인 제 2 센서 및 자동-타겟-인식-카메라-센서(ATR-센서)에 의해 스캔된다. 도 2에 있어서, 본 발명에 따른 방법 및 측량 기계에 사용될 수 있는 다른 센서들은 센서 n으로 표현된다.

다음 단계에서, 이들 센서들로부터 수신된 신호들은 미리 결정된 탐색 기준(A, B, C 또는 D)에 관해 확인된다. 만약 이들 탐색 기준 중 하나가 충족되면, 각각의 타겟 포인트는 타겟 포인트들의 거리, 고도, 각도 등에 관한 정보와 함께 데이터 베이스에 저장된다. 이러한 각도에 대한 값은 정확한 값이 아닐 수 있지만 정밀 측정의 사전 대략 측정의 결과일 수 있다. 충족된 탐색 기준에 따라, 타겟 포인트의 종류가 또한 저장된다.

CCD-센서 외에 측량 기계에는 PS-센서 또는 ATR-센서가 제공될 수 있으므로, 역-반사 타겟들의 위치가 결정될 수 있다.

가장 일반적인 타겟 포인트들 중에는, 역-반사 타겟들, 신호-방출 타겟들 및 레이저 도트(laser dot)가 발사되는 물체와 같은 임시 시그널링(temporarily signalized) 타겟들이 있고, 모두는 스캐닝 과정을 이용하여 검출될 수 있고, 또한 타겟들은 교회 크로스들, 창문 코너들, 전력선 마스트들, 및 비반사성인 통상의 스티커와 같은 절반-대응(half-corresponding) 타겟들과 같은 특정 구조 또는 패턴들을 나타내고, 이것은 캡쳐링 과정으로 결정될 수 있고, 그 위에, 양 과정들로 결정될 수 있는, 예컨대 바 코드(bar code)와 결합되는 역-반사 타겟과 같은 코딩된 타겟들이 있다.

확인된 타겟 포인트를 저장하는 것에 추가하여, 타겟 포인트는 미리 결정된 표시 기준에 따라 측량 기계의 디스플레이 수단 위에 표시된다. 디스플레이를 위해, 도 1의 것과 같은 가상 프리젠테이션(virtual presentation) 또는 도 3의 것과 같은 이미지 프리젠테이션이 현재 바람직하다.

도 3은 상이한 타겟 포인트 타입들의 표현을 갖는 측량 환경의 이미지를 나타낸다. 측량 기계 위에 장착되는 오버뷰 카메라에 의해 제공되는 측량 환경의 오버뷰 화면이 도시되고, 거기에는 확인된 타겟 포인트들을 표현하는 심볼들이 통합된다. 도 3의 이미지에 있어서, 3개의 상이한 종류의 타겟 포인트들이 가시화되고, 즉 역-반사 타겟들은 다이아몬드 심볼로 마킹되고, 교회 크로스는 패턴 인식에 의해 인식된 완전한 원으로 마킹되고, 활성, 즉 신호 방출 타겟은 4개의 뾰족한 별모양(four pointed star)으로 마킹된다.

도 4는 다른 종류의 프리젠테이션을 나타낸다. 도 4에 있어서, 확인된 타겟 포인트들은 레티클들(reticles; 7, 8, 9, 10) 또는 원들(11, 12, 13)로 마킹된다. 또한, 레티클들(7, 8, 9, 10) 또는 원들(11, 12, 13)의 크기는 각각의 타겟 포인트들의 거리에 대응한다. 즉, 타겟 포인트가 가까이 위치되면 될수록, 레티클 또는 원의 크기는 크고, 한편, 더 떨어져 있는 타겟 포인트들은 더 작은 레티클들 또는 원들로 표현된다. 타겟 포인트들은 전체 정의된 측량 환경에 걸쳐 및/또는 미리 정의된 측량 영역 내에서 검출될 수 있다. 추가로, 이들 포인트들의 정밀 측정을 수행하기 위해 모든 검출된 타겟 포인트들을 포함하고 또는 일형태의 타겟 포인트를 포함하는 영역이 정의될 수 있다.

도 5에 있어서, 2개의 직사각형 프레임들(15, 17)이 도시되고, 여기서 프레임들의 위치는 사용자에 의해 제어될 수 있다. 이들 프레임들(15, 17)의 크기는 프레임들 내의 영역을 스캔하기 위해 기하학적 값들(예컨대 수평 각도 ±10° 및 수직 각도 ±5°)에 기초하여 정의될 수 있다. 또한, 프레임들(15, 17) 중 하나에 의해 정의된 영역은 측량 환경으로부터 배제될 수 있다. 직사각형 프레임들(15, 17)을 중첩시켜, 섹터(16)가 측량 환경의 결정 가능한 영역에 대응되어 정의된다. 그 후, 타겟 포인트 확인이 전체 측량 환경이 아닌 선택된 섹터(16)에서만 행해진다. 또한, 선택된 섹터(16)에서, 추가의 타겟 포인트들은 사용자에 의해 선택될 수 있고, 또는 확인된 타겟 포인트들은, 만약 이들이 필요하지 않다면, 선택해제될 수 있다. 선택/선택해제를 용이하게 하기 위해, 선택된 섹터(16)를 디지털적으로 또는 광학적으로 확대하고, 사용자로부터의 명령시, 이렇게 확대 이미지를 토탈 스테이션의 디스플레이 상에, 제 2의 대안의 디스플레이 상에, 또는 두 디스플레이들 상에 표시하는 것이 가능하다.

이와 같은 선택을 위한 예는 도 6에 도시된다. 여기서, 사용자에 의해 이동되고 위치결정될 수 있는, 디스플레이 상의 원(21)은, 또한 타겟 포인트를 데이터베이스에 추가하거나 그것을 선택해제하기 위해, 원을 선택하기 위한 타겟 포인트(19)를 선택하는 데 사용된다. 유사하게, 사용자는, 만약 각각의 타겟 포인트가 의도된 측량 프로세스에 필요로 되지 않는다면, 도 6의 이미지에 표시된 다른 타겟 포인트들 중 하나를 선택해제할 수 있다.

자동 타겟 포인트 인식 방법으로 인해, 사용자에 의한 시간 소모적 프리즘 탐색(time consuming prism search)이 회피될 수 있다. 또한, 타겟 포인트들이 자동으로 선택되므로, 부정확한 타겟 포인트의 오류 겨냥이 회피될 수 있는 데, 그 이유는 모든 가능한 타겟 포인트들이 측량 프로세스가 시작되기 전에 검출되기 때문이다. 그러나, 특정 타겟 포인트들을 추가 또는 제거하는 것에 대한 정확성이 그럼에도 불구하고 여전히 가능하다.

Claims (15)

1. 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')의 정밀 측정에 앞서 측량 환경에서 이들 포인트들의 자동 탐색을 위한 타겟 포인트 인식 방법에 있어서, 상기 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')에 대한 각도, 특히 수평 및 수직 각도가 측량 기계(1)로 측정되고, 상기 측량 기계(1)는 각도들을 측정하는 수단, 카메라 및 데이터 저장 및 상기 탐색을 시작한 후 자동 방식으로,
   °타겟들(2, 3, 4a, 4b, 4c, 5)을 조사하기 위해, 주사 비임(scanning beam) 형태로, 특히 레이저 팬(laser fan) 형상으로 전자기 방사선을 방출하는 단계,
   °상기 측량 환경을 스캔하기 위해 미리 결정된 각도 범위 내에서 상기 주사 비임을 이동시키는 단계,
   °상기 타겟들(3, 4a, 4b, 4c) 상에서의 상기 전자기 방사선의 반사들을 검출하는 단계로서, 상기 타겟들(3, 4a, 4b, 4c)은 상기 타겟 포인트들(3', 4a', 4b', 4c')을 정의하는, 상기 검출하는 단계, 및
   °상기 타겟 포인트들(3', 4a', 4b', 4c')에 대한 상기 각도를 결정하는 단계를 갖는,
   

   

   스캐닝 과정,
   °상기 측량 환경의 전체 이미지를 캡쳐링하는 단계로서, 상기 전체 이미지는 특히 파노라마 뷰(panoramic view)에 함께 스티치된(stitched) 수개의 이미지들을 포함하는, 상기 카메라에 의해 촬영된 적어도 하나의 단일 이미지를 포함하는, 상기 캡쳐링하는 단계, 및
   °타겟 포인트들(2', 5')을 검출하고 타겟들(2, 5)을 하나 이상의 미리 결정된 탐색 기준에 매칭시켜 이미지 처리에 의해 상기 전체 이미지 상에서 이들의 각도를 결정하는 단계를 갖는,
   

   

   캡쳐링 과정
   

   

   상기 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')을 이들의 각도와 함께 데이터 베이스에 저장하는 단계, 및
   

   

   상기 전체 이미지 내에서 상기 스캐닝 과정 및 상기 캡쳐링 과정 내에서 검출된 상기 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')의 위치를 표시하기 위해 마크들(7, 8, 9, 10, 11, 12, 13)과 함께 상기 전체 이미지를 디스플레이하는 단계를 제어하기 위한 처리 수단을 포함하는, 타겟 포인트 인식 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')이 수동으로 확인되어 상기 데이터 베이스에 부가되며, 그리고/또는 검출 또는 확인된 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')이 수동으로 선택되어 상기 데이터 베이스로부터 제거되는, 타겟 포인트 인식 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   타겟 포인트(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')에 대한 거리 및 각도들은 정밀 측정 내에서 결정되고, 특히 상기 타겟 포인트(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')를 수동으로 또는 자동으로 선택한 후에 결정되는, 타겟 포인트 인식 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스캐닝 과정 및 상기 캡쳐링 과정은 시간 중첩 방식으로 적어도 부분적으로 실행되는, 타겟 포인트 인식 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 타겟 포인트(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')를 확인하고 상기 타겟(2, 3, 4a, 4b, 4c, 5)의 추가 정보, 특히 상기 폴 높이(pole height) 또는 상기 반사기 타입(reflector type)을 수집하는 것은 이미지 처리 수단에 의해 수행되는, 타겟 포인트 인식 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스캐닝 과정 및 상기 캡쳐링 과정은 - 부과정들로서 - 상기 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')을 검출하기 위한 인식 프로세서의 부분이고, 상기 인식 프로세서는 다른 부-과정들을 더 포함하고, 특히 상기 부-과정들은 상이한 센서 타입들, 특히 자동-타겟-인식 센서, 오버-뷰 카메라, 온-축(on-axes) 카메라, 자기 온도계(thermographical) 센서 및/또는 레인지 이미징 모듈(range imaging module)을 사용하여 수행되는, 타겟 포인트 인식 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')은 가상 환경과 조합하여 및/또는 상기 측량 환경의 상기 전체 이미지와 조합하여 표시되고, 상기 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')은 상기 타겟 포인트(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')가 인식되는, 상기 인식 프로세서의 상기 부과정에 따라, 특히 상기 각각의 타겟 포인트(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')를 결정하는 데 사용되는 상기 탐색 기준에 따라 상이한 마크들(7, 8, 9, 10, 11, 12, 13)을 이용하여 표시되고, 특히 상기 표현 마크들(7, 8, 9, 10, 11, 12, 13)의 크기는 상기 측량 기계(1)로부터의 상기 각각의 타겟 포인트들의 거리에 종속하는, 타겟 포인트 인식 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')의 일부 또는 전부의, 타겟 포인트 정보, 특히 상기 측량 기계(1)에 대한 이들의 거리 및 각도들은 기존 좌표계에 전송되는, 타겟 포인트 인식 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탐색 기준은 타겟 포인트(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')가 역-반사 타겟 및/또는 신호-방출 타겟 및/또는 미리 결정된 구조 또는 패턴을 나타내는 타겟 및/또는 임시로 시그널링되는(temporarily-signalized) 타겟 및/또는 코딩된 및/또는 절반-대응(half-corresponding) 타겟인지를 확인하기 위해 제공되는, 타겟 포인트 인식 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측량 환경의 스캐닝 및/또는 미리 정의된, 특히 프레임(15, 16, 17)에 의해 정의된 측량 영역 내에서의 스캐닝은 레이저 스캐닝에 의해 또는 미리 결정된 각도 범위 내에서 상기 주사 비임을 이동시켜 수행되고 그리고/또는 상기 측량 환경은 상기 측량 환경의 적어도 부분 반구(partial hemisphere), 특히 완전 돔(full dome)을 제공하는 완전 원(full circle) 위에서 상기 주사 비임을 회전시켜 스캔되는, 타겟 포인트 인식 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 수단은 상기 전체 측량 환경이 스캔될 때까지, 특히 상기 측량 환경의 스캔이 각 센서 타입으로 수행될 때까지 상기 방법의 상기 단계들의 반복을 제어하는, 타겟 포인트 인식 방법.
12. 측량 기계(1), 특히 토탈 스테이션으로서, 상기 측량 기계(1)는 디스플레이 수단, 주사 비임의 형태로 전자기 방사선을 방출하고 반사들을 검출하기 위한 스캐닝 수단, 거리 측정 유닛, 각도 결정 유닛, 이미지들을 캡쳐링하기 위한 카메라, 이미지를 처리하고, 데이터를 저장하고, 타겟들(2, 3, 4a, 4b, 4c, 5)에 의해 정의되는, 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')을 탐색하고, 이들 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')의 정밀 측정에 앞서 상기 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')에 대한 각도, 특히 수평 및 수직 각도를 측정하기 위한 탐색 기능을 제공하기 위한 처리 유닛을 포함하고, 상기 탐색 기능 내에서, 상기 처리 유닛은:
    °타겟들(2, 3, 4a, 4b, 4c, 5)을 조사하기 위해, 주사 비임(scanning beam) 형태로, 특히 레이저 팬(laser fan) 형상으로 전자기 방사선을 방출하는 단계,
    °상기 측량 환경을 스캔하기 위해 미리 결정된 각도 범위 내에서 상기 주사 비임을 이동시키는 단계,
    °상기 타겟들(3, 4a, 4b, 4c) 상에서의 상기 전자기 방사선의 반사들을 검출하는 단계로서, 상기 타겟들(3, 4a, 4b, 4c)은 상기 타겟 포인트들(3', 4a', 4b', 4c')을 정의하는, 상기 검출하는 단계, 및
    °상기 타겟 포인트들(3', 4a', 4b', 4c')에 대한 상기 각도를 결정하는 단계를 갖는,
    

    

    스캐닝 수단의 사용에 의한 스캐닝 과정,
    °상기 측량 환경의 전체 이미지를 캡쳐링하는 단계로서, 상기 전체 이미지는 특히 파노라마 뷰(panoramic view)에 함께 스티치된 수개의 이미지들을 포함하는, 상기 카메라에 의해 촬영된 적어도 하나의 단일 이미지를 포함하는, 상기 캡쳐링하는 단계, 및
    °타겟 포인트들(2', 5')을 검출하고 타겟들(2, 5)을 하나 이상의 미리 결정된 탐색 기준에 매칭시켜 이미지 처리에 의해 상기 전체 이미지 상에서 이들의 각도를 결정하는 단계를 갖는,
    

    

    캡쳐링 과정
    

    

    상기 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')을 이들의 각도와 함께 데이터 베이스에 저장하는 단계, 및
    

    

    상기 전체 이미지 내에서 상기 스캐닝 과정 및 상기 캡쳐링 과정 내에서 검출된 상기 타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')의 위치를 표시하기 위해 마크들(7, 8, 9, 10, 11, 12, 13)과 함께 상기 전체 이미지를 디스플레이하는 단계,
    의 제어를 자동 방식으로 각각 수행하도록 되어 있는, 측량 기계(1).
13. 제 12 항에 있어서,
    타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')은 적어도 오버-뷰 카메라 또는 자동-타겟-인식 센서로 검출되는, 측량 기계(1).
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    타겟 포인트들(2', 3', 4a', 4b', 4c', 5')을 수동으로 선택 및/또는 선택해제(deselecting)하기 위한 제어 수단을 더 포함하는, 측량 기계(1).
15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐닝 수단은 주사 비임을 방출하기 위한 전자기 방사선 방출기, 상기 주사 비임을 이동시키기 위한 이동 수단, 상기 타겟들(3, 4a, 4b, 4c) 상에서의 반사들을 검출하기 위한 반사 검출기를 포함하는, 측량 기계(1).

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