KR20130033439A - 자동 고정밀 타겟 포인트 조준 기능을 가진 측지 측량 장치 - Google Patents

자동 고정밀 타겟 포인트 조준 기능을 가진 측지 측량 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20130033439A
KR20130033439A KR1020137002735A KR20137002735A KR20130033439A KR 20130033439 A KR20130033439 A KR 20130033439A KR 1020137002735 A KR1020137002735 A KR 1020137002735A KR 20137002735 A KR20137002735 A KR 20137002735A KR 20130033439 A KR20130033439 A KR 20130033439A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target
target mark
orientation
camera image
axis
Prior art date
Application number
KR1020137002735A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101498149B1 (ko
Inventor
노르베르트 코추르
베른하르트 메츨러
Original Assignee
라이카 게오시스템스 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 라이카 게오시스템스 아게 filed Critical 라이카 게오시스템스 아게
Publication of KR20130033439A publication Critical patent/KR20130033439A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101498149B1 publication Critical patent/KR101498149B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/02—Means for marking measuring points
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C1/00—Measuring angles
    • G01C1/02—Theodolites
    • G01C1/04—Theodolites combined with cameras
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/60—Type of objects
    • G06V20/64—Three-dimensional objects
    • G06V20/653—Three-dimensional objects by matching three-dimensional models, e.g. conformal mapping of Riemann surfaces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Telescopes (AREA)
  • Accessories Of Cameras (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 타겟 포인트의 위치를 결정하기 위해 자동 타겟 포인트 조준 기능이 갖추어진 측지 측량 장치에 관한 것이다. 타겟 포인트는 알려진 격자에 의해 높은 공간 정밀도로 표시된다. 측지 측량 장치에는 장치의 방위를 변경하기 위해 측량 장치의 베이스에 대해 전동 방식으로 피봇될 수 있는 조준 장치가 설치된다. 조준 장치에는 적어도 광학 타겟축(OA)을 정의하기 위한 대물 유닛(3) 및 조준된 십자선의 카메라 이미지를 캡쳐링하기 위한 카메라 센서(4)가 갖추어진다. 측지 측량 장치에는 타겟축(OA)의 방위를 캡쳐링하기 위한 각도 측정 기능 및 이미지 처리, 데이터 저장 및 조준 장치의 방위의 제어를 위한 평가 수단(50)이 또한 갖추어진다. 본 발명에 따르면, 알려진 십자선의 외형에 대응하는 십자선 패턴이 저장되고, 여기서 십자선 패턴의 주요 지점은 타겟 포인트를 나타내는 것으로 미리 정의된다. 자동 타겟 포인트 조준 기능을 실행하기 위해, 평가 수단은 상기 기능이 시작된 후, 십자선의 카메라 이미지가 자동으로 기록되고, 십자선 패턴이 이미지 처리에 의해 카메라 이미지에서의 십자선과 정렬되고, 십자선 패턴의 매칭된 상태에서 카메라 이미지에서의 주요 지점의 위치에 종속하여 조준 장치의 방위가 광학 타겟축(OA)이 타겟 포인트에 고정밀도로 지향되도록 전동 방식으로 변경되도록 설계된다.

Description

자동 고정밀 타겟 포인트 조준 기능을 가진 측지 측량 장치{Geodatic surveying device having automatic high-precision target point sighting functionality}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른, 타겟의 위치를 발견하기 위한 자동 고정밀 타겟 조준 기능을 가진, 측지 측량 기기, 특히 세오돌라이트 또는 토탈 스테이션, 청구항 제12항의 전제부에 따른 측지 정밀도를 갖는 타겟의 위치를 발견하기 위한 방법, 청구항 제13항의 전제부에 따른, - 측지 측량 기기의 평가 수단 형태의 - 전자 데이터 처리 유닛 상에서 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
다수의 측지 측량 기기들이 고대로부터 타겟을 측량하기 위해 알려져 왔다. 이러한 상황에서, 측정 기기로부터 측량될 타겟까지의 방향 및 각도 및 통상 또한 거리가 기록되고, 또한 특히 존재하는 임의의 기준점들과 함께 측정 기기의 절대 위치가 공간 표준 데이터로서 캡쳐된다.
이와 같은 측지 측량 기기들의 일반적으로 알려진 예들은 세오돌라이트(theodolite), 태키오미터(tacheometer) 및 토탈 스테이션(total station)이고, 이것은 또한 전자 태키오미터 또는 컴퓨터-태키오미터로 불린다. 종래 기술로부터의 측지 측정 장치는 예를 들어 공개 문헌 EP 1 686 350에 기재되어 있다. 이와 같은 기기들은 선택된 타겟까지의 방향 및 거리가 결정될 수 있는 전자감지 각도 및 가능하게는 거리 측정 기능들을 가진다. 이 경우에, 각도 및 거리 변수들은 기기의 내부 기준계(internal reference system)에서 확인되고 또한 절대 위치의 발견을 위해 외부 기준계(external reference system)에 링크될 필요가 있다.
많은 측지 응용들에서, 포인트들은 특별히 설계된 목표 물체를 상기 포인트들에 배치하여 측량된다. 이들은 보통 측정 경로 또는 측정 포인트를 정의하기 위해 반사기(예컨대 360도 프리즘)를 가지는 플럼 로드(plumb rod)로 구성된다. 이와 같은 측량 임무들을 위해, 측정 프로세스가 제어되고 측정 파라미터들이 목표 물체 - 특히 목표 물체의 부분 위의 휴대형 데이터 캡쳐 기기 - 와 중앙 측정 기기 사이에서 다수의 데이터 아이템들, 명령들, 음성 및 다른 정보를 전송하여 명기되거나 등록된다. 이와 같은 데이터의 예들은 목표 물체(사용된 프리즘의 형태)의 식별(identification), 플럼 로드의 경사, 지면 위의 반사기의 높이, 반사기 상수들 또는 측정값들, 예컨대 온도 또는 공기압이다. 이러한 정보 또는 이들 상황-종속 파라미터들은 프리즘을 갖는 플럼 로드에 의해 정의되는 측정 포인트의 고정밀 조준 및 측량을 허용하기 위해 필요하다.
현대의 토탈 스테이션들은 캡쳐된 측정 데이터의 디지털 추가 처리 및 저장을 위한 마이크로프로세서들을 가진다. 기기들은 통상 동축 거리 측정 요소들 및/또는 계산, 제어 및 메모리 유닛들이 하나의 기기에 존재하는 소형 및 통합 디자인을 보통 가진다. 토탈 스테이션의 확장 수준에 종속하여, 또한 조준 및 타겟팅 디바이스 및 - 만약 역반사기들(예를 들어 360도 프리즘)이 목표 물체들로서 사용된다면 - 자동 타겟 탐색 및 추적을 위한 수단의 동력화가 통합될 수 있다. 인간-기계 인터페이스로서, 토탈 스테이션은 디스플레이 및 입력 수단을 예컨대 키패드를 가지는 전자 디스플레이 제어 유닛 - 일반적으로 전자 데이터 저장 수단을 갖는 마이크로프로세서 계산 유닛 - 을 가질 수 있다. 디스플레이 제어 유닛에는 타겟의 위치가 확인될 수 있는 결과로, 전자감지 수단에 의해 캡쳐되는 측정 데이터가 공급되고, 디스플레이 제어 유닛에 의해 시각적으로 디스플레이되고 저장된다. 종래 기술로부터 알려진 토탈 스테이션들은 또한 특히 데이터 로거(data logger) 또는 필드 컴퓨터(field computer) 형태로 될 수 있는 외부 주변 구성요소들, 예컨대 휴대형 데이터 캡쳐 기기에 대한 무선 링크를 설정하기 위한 무선 데이터 인터페이스를 가질 수 있다.
측량될 타겟을 조준 및 겨냥하기 위해, 문제의 유형의 측지 측량 기기들은 타겟팅 디바이스로서 망원 조준기, 예컨대 광학 망원경을 가진다. 망원경 사이트는 측정 기기의 베이스에 대해 수직축 및 수평 틸트축을 중심으로 일반적으로 회전될 수 있고, 그 결과 망원경은 선회 및 틸팅에 의해 측량될 포인트로 지향될 수 있다. 현대의 기기들은 광학적 관측 채널(optical viewing channel)에 더하여, 예를 들어 이미지를 획득하기 위해, 망원 조준기에 통합되고 동축 또는 평행 방위를 가지는 카메라를 가질 수 있고, 여기서 획득된 이미지는 특히 라이브 이미지로서 디스플레이 제어 유닛의 디스플레이 및/또는 원격 제어장치에 사용되는 주변 장치 - 예컨대 데이터 로거(data logger)의 디스플레이 위에 제공될 수 있다. 타겟팅 디바이스의 광학 시스템은 수동 포커스(manual focus) - 예를 들어 집속 광학계의 위치를 조정하기 위한 조정 스크루 - 를 가질 수 있고, 또는 예를 들어 초점 위치가 서보모터들에 의해 변경되는, 오토포커스를 가질 수 있다. 이와 같은 측지 측량 기기를 위한 타겟팅 디바이스는 예를 들어 유럽 특허 출원 번호 제 09152540.2호에 기재되어 있다. 측지 기기들을 위한 망원 조준기들용의 자동 집속 장치들은 예를 들어 DE 197　107　22, DE 199　267　06 또는 DE　199　495　80로부터 알려져 있다.
조준 장치의 광학계 또는 광학 관측 채널은 통상 대물 렌즈군, 상반전계(image reversal system), 집속 광학계, 십자선들을 생성하기 위한 레티클 또는 아이피스를 포함하고, 예를 들어 이들은 대물측으로부터 이러한 순서대로 배열된다. 집속 렌즈군의 위치는 예리한 물체상이 집속면(focusing plane)에 배열된 레티클 위에서 일어나도록 물체 거리에 종속하여 설정된다. 이때 상기 상은 아이피스(eyepiece)를 통해 관측될 수 있고 예를 들어 동축으로 배열된 카메라를 이용하여 획득된다.
예로써, 측지 기기들을 위한 문제의 유형의 망원 조준기들의 디자인이 공개 문헌들 EP 1　081　459 및 EP 1　662　278에 도시되어 있다.
시청 채널(viewing channel)로서 그리고 측정들을 위해 함께 통상 이용되는 비임 경로를 고려하여, 이와 같은 기기들은 제조가 복잡한 특수, 고정밀 광학계들를 갖는 망원경의 구성 방식으로 상기 비임 경로의 기술적 디자인을 요구한다. 더욱이, 추가의 별개의 전송 및 수신 채널 및 또한 거리 측정 장치의 파장을 위한 추가의 상평면이 동축 전자 거리 측정을 위해 제공된다.
목표 물체들(예컨대 측지 목적들을 위해 통상 이용되는 360도 프리즘과 같은 타겟 마크를 갖는 플럼 로드들)이 조준 장치를 이용하여 육안(즉, 비측지 정밀 요건들에 따라)으로 충분한 정밀도로 타겟팅될 수 있으므로, 종종 제공되는 30배의 광학적 확대에도 불구하고, 종래의 측량 기기들은 타겟 반사기(ATR: "Automatic Target Recognition")로서 사용되는 프리즘에 대해 자동 타겟 추적 기능을 표준으로서 가진다. 이 때문에, 추가의 별개의 ATR 광원 - 예컨대 850 nm 영역의 파장을 가지는 광방사선을 방출하는 다중모드 파이버 출력 - 및 이러한 파장에 민감한 특정 ATR 검출기(예컨대 CCD 에어리어 센서)가 통상적으로 망원경에 추가로 통합된다.
ATR 미세 타겟팅 기능의 부분으로서, ATR 측정 비임은 조준 장치의 광학 타겟축의 방향으로 방출되고, 상기 측정 비임은 프리즘에서 역반사되고, 반사된 비임은 ATR 센서에 의해 캡쳐된다. 프리즘으로부터 광학 타겟축의 방위의 편차에 종속하여, ATR 센서 상의 반사 방사선의 충돌 위치가 또한 이 경우에 중심 센서 영역 위치로부터 벗어난다(즉, ATR 에어리어 센서 상의 프리즘에서 역반사된 ATR 측정 비임의 반사 스폿은 ATR 에어리어 센서의 중심에 위치되지 않으므로, 광학 타겟축에 대응하는 그것의 위치로서, 예컨대 교정에 의해, 규정되는(stipulated) 셋포인트 위치에서 충돌하지 않는다).
이것이 그 경우이면, 조준 장치의 방위는, 프리즘에서 역반사된 ATR 측정 비임이 센서 영역의 중심에서 고정밀도로 ATR 에어리어 센서 상에 충돌하도록 전동 방식으로 약간 재조정된다(즉, 조준 장치의 수평 및 수직각들은 반복적으로 변경되고 반사 스폿의 중심이 ATR 에어리어 센서 상의 셋포인트 위치와 일치할 때까지 그와 같은 방식으로 조정된다).
대안으로, ATR 에어리어 센서 상의 역반사된 ATR 측정 비임의 충돌 위치와 센서의 중심 사이의 잔차 편차(residual deviation)가 또한 계산들에 고려될 수 있고 타겟축이 가리키는 공간 각도 - 각도 센서들을 이용하여 캡쳐링되는 - 에 적합한 것만 부가되는 각도로 변환될 수 있다. 다시 말해, 타겟에 대한 공간 각도는 또한 이 경우에 - 각도 센서들을 이용하여 캡쳐되는 - 공간 각도 및 센서 중심으로부터 검출된 ATR 측정 비임 반사의 제거로부터(즉, 타겟축이 묘사되는 ATR 센서 상의 중심 포인트로부터) 유도될 수 있다.
그 결과, 십자선들에 의한 수동으로 행해지는 타겟팅과 비교하여 그리고 눈에 의한 간단한 판단에 기초하여 프리즘 위로의 광학 타겟축의 방위에 대한 얻을 수 있는 정밀도를 상당히 증가시키는 것이 가능하다. ATR 에어리어 센서들 상의 프리즘에서 역반사된 ATR 측정 비임의 반사 스폿의 위치의 평가에 기초한 자동 타겟팅이 작동하도록 보장하기 위해, 역반사된 ATR 측정 비임이 또한 ATR 에어리어 센서 위에 충돌하는 이와 같은 근사로 - 기능을 시작하기 전에 - 적어도 조준 장치를 타겟 반사기로 지향시킬 필요가 있다. 이것은 예를 들어 육안에 의한 판단에 기초한 타겟 반사기의 사전 수동 타겟팅에 의해 또는 자동의 거친 타겟팅 기능의 실행에 의해 달성될 수 있다.
목표 물체의 수동의, 거친 조준은 먼저 측량 기기 바로 위의 디스플레이 제어 유닛의 사용자 디스플레이 위의 또는 별도의 주변 장치(예컨대 원격 제어장치로의 데이터 로저)의 디스플레이 위의 목표 물체를 관측하고 타겟팅하여 사용자에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 종종 이것은 망원 조준기(즉, 조준 장치)의 아이피스를 통해 타겟을 관측하여 계속 달성될 수 있는 데, 그 이유는 실제 사용 시 - 예컨대 태양광에서 - 디스플레이 제어 유닛 또는 제어 로저 상에 표시된 디스플레이 이미지가 불만족스럽게 인식할 수 없을 수 있기 때문이다.
ATR 미세 타겟팅 기능 외에, 그것은 또한 자동 타겟 추적 기능이 유사한 방식으로 그리고 동일한 ATR 구성요소들(예컨대 ATR 광원 및 ATR 검출기)을 이용하여 제공되는 것이 가능하다. ATR 미세 타겟팅(즉, 조준 장치가 ATR 측정 방사 반사 스폿의 중심이 셋포인트 위치 - ATR 에어리어 센서 상의 타겟축에 대응 - 와 일치하도록 목적지로 지향된 후)을 수행한 다음, 조준 장치는 타겟 "라이브(live)"에 의해 그리고 ATR 방사 반사 스폿의 중심이 가능한 한 정확하고 항상 ATR 에어리어 센서 상의 셋포인트 위치에 계속 있도록 적절한 속도로 움직임들을 계속 추적할 수 있다. 이때 타겟은 "로크된(locked)" 것으로 불린다. 문제들은 이 경우에 타겟이 이와 같은 저키니스(jerkiness) 및 ATR 검출기의 가시 범위로부터 사라지는 속도로 이동할 때 일어날 수 있다(즉, 목적지에서 반사된 추가의 ATR 측정 방사선이 ATR 에어리어 센서 상에 충돌하지 않는다).
예로써, EP 2 141 450는 역반사 타겟을 자동으로 타겟팅하기 위한 기능을 가지며 자동 타겟 추적 기능을 가지는 측량 기기를 기술한다. 타겟을 "로크된(locked)" 상태로 유지하기 위해 그리고 그것을 미세 타겟팅 검출기의 가시 범위로부터 잃지 않기 위해, 고속 및 저키 이동들의 경우에서조차, 이 경우에 타겟의 이미지들이 카메라(가시 파장 범위에서 민감한)에 의해 동시에 촬영되고 이미지 처리가 타겟에 의한 이동들(또는 타겟과 함께 이동하는 물체들의 이동들)을 추적하기 위해 사용되고, 그것에 의해 역반사기의 복구 및 리로킹(relocking)이 타겟이 "로크된(locked)" 상태로부터 상실되는 경우에 용이하게 되는 것이 제안된다.
기재된 ATR 미세 타겟팅 기능들을 이용하여 역반사 타겟들을 측량하는 것의 대안으로서, 역반사기가 없는 타겟들의 측량이 또한 알려져 있다. 그러나, 이와 같은 유형의 타겟은 - ATR 측정 비임(위에 기재한)에 의해 충돌될 때 - 이러한 비임을 확산시켜 반사시킬 수 있고, 그러므로 이것은 충돌 위치에 관해서 충분히 평가될 수 있는 반사 스폿이 긴 경로에 의해 ATR 에어리어 센서 위에 생성되지 않은 것을 의미할 수 있고, 측정 방사선과의 타겟의 활성 충돌(avtive impacting)의 원리및 타겟(예컨대 위에 기재한 것들)에서 반사된 측정 방사선을 위한 충돌 위치의 검출 및 평가에 기초하는 이와 같은 타겟팅 기능들은 역반사기가 없는 타겟들에 대해 이용될 수 없다. 그러므로, 주된 문제점은 이와 같은 역반사기가 없는 타겟들의 순수 수동 미세 조준의 - 종래 기술로부터의 측량 기기들에 존재하는 - 필요성에 있고, 양자는 종종 타겟의 공간 각도의 측정에 대해 불충분한 정밀도를 초래하고(그 이유는 타겟의 미세 조준을 위한 정밀도가 숙련도 및 측량자/사용자의 눈에 의한 판단에 종속하기 때문이다), 고도의 복잡성을 필요로 한다(그 이유는 충분한 인내심, 세심한 주의(circumspection) 및 조심성은 사용자에 의한 타겟의 수동 미세 조준에 필수적이기 때문이다). 따라서, 역반사기가 없는 타겟들에 필요로 되는 수동의 미세 타겟팅은 복잡하고, 시간-소모적이고, 신뢰할 수 없고 매우 로버스트(robust)하지 않다.
더욱이, 종래 기술은 또한 목표 물체에 대한 측정 기기의 공간 각도를 확인하기 위해 이미지 및 이미지 처리가 이용되는 방법들(특히 촬영된 이미지에서 그리고 이미지가 촬영된 알려진 방향, 또는 그 프로세스에서 캡쳐되는 방향에 기초하여 결정되는 목표 물체 취치를 이용하는)을 개시한다. 이와 같은 방법들은 예를 들어 WO 2005/026767에 또는 WO　2006/053837에 기재된다.
요약하면, 목표 물체들로서 적절한 반사기들(특히 역반사 프리즘들)을 사용할 때, 자동 ATR 미세 타겟팅 및 종래 기술로부터의 측량 기기들을 이용하는 타겟 추적은 충분히 잘 그리고 신뢰성 있게 기능한다. 그 점에 관련된 단지 큰 문제점은, 예를 들어 6개의 단일 프리즘들로 구성되고 이와 같은 방식으로 ATR 측정 비임의 정밀한 역반사를 보장하는, 예컨대 360도 프리즘들과 같은 고도의 복잡도를 가지고 제조될 수 있는 이와 같은 역반사 목표 물체들을 사용하는 필수적인 요구에 있다. 따라서, 매우 복잡한 디자인의 이와 같은 역반사 360도 프리즘들의 제조 비용들이 높다. 게다가, 유리로 제작되는 목표 물체들은 상당히 파괴되기 쉽다. 대조적으로, 역반사기가 없는 타겟들의 측지 측량은 타겟의 수동의 미세 조준을 필요로 하므로, 매우 로버스트하지 않고, 매우 신뢰성 있지 않고, 매우 정밀하지 않고 수행하기 복잡하다.
그러므로, 본 발명의 목적은 고정밀 자동 타겟 조준 기능을 가지는 측량 시스템을 제공하는 것이고, 여기서 제조하기 덜 복잡한 목표 물체들이 목표 물체에 의해 정의된 타겟의 미세 조준 및 측량의 사용을 허용함에도 불구하고, 측지 정밀도가 달성된다. 특히, 이 경우의 목적은 아주 복잡하지 않고, 신속하게 발생하고 역반사기들이 없는 타겟들이 사용될 때에도 신뢰성 있고 로버스트한 방식으로 미세 조준(즉, 타겟에 대한 타겟축의 매우 정확한 방위)을 허용하는 것이다. 다른 목적은 이와 같은 측량 시스템을 위한 측지 측량 기기 및 또한 측지 측량 기기를 이용하는 제조가 덜 복잡한 목표 물체의 고정밀 자동 타겟팅을 위한 방법을 제공하는 것이고, 그럼에도 불구하고 목표 물체에 의해 정의되는 타겟의 타겟팅 및 측량이 충분한 측정 정밀도로, 또한 특히 로버스트하고, 신속하고, 신뢰성 있고 아주 복잡하지 않은 방식으로 가능하다.
이들 목적들은 독립 청구항들의 특징적인 특징들의 구현에 의해 달성된다. 대안 또는 유리한 방식으로 본 발명을 발전시킨 특징들은 종속 특허 청구항들에서 발견될 수 있다.
본 발명은 타겟 마크의 촬영된 이미지들을 이용하여 알려진 타겟 마크들의 미세 타겟팅을 위한 측지 측량 기기를 위한 사전 프로그램된 그리고 자동화 방식으로 수행되는 기능을 제공한다.
타겟 마크(또는 상이한 타겟 마크들의 세트)는 이 경우에 미리 알려져 있고 타겟 마크 위에 타겟을 표시하기 적절한 구조/형태(패턴, 형상 등)를 가진다. 측량 기기의 평가 유닛은 또한 이미지에서 취해진 타겟 마크가 이미지에 있는 묘사된 타겟 마크에 일치(즉 매칭)되는 패턴으로부터 인식되도록 사용되는 타겟 마크의 구조에 대응하는 패턴(타겟 마크 패턴 또는 타겟 마크 템플릿)을 저장하고, 이미지에서의 묘사된 타겟 마크의 위치는 고정밀도로 결정될 수 있다. 이미지에 있는 타겟 마크와 일치되는 타겟 마크 또는 패턴의 이렇게 결정된 위치에 기초하여, 측량 기기의 타겟팅 디바이스는 타겟팅 디바이스의 타겟축이 타겟 마크의 타겟에 정확하게 지향되도록 동력화 및 자동화 방식으로 이동한다.
이미지를 촬영하고, 촬영된 이미지를 평가하고(타겟 마크에 대한 저장된 패턴을 이용하고 이미지에서 취해진 타겟 마크에 패턴을 매칭시켜) 그리고 전동 방식으로 타겟팅 디바이스를 이동시키는(즉, 타겟에 대한 타겟축을 미세하게 지향시키는) 단계들은 사전 프로그램된 방식으로 실행되는 프로세스의 부분으로서 자동으로 일어난다.
그러므로, 본 발명은 타겟 마크들/목표 물체들로서 상당히 민감한 역반사기들(예컨대 유리로 만들어진 프리즘들)의 사용에 의지하지 않고, 극히 로버스트하고, 신속하고, 매우 신뢰성 있고 매우 복잡하지 않은, 측지 정밀도로 타겟의 자동 타겟팅을 허용한다.
예로써, 적절한 타겟 마크들은 높은 체적으로 생성될 수 있고 스테이션 폴에 부착될 수 있는 사인(sign) 위에 장착(특히 점착적으로 접합)되는, 미리 정해진 패턴들, 예컨대 필름 위에 인쇄된 패턴들일 수 있다.
따라서, 본 발명은 타겟의 위치를 발견하기 위한 자동 타겟 조준 기능이 갖추어진 측지 측량 기기를 제공하고, 여기서 타겟은 이러한 목적을 위해 설계된 외부 형상을 갖는 알려진 타겟 마크에 의해 공간에 고정밀도로 표시된다. 측지 측량 기기는 바람직하게는 세오돌라이트 또는 토탈 스테이션 형태이다.
측지 측량 기기에는 타겟팅 디바이스(조준 장치로서), 특히 망원 조준기가 갖추어지고, 여기서 타겟팅 디바이스는 타겟팅 장치의 방위를 변경하기 위해 측량 기기의 베이스에 대해 전동 방식으로 선회할 수 있다. 타겟팅 장치에는 적어도 광학 타겟축을 정의하는 대물-렌즈 유닛 및 조준된 타겟 마크의 카메라 이미지를 획득하기 위해 화소-정의 해상도를 갖는 카메라 센서가 갖추어진다. 더욱이, 타겟팅 장치는 대물-렌즈 유닛과 카메라 센서 사이에 비임 경로를 가진다.
게다가, 측지 측량 기기에는 타겟축의 방위의 고정밀 캡쳐를 위한 각도-측정 기능 및 이미지 처리, 데이터 저장 및 타겟팅 디바이스의 방위의 제어를 위한 평가 수단이 갖추어진다.
본 발명에 따르면, 알려진 타겟 마크의 외부 형상에 대응하는 타겟 마크 패턴은 이 경우에 평가 수단에 저장되고, 여기서 타겟 마크 패턴의 주요 지점이 타겟을 표시하는 것으로서 미리 정의된다.
게다가, 본 발명에 따르면, 평가 수단은 기능의 시작이 다음 단계들의 수행에 의해 자동으로 추종되도록 자동 타겟 조준 기능을 실행하기 위해 설계된다:
- 타겟 마크의 카메라 이미지가 촬영되고,
- 타겟 마크 패턴이 이미지 처리에 의해 카메라 이미지에 있는 타겟 마크와 매칭되고, 특히 일치되고,
- 타겟팅 디바이스의 방위는 광학 타겟축이 타겟에 대해 고정밀도로 지향되도록 타겟 마크 패턴의 매칭된 상태에서 카메라 이미지에서의 주요 지점의 위치에 기초하여 전동 방식으로 변경된다.
전형적으로, 타겟에 대한 광학 타겟축의 고정밀 방위 확정은 반복적으로 실행되는 이미지 촬영, 매칭 및 변경 단계들에 의해 달성되고, 고정밀 방위 확정은 수렴에 의해 반복적으로 실행된다(즉, 방위는 타겟 마크 패턴에서의 주요 지점으로부터 촬영된 이미지들에서의 타겟축 이미지 포인트까지의 거리가 단계들에서 감소되고 끝으로 주요 지점이 타겟축 이미지 포인트와 정렬되도록 반복적으로 변경된다).
이 경우에, 타겟축 이미지 포인트는 타겟축에 의해 교차되는 공간에서의 포인트가 카메라 에어리어 센서 위에 묘사되는 이미지에서의 위치를 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 타겟축 이미지 포인트 또는 카메라 이미지에서의 타겟축 위치는 타겟축이 겨냥하는 카메라 이미지에서의 포인트에 대응한다. 카메라를 교정함으로써, 예를 들어 이러한 타겟축 이미지 포인트가 미리 결정되고 정의되는(이미지에서의 타겟축 위치로서) 것이 가능하다. 이 경우에, 타겟축 위치는 또한 교정 과정에서, 부화소 범위에, 즉 고정밀도로 카메라 센서의 화소-정의 해상도로 결정될 수 있다.
환언하면, 평가 수단은 각각 촬영된 카메라 이미지들에서의 주요 지점의 위치들 및 또한 각각의 카메라 이미지들에서의 타겟축 이미지 포인트로부터 이들 위치들에서의 편차들을 자동 타겟 조준 기능의 부분으로서 - 바람직하게는 매칭의 단계 후 결정할 수 있다. 이후 타겟팅 디바이스의 방위는 끝으로 매칭된 타겟 마크 패턴에서의 주요 지점의 위치가 이미지에서의 타겟축 위치와 일치하도록 반복적으로 변경된다.
반복 수렴 프로세스를 돕고/속도를 높이기 위해 또는 대안으로 타겟축이 고정밀도로 거기에 지향되도록 전동 방식으로 직접 타겟을 향해 조준 장치를 구동하기 위해, 그것은 또한 카메라 이미지에서의 주요 지점의 위치 및 이러한 위치에서 카메라 이미지에서의 타겟축 위치로부터 편차를 직접적으로 결정하고 타겟으로 지향되는 존재로부터 타겟축을 분리하는 각도 오프셋을 그것으로부터 유도하는 것이 가능하다. 이러한 각도 오프셋으로부터, 광학 타겟축이 고정밀도로 타겟으로 지향되도록 조준 장치가 전동 방식으로 회전될 필요가 있는 수평 및 수직각들을 직접 확인하는 것이 가능하다. 확인된 수평 및 수직각들에 의한 방위의 대응하는 변경에 이어서, 타겟 마크의 추가의 카메라 이미지를 취하고, 다시 타겟 마크 패턴을 이미지 처리에 의해 이러한 카메라 이미지에서의 타겟 마크와 일치시키고, 카메라 이미지에서의 매칭된 타겟 마크 패턴에서의 주요 지점의 위치가 타겟축 위치에 충분히 정확하게 일치하는지를 검토하여 체크를 수행하는 것이 또한 가능하다. 만약 필요하다면, 조준 장치 방위는 다시 주요 지점의 위치와 타겟축 위치 사이의 오프셋에 기초하여 조정될 수 있다.
대안으로, 각도 오프셋(카메라 이미지에서의 타겟축 위치로부터의 카메라 이미지에서의 주요 지점의 위치에서의 편차로부터 유도됨)은 또한 적절한 - 측량 기기의 각도 센서들을 이용하여 캡쳐되는 - 타겟축 및 그러므로 타겟에 대한 찾은 공간 각도가 확인될 수 있는 타겟축 각도에 직접 추가될 수 있다. 따라서, 이 경우에, 타겟에 대한 찾은 공간 각도가 - 각도 센서들을 이용하여 캡쳐된 - 현재의 타겟축 각도로부터 직접 결정되는 것이 가능하고, 카메라 이미지에서의 타겟축 위치로부터(예컨대 카메라 센서 중심으로부터) 카메라 이미지에서의 주요 지점의 위치의 잔차 편차가 타겟축의 방위를 적극적으로 변경하지 않고, 타겟에 접근하는 것이 가능하다.
이미지에서의 매칭된 타겟 마크 패턴에서의 주요 지점의 위치를 결정하기 위해 그리고 타겟축 위치로부터의 주요 지점의 위치에서의 오프셋을 결정하기 위해, 이러한 목적을 위해 적절하고, 예를 들어 WO　2005/026767에 단지 예로써 기재된, 종래 기술로부터 이미 충분히 잘 알려진 이미지 평가의 모든 방법들을 이용하는 것이 가능하다.
조준 장치에 통합된 카메라를 이용하는 본 발명에 따른 타겟팅 기능의 부분으로서, 카메라 이미지에서의 매칭된 타겟 마크 패턴에서의 주요 지점의 위치가 카메라 센서의 화소-정의 해상도보다 고정밀도로 결정되는 것이 가능하고, 주요 지점의 위치 및 타겟축 위치가 카메라 센서의 화소-정의 해상도보다 높은 정밀도로 대응하는 방식으로 서로에 일치하도록 타겟팅 디바이스의 방위가 변경되는 것이 가능하다. 이와 같은 개선된 정밀도는 예로써, 타겟 마크 패턴에서의 주요 지점이 마킹, 예를 들어 알려진 타겟 패턴 위의 기하하적 중심에 있는 포인트에 대응할 때 달성되고, 그 결과로서, 카메라 이미지에서의 타겟 마크의 경계에 대한 화소값들의 지리적 평균으로서 카메라 이미지에서의 주요 지점의 상황을 결정하는 것이 가능하다.
저장된 타겟 마크 패턴은 예를 들어 타겟 마크 템플릿일 수 있다. 특히, 고정밀도로 타겟을 각각 정의하는 상이한 타겟 마크들의 세트가 알려져 있고, 이들 각각에 대해 평가 수단에서의 타겟 마크 패턴 데이터베이스는 대응하는 타겟 마크 패턴들을 저장한다. 이 경우에, 만약 측량 기기의 사용자가 사용되는 각각의 타겟 마크를 선택하고 타겟 마크 패턴 데이터베이스로부터 타겟 조준 기능을 위한 대응하는 타겟 마크 패턴을 불러낼 수 있으면 유리하다. 대안으로, 현장에서 사용되는 타겟 마크에 대응하는 타겟 마크 패턴은 또한 데이터베이스로부터, 예를 들어 활성 타겟 마크(즉 예를 들어 무선 또는 선택적으로 측량 기기에 그것의 아이덴터티를 전송하는 타겟 마크)의 경우에 자동으로, 또는 측량 기기에 의해(예컨대, 특히 타겟 마크가 이러한 목적을 위한 바코드와 같은 식별 특징을 가진다면, 이미지 처리에 의해 취해진 카메라 이미지에서의 타겟 마크 식별에 의해) 사전 또는 동시 식별에 의해 선택될 수 있다.
하나의 특별한 실시예에 있어서, 평가 수단은 매칭 단계가 타겟 마크까지의 알려진, 추정된 및/또는 적어도 대략 결정된 거리에 기초하여 실행되는, 매칭될 저장된 타겟 마크 패턴의 스케일링에 의해 선행되도록 자동 타겟 조준 기능을 실행하기 위해 설계된다. 이것은 특히 대물-렌즈 유닛와 카메라 센서 사이의 비임 경로에서 배열되는 타겟팅 디바이스의 집속 요소에 대한 현재의 초점 위치에 기초하여 달성될 수 있다.
상기 실시예와 결합될 수도 있는 다른 개선된 것에 있어서, 평가 수단은 매칭의 단계가 타겟 마크까지의 거리를 결정하기 위해 카메라 이미지에서의 타겟 마크와 일치되는 타겟 마크 패턴의 스케일링의 사용에 의해 추종되도록 설계된다.
추가의, 그 위에 결합한 실시예에 있어서, 평가 수단은 매칭 단계(즉 일치시키는 단계)가 공간에서의 타겟 마크의 알려진, 추정된 및/또는 적어도 대략 결정된 방위에 기초하여 실행되는, 매칭될 타겟 마크 패턴의 조정 - 특히 회전 및/또는 왜곡 - 에 의해 선행되도록 설계된다.
평가 수단은 또한 매칭이 공간에서의 타겟 마크의 방위를 결정하기 위해 카메라 이미지에서의 타겟 마크와 일치시킨 타겟 마크 패턴의 회전 및/또는 왜곡의 사용에 의해 추종되도록 설계된다. 이 경우에, 특히 타겟 마크의 수평 방위 및/또는 경사를 결정하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 측지 측량 기기에는 조준 장치에 통합되고 특히 광축에 대해 동축으로 배열되는 카메라(온-축 카메라로서 알려진 것)가 갖추어질 뿐만 아니라 오버뷰 이미지를 획득하기 위한 오버뷰 카메라가 갖추어지는 것이 바람직하다.
온-축 카메라 및 오버뷰 카메라는 디지털 카메라 형태, 예를 들어 CMOS 또는 CCD 에어리어 어레이 형태로 될 수 있고, 예를 들어, 대략 2 내지 5 백만 화소의 해상도를 가진 적어도 가시 스펙트럼 범위에서 민감할 수 있다. 온-축 카메라는 조준 장치의(예를 들어 30배의 광학 고정 줌을 갖는) - 다중 배율 효과를 가지는 - 대물 렌즈보다 낮은 레벨에 있으므로, 이러한 카메라는 상대적으로 좁게 제한된 가시 범위를 가지며, 한편 그 자신의 대물 렌즈(특히 광학 배율 효과가 없는)를 갖는, 예를 들어 조준 장치 위에 위치되고 또는 조준 장치보다 높은 레벨에 있는 오버뷰 카메라는 넓은 가시 범위를 가지며, - 종래 기술로부터 알려진 것과 같이 - 타겟을 용이하게 발견하도록 사용자에 의해 사용될 수 있다(예컨대 이러한 오버뷰 카메라에 의해 캡쳐된 라이브 이미지가 데이터 로저 위에 표시될 때).
본 발명에 따른 측지 측량 기기는 바람직하게는 전자 거리 측정을 적어도 하나의 장치 및/또는 수평각 센서 및/또는 수직각 센서를 포함한다.
본 발명은 또한 고정밀도로 타겟의 위치를 발견하기 위한 자동 타겟 조정 기능을 가지며 각각이 하나 이상의 타겟들을 정의하는 하나 이상의 타겟 마크들을 가지는, 이전에 인용된 실시예들 중 하나에 따른 측지 측량 기기를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
유리하게는, 하나 이상의 타겟 마크들에는 추가의 식별 태그 또는 특징, 예컨대 바코드가 제공될 수 있다. 이 경우에, 식별 태그들에 대응하는 라이브러리 요소는 타겟 마크 패턴 데이터베이스에 있는 대응하는 타겟 마크 패턴들과 함께 저장되는 것이 바람직하다.
타겟 마크들로서 프리즘들에 대해 종래 기술로부터 알려진 것과 같이, 식별 태그 또는 특징(예컨대 바코드)은 또한 측정 명령들(예컨대 타겟이 10회 측량될 필요가 있는 명령), 반사기 높이, 타겟 패턴에서의 주요 지점과 관련된 정보 등과 같은 상보형 정보의 - 이미지 처리를 이용하여 판독할 수 있는 방식으로 - 스토리지를 포함할 수 있다. 게다가, 식별 태그는 타겟 마크의 대응하는 유형이 표시될 뿐만 아니라 명확한 식별이 판독될 수 있는 형태(예를 들어 특정 환경에서 단지 일회 발생하는 타겟 코드 번호)로 될 수 있다. 그러나, 식별 태그는 또한 타겟 마크의 유형 및 명확한 코드 번호를 표시하기 위해 사용될 수 있다.
더욱이, 하나 이상의 타겟 마크들은 역반사기가 없는 형태로 될 수 있고, 즉 본 발명은 제조하기 복잡한 역반사 요소들로 시행하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 또한 위에서 기술한 본 발명에 따른 시스템을 이용하는 자동 타겟 조준을 위한 방법에 관한 것이다. 제 1 방법 단계에 있어서, 타겟을 정의하는 알려진 타겟 마크가 선택되고 관측될 타겟을 갖는 물체에 놓인다. 타겟팅 장치는 이후 타겟 마크로 지향되고 조준된 타겟 마크의 카메라 이미지는 카메라 센서를 이용하여 촬영된다. 선택적으로, 카메라 이미지는 평가 수단을 이용하여 저장될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 특징적인 특징은, 타겟을 표시하는 미리 정의된 주요 지점을 갖는 - 알려진 타겟 마크에 대응하는 - 저장된 타겟 마크 패턴이 이미지 처리에 의해 카메라 이미지에서의 타겟 마크와 매칭되고, 예를 들어 특히 중첩에 의해 일치된다는 것이다. 더욱이, 타겟팅 디바이스의 방위는 광학 타겟축이 고정밀도로 타겟으로 지향될 때까지 그와 같은 방식으로 타겟 마크 패턴의 매칭된 상태에서 카메라 이미지에서의 주요 지점의 위치에 기초하여 전동 방식으로 변경된다. 필요하다면, 이것은 이미지 촬영, 매칭 및 타겟팅 장치의 방위를 변경하는 단계들을 반복하는 것에 의해 반복적으로 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 하나의 발전된 것에 있어서, 카메라 센서를 이용하여 카메라 이미지를 촬영하는 단계는 오버뷰 이미지에서 타겟 마크의 묘사의 위치를 결정하기 위해 오버뷰 검출기에 의한 오버뷰 이미지의 촬영에 의해 선행된다.
하나의 가능한 실시예는 평가 수단이 타겟 마크까지의 알려진, 추정된 및/또는 적어도 대략 결정된 거리에 기초하여 매칭될 타겟 마크 패턴의 스케일링을 실행하기 위해, 매칭시키는 단계 이전에, 사용된다는 점에서 구별된다. 이것은 특히 대물-렌즈 유닛과 카메라 센서 사이의 비임 경로에 배열되는 타겟팅 디바이스의 집속 요소에 대한 현재의 초점 위치에 기초하여 달성될 수 있다.
위에서 인용된 실시예와 호환 가능한 다른 변형예에 있어서, 평가 수단이 매칭에 이어서, 타겟 마크까지의 거리를 결정하기 위해 카메라 이미지에서의 타겟 마크와 일치시킨 타겟 마크 패턴의 스케일링을 이용하기 위해 사용된다.
추가의, 마찬가지의 호환 가능한 실시예에 있어서, 매칭시키는 단계는 공간에서의 타겟 마크의 알려진, 추정된 및/또는 적어도 대략 결정된 방위에 기초하여 수행되어 매칭되는 타겟 마크 패턴의 조정, 특히 회전 및/또는 왜곡에 의해 선행된다.
대안으로, 또는 게다가, 평가 수단은 공간에서의 타겟 마크의 방위를 결정하기 위해, 특히 타겟 마크의 수평 방위 및 경사를 결정하기 위해 카메라 이미지에서의 타겟 마크에 매칭되는 타겟 마크 패턴의 회전 및/또는 왜곡을 사용하기 위해, 매칭에 이어서, 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 기계-판독 가능 저장 매체 위에 저장되는 프로그램 코드를 가지는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치는 도면들에 개략적으로 도시된 특정의 예시적인 실시예들을 참조하여 단지 예로써 이하에 더 상세히 기재되고, 본 발명의 추가의 이점들이 또한 논의된다.
도 1은 토탈 스테이션 형태로 되어 있는 본 발명에 따른 측지 측량 기기를 나타내고;
도 2는 본 발명에 따른 측지 측량 기기의 타겟팅 디바이스를 위한 광학 설계의 제 1 실시예를 나타내고;
도 3은 본 발명에 따른 측지 측량 기기의 타겟팅 디바이스를 위한 광학 설계의 제 2 실시예를 나타내고;
도 4a-6b는 타겟 마크들 및 타겟 마크 패턴들의 상이한 실시예들의 예들을 나타내고;
도 7a-f는 저장된 타겟 마크 패턴에 대한 카메라 이미지에서의 타겟 마크의 묘사의 매칭의 제 1 예를 나타내고;
도 8a-e는 고려된 관측자에 대한 타겟 마크의 왜곡을 갖는, 저장된 타겟 마크 패턴에 대한 카메라 이미지에서의 타겟 마크의 묘사의 매칭의 제 2 예를 나타내고;
도 9a-e는 길이 스케일링이 추가로 수행된, 저장된 타겟 마크 패턴에 대한 카메라 이미지에서의 타겟 마크의 묘사의 매칭의 다른 예를 나타낸다.
도 1은 떨어져 있는 목표 물체에 관한 수평각들, 수직각들 및 거리들을 측정하기 위해 토탈 스테이션의 형태로 되어 본 발명에 따른 측지 측량 기기(1)를 나타낸다.
토탈 스테이션은 삼각대에 직접 및 영구적으로 연결되는 토탈 스테이션의 베이스(19)를 갖는 삼각대(tripod) 위에 배열된다. 상측 부분(16)으로서 또한 불리는 토탈 스테이션의 본체는 수직축(V)을 중심으로 베이스(19)에 대해 회전될 수 있다.
이 경우에, 상측 부분(16)은 예컨대 2개의 컬럼들(columns)로 형성되는 지지체(17), 수평 틸트축(H)을 중심으로 회전할 수 있도록 컬럼들 사이에 장착되는 조준 장치(2), 및 전자 디스플레이 제어 유닛(18)을 가진다. 디스플레이 제어 유닛(18)은 측량 기기(1)를 제어하고 또한 측정 데이터를 처리, 디스플레이 및 저장하기 위해 알려진 방식으로 설계될 수 있다.
타겟팅 또는 조준 장치(2)는 수평 틸트축(H)을 중심으로 회전할 수 있도록 지지체(17) 위에 배열되고, 그러므로, 목표 물체로 지향시키기 위해 베이스(19)에 대해 수평으로 및 수직으로 선회(swiveling) 및 틸트될 수 있다. 이 경우에, 조준 장치는 적어도 대물 렌즈, 집속 광학계(focusing optical system), 동축 카메라 센서(coaxial camera sensor), 본 발명에 따른 미니 디스플레이 컴포넌트(mini display component), 아이피스(6) 및 특히 공유 조준 장치 하우징에 통합된 그래픽스 처리기(graphics processor)를 갖는 공유 조준 장치 유닛 형태로 되어 있다.
조준 장치(2)는 목표 물체를 겨냥(즉, 타겟 마크의 타겟에 조준 장치(2)의 타겟축을 지향)하고 전자감지(electrosensory) 수단에 의해 토탈 스테이션으로부터 목표 물체까지의 거리를 캡쳐하는 데 사용될 수 있다. 게다가, 베이스(19)에 대한 상측 부분 및 지지체(17)에 대한 조준 장치(2)의 각도 방위(angle orientation)의 전자 감지 캡쳐를 위한 수단이 제공된다. 전자감지 수단에 의해 캡쳐된 이들 측정 데이터는 디스플레이 제어 유닛(18)에 공급되고 그렇게 함으로써 처리되고, 토탈 스테이션에 대한 타겟의 위치가 확인될 수 있어, 디스플레이 제어 유닛(18)에 의해 시각적으로 표시되고 저장된다.
본 발명의 상황에서, 타겟 마크에 의해 규정되는, 목표 물체의 타겟의 미세, 고정밀 타겟팅의 프로세스가 프로그램된 타겟팅 기능의 부분으로서 자동으로 일어나는, 다음과 같은 단계들에 의해 본 발명에 따라 실행될 수 있다:
ｏ 타겟 마크의 카메라 이미지가 촬영되고,
ｏ 타겟 마크 패턴이 특히 이미지 처리에 의해 카메라 이미지에서의 타겟 마크와 매칭되고, 특히 일치하여 만들어지고,
ｏ 타겟팅 디바이스의 방위는, 광학 타겟축(OA)이 고정밀도로 타겟에 지향되도록 카메라 이미지에 매칭되는 타겟 마크 패턴의 확인된 위치에 기초하여 전동 방식(motorized fashion)으로 변경된다.
이 경우에, 도 1에 도시된 측량 기기에 의해 제공되는 본 발명에 따른 자동 미세 타겟팅 기능(automatic fine targeting function)이 또한 이미 앞에서 기술된 신개발품들 및 특정 변형예들에 따라 프로그램된 방식으로 실행될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 측지 측량 기기에서의 타겟팅 디바이스를 위한 광학 설계의 제 1 실시예를 나타낸다. 대물-렌즈 유닛(3) 및 이 대물-렌즈 유닛(3)을 통해 조준될 타겟 또는 물체로부터의 관련 비임이 조준될 타겟 또는 물체로 지향될 필요가 있는 광학 타겟축(OA)을 규정하기 위해 사용된다. 대물-렌즈 유닛(3)은 멀티렌즈 디자인(multilens design)으로 될 수 있다.
화소-정의 해상도(pixel-defined resolution)를 갖는 카메라 센서(4)가 조준될 물체, 타겟 또는 타겟 마크의 카메라 이미지를 획득하기 위해 사용된다.
도 1에 도시된 것과 같은 광학 편향 요소(6)와 콘볼루션될 수 있고 도 2에 도시된 것과 같은 연속의 선형 형상으로 될 수 있는 비임 경로(5)가 대물-렌즈 유닛(3)으로부터 카메라 센서(4)로 연장한다. 광학 편향 요소(6)는 예를 들어 비임 경로(5)에 있는 편향 요소(6)로 라우팅되는 광의 일부, 예컨대 50%가 카메라 센서(4) 위로 지향되고 다른 부분이 관측자를 위한 아이피스 유닛(7)으로 타겟축의 방향으로 추가로 전달할 수 있기 때문에 비임 분할기 또는 부분 반사 미러 형태로 될 수 있다. 대물-렌즈 유닛(3)에 의해 캡쳐되는 광의 전달 방향에서, 정렬 또는 배향 보조기구(8), 예를 들어 십자선들이 아이피스의 정면에 배열될 수 있다. 더욱이, 대물-렌즈 유닛(3)과 광학 편향 요소(6) 사이의 비임 경로는 대물-렌즈 유닛(3)에 의해 캡쳐된 광에 대한 집속 위치를 변경하기 위해, 집속 요소(focusing element; 9)를 포함할 수 있고, 이 집속 요소의 위치결정은 축(OA)을 따라 변경될 수 있다. 집속 요소(9)는 멀티렌즈 형태로 될 수 있다. 유리하게는, 집속 요소(9)는 대물-렌즈 유닛(3)에 실질적으로 평행한 비임 경로를 이용하여 멀리 떨어져서 배열된 물체들로부터의 이미지 획득을 위해 안정하고, 정밀하게 재생 가능한 위치결정이 제공된다.
선택적으로, 배열에는 전자광학 거리 측정을 위한 수단이 추가적으로 갖추어질 수 있다. 이를 위해, 도 1에 도시된 것과 같이, 측정 방사원(measurement radiation source; 10)(예컨대 인간의 눈에 보일 수 있는, 근자외선 스펙트럼 범위에서 방출하는)을 사용하는 것이 가능하고, 이 측정 방사원으로부터의 측정 방사선은 광학 편향 요소(11), 예를 들어 거울에 의해 추가의 광학 편향 요소(12), 예를 들어 광원(10)의 스펙트럼 범위에서 반사시키고 스펙트럼 범위의 나머지로, 거기로부터 대물-렌즈 유닛(3)을 통해 조준될 타겟 마크로 전달하는 다이크로익 비임 분할기 위로 편향된다. 본 발명에 따른 측지 측량 기기의 타겟팅 디바이스를 위한 광학 설계의 이러한 선택적 실시예에 있어서, 대물-렌즈 유닛(3)에 의해 캡쳐되고, 타겟으로부터 확산하여 또는 지향하여 반사되고, 광원(10)의 파장을 가지는 광의 일부는 편향 요소(12)를 통과하고, 광원(10)의 방출 파장으로부터 광을 반사하는 형태로 되어 있는 다이크로익 출력 비임 커플러(13)로 추가로 전파하고 광을 스펙트럼 범위의 나머지로부터 전달한다. 다이크로익 출력 비임 커플러(13)에 의해 반사된 측정 광은 전자광학 거리 측정을 위해 편향 요소를 통해 편향기(42)로 지향된다. 예로써, 광원(10)은 펄싱될(pulsed) 수 있고 거리 측정은 펄스 전파 시간들 또는 방사 및 반사된 광 사이의 위상차들을 결정하여 알려진 방식으로 일어날 수 있다.
종래 기술로부터 알려지고 설명의 도입 부분에서 상세히 설명된 것과 같이, 본 발명에 따른 측량 기기는 또한 타겟들로서의 역반사기들과 함께 사용하기 위해 설계된 ATR 미세 타겟 조준 기능을 가질 수 있고, 이를 위해, 타겟팅 디바이스는 이러한 목적을 위해 설계된 구성요소들(예컨대 ATR 광원 및 ATR 검출기, 및 또한 적절한 비임-안내 광학 요소들)을 추가로 포함할 수 있다(이들은 본 발명의 핵심의 단순한 이해를 돕기 위해 도시되지 않았다).
대안으로서, 본 발명에 따른 측지 측량 기기의 타겟팅 디바이스를 위한 광학 설계의 제 2 실시예가 도 2에 도시된다. 본질적으로, 이러한 배열은 카메라 센서(4)까지의 비임 경로(5)가 광학 편향 요소(3)에 의해 콘볼루션되지 않고, 오히려 카메라 센서(4)가 광학 타겟축(OA) 위에 배열되는 점이 도 1에 도시된 구성과 다르다. 광학 타겟축(OA)에 따른 대물-렌즈 유닛으로부터의 비임 경로는 이러한 배열에서 카메라 센서(4)로 종결된다. 도 2는 카메라 센서(4)가 평가 수단(50)에 연결된 것을 나타낸다. 이들 평가 수단(50)은, 가능하게는 마치 관측자가 아이피스(7)를 통해 관찰된 물체, 타겟 또는 타겟 패턴의 "망원경 묘사(telescope depiction)"를 보고 있었던 것과 같은 인상이 관측자에게 제공되도록 가능하게는 중첩된 타겟 마크 패턴들을 갖는 카메라 센서로부터 현재 획득된 이미지를 디스플레이(20)로 출력할 수 있다.
도 3에 도시된 배열은 추가적으로 제 2 대물-렌즈 유닛(31) 및 오버뷰 이미지를 획득하기 위한 오버뷰 검출기(overview detector; 41)를 포함한다. 바람직하게는, 오버뷰 검출기(41)는 마찬가지로 평가 수단(50)(도 2에 나타내지 않음)에 연결된다. 타겟팅 디바이스의 - 다중 확대 효과(예컨대, 30x 줌)를 가지는 - 대물 렌즈(3)보다 낮은 레벨에 있는 온-축 카메라(4)와는 대조적으로, 대물-렌즈 유닛(31)은 이 경우에 확대율(magnification factor)이 없거나 단지 매우 작은 확대율이 유도되고, 그러므로 오버뷰 카메라(41)가 상당히 넓은 가시 범위를 다루는 형태로 될 수 있다.
도 2에 도시된 배열에는 또한 오버뷰 이미지를 회득하기 위한 이와 같은 장치가 갖추어질 수 있다.
자동화 타겟팅 프로세스를 지원/개발하기 위해, 본 발명은 이 경우에, 미세 타겟팅 전에 실행되는, 자동의 거친 타겟 조준 기능의 추가의 설비를 포함할 수 있다. 이러한 기능은 타겟 마크가 온-축 카메라의 상대적으로 좁은 가시 범위에 아직 있지 않을 때 특히 사용될 수 있다. 이 경우에, 오버뷰 이미지는 비교적 훨씬 넓은 가시 범위를 가지는 오버뷰 카메라(41)에 의해 타겟 마크가 촬영될 수 있고 오버뷰 이미지의 이미지 처리는 거친, 자동 동력화 방식으로 타겟 마크로 타겟팅 디바이스를 지향시키기 위해 이용될 수 있다.
특히, 본 발명에 따라 미세 타겟 조준 기능의 부분으로서 또한 실행되는 유사한 절차가 이것을 위해 일어날 수 있다. 즉, 오버뷰 이미지가 선택적인 거친 타겟 조준 기능의 부분으로서 취해지면(taken), 사용되는 알려진 타겟 마크를 위해 저장된 타겟 마크 템플릿은 오버뷰 이미지에서 취해진 타겟 마크에 매칭될 수 있고, 이후 오버뷰 이미지에서의(템플릿의 매칭된 상태에서의) 타겟 마크 템플릿의 위치가 거친 지향을 위해 전동 방식으로 타겟 마크로 이러한 위치에 기초하여 자동으로 타겟팅 디바이스를 이동시키기 위한 베이스로서 취해질 수 있다. 이 경우에, 거친 타겟팅은 타겟 마크가 타겟팅 디바이스의 거친 지향의 이와 같은 성능을 추종하는 온-축 카메라(4)의 가시 범위에 위치되는 적어도 이와 같은 정밀도로 일어나야 한다. 다음에, 미세 타겟팅이 자동화된 방식으로 일어날 수 있고, 특히, 거친 및 미세 타겟팅 절차들이 이 경우에 단일 사용자 명령의 개시 하에서 바로 연속하여 자동으로(즉, 자동으로 서로의 뒤에서) 일어날 수 있다.
더욱이, 도 3에 도시된 실시예는 또한 역반사기들을 위해 설계되는 ATR 미세 타겟 조준 기능을 제공하는, 종래 기술로부터 알려진 적절한 구성요소들(예컨대 ATR 광원 및 ATR 검출기, 및 가능하게는 대응한 비임-안내 광학 요소들)을 추가로 가질 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
도 4 내지 6은, 이들 실시예들에 있어서, 관련 타겟 패턴을 위한 네거티브 또는 상보형 이미지 형태로 되어 있는, 타겟 패턴들(각각의 경우에 우측 상의) 및 타겟 마크 패턴들로서 이들 위해 저장된 타겟 마크 템플릿들(좌측 상의)의 다양한 가능한 실시예들을 나타낸다. 원하는 바에 따라 확대 및 증가될 수 있는 단지 전형적인 실시예들임이 명백하다. 만약 명백하게 식별 가능한 타겟, 예컨대 십자가에서의 교차점은 타겟 마크 위에 표시되고 이러한 타겟을 표시하는 주요 지점이 관련 저장된 타겟 마크 패턴에 미리 규정된다면 유리하다.
도 4 내지 도 6에 단지 예로써 나타낸 변형예들은 당연히 예를 들어 US 2009/0148037에 기재된 것과 같이, 적절한 타겟 마크들의 설계를 위해 종래 기술로부터 알려진 양상들을 이용하여 이 경우 개조될 수 있다.
이하의 도면들은 타겟 마크의 취해진 이미지를 저장된 타겟 마크 패턴에 매칭하고 이어서 광학 타겟축이 타겟으로 지향될 때까지 타겟팅 장치의 방위를 변경하는 처리를 설명한다.
도 7a는 지형(terrain)에 위치된 타겟 마크의 취해진 이미지를 나타낸다. 이미지의 중심에 있는 십자선들은 타겟팅 장치의 순간 방위를 나타낸다.
도 7b는 중심에 있는 십자형 기호에 의해 표시되는 주요 지점를 갖는, 타겟 마크 템플릿 형태의 관련된 타겟 마크 패턴을 나타낸다. 이어서, 도 7c에 표시된 것과 같이, 카메라 이미지가 중첩되도록 의도된 타겟 마크 패턴의 크기는 타겟 마크의 현재의 이미지의 크기로 스케일링되고, 스케일링된 타겟 마크 패턴은 카메라 이미지(도 7d)에서 타겟 마크의 묘사와 정렬된다. 이러한 예에서, 타겟 마크는 지지하는 수직 플럼 로드(supporting vertical plumb rod)에 의해 규정된 축을 중심으로 수평으로 회전되기보다는, 정면도에 대응하는, 측지 측량 기기의 방향에서 매우 정밀하게 지향되는 데, 그 이유는 타겟 패턴 및 타겟 마크의 이미지가 정확하게 정렬될 수 있기 때문이다. 카메라 이미지에 있는 십자선들의 변경되지 않은 위치에서, 방위가 그때까지 변경되지 않은 것을 알 수 있다. 도 7e 및 도 7f는 타겟팅 디바이스의 방향이 십자선들을 타겟 마크 패턴에서의 주요 지점과 정렬시킨 다음 광학 타겟축을 고정밀도로 타겟 마크 상의 타겟에 지향시켜 어떻게 나중에(전동 방식으로) 변경되는지를 나타낸다. 본 발명에 따른 측지 측량 기기의 각도 측정 기능은 전체 프로세스 중 고정밀도로 타겟축의 방위를 측정하는 데 이용된다.
도 8a 내지 도 8e는 어떻게 타겟 마크 패턴 및 타겟 마크의 카메라 이미지의 매칭 중 수평축을 중심으로 한 타겟 마크의 회전이 보상되고 타겟 마크의 수평 방위가 결정될 수 있는지를 설명한다.
도 8a는 원형 타겟 마크의 정면도를 도시하고, 도 8c는 이 정면도에 대응하는 관련된 타겟 마크 패턴을 나타낸다. 패턴들은 이들의 기하학적 중심들에 관하여 점 대칭을 가지며, 흑색 및 백색 "바들(bars)"은 등길이로 되어 있다. 사이에 위치된 세그먼트들의 영역 컨텐트들은 같은 크기로 되어 있다.
도 8b는 마치 타겟 마크가 회전하는 경우에 관측자에 대해(타겟 마크가 필드에서 수직으로 설정되는 경우 수직축에 대해) 자신을 제공하는 것과 같은 타겟 마크의 그림을 나타내고, 즉 타겟 마크의 좌측 반부(half)는 우측 반부보다 관측자에 더 가까이 위치되고, 타겟 마크의 좌측 반부는 우측 반부보다 관측자에 더 가까이 위치되고, 그러므로 바 부분들 및 면적 세그멘트들이 더 가까우면 가까울 수록 후방의 것들보다 더 큰 것처림 보인다. 이 경우에, 가정된 상황은 상대 치수들에서 추가의 왜곡들을 초래할 수 있는 필드에서 수평축에 대한 회전 또는 틸팅이 없다는 것이다. 특히 또한 "왜곡되지 않은(undistorted)", 즉 비회전 상태(이 예에서는 1:1)에서의 상대비들과 비교하여, "전방(front)" 및 "후방(rear)" 구성요소들의 - "전방(front)" 및 "후방(rear)"의 - 길이 및 면적 치수들의 몫들(quotient)로부터 - 간단한, 알려진 기하학적 고려사항들 및 그들에 기초한 계산들에 의해 정면도에 따라 방위로부터 편차들을 결정하는 것이 가능하다. 고정밀도로 각도에 기초하여 타겟 마크의 정면도에 따라 이와 같은 편차를 결정하기 위해, 타겟 마크 패턴은 가상축을 중심으로 회전되고, 이들의 관련 라인 및 면적 치수들은 타겟 마크의 이미지(도 8e 참조)와 완전히 정렬될 수 있을 때까지 정확하게 알려진 그리고 계산 가능한 방식으로(도 8d) 참조) 변한다. 전부 유사한 방식으로, 고정밀도로, 수평축에 대한 회전 또는 틸팅, 또는 양축들에 대한 회전들의 혼합 또는 중첩을 고려하고, 정량적으로 결정하는 것이 또한 가능하다.
도 9a 내지 도 9e는 "회전되지않은(unrotated)" 상태에서 정사각형인 타겟 마크를 갖는 유사한 전형적인 실시예를 나타내고, 여기서는 추가로 또한 타겟 마크와 같은 거리에서 물체들의 길이 치수들을 용이하게 결정하는 것이 가능하다.
도 9a는 정면도와 비교하여 수직축을 중심으로 회전되는 타겟 마크를 나타내고, 상기 타겟 마크는 알려진 길이의 플럼 로드 상에 장착되고 타겟과 플럼 로드의 하단 사이의 알려진 거리를 갖는다.
도 9b는 주요 지점이 상기 타겟 마크 패턴의 기하학적 중심에 표시되어 있는, 타겟 마크 패턴 데이터베이스로부터 검색된 적절한 타겟 마크 패턴을 나타낸다.
도 9c는 타겟 마크 패턴을 나중에 타겟 마크의 현재의 이미지와 정렬시킬 수 있게 하기 위해 타겟 마크 패턴의 프리젠테이션이 어떻게 축소되는지를 설명한다. 축소된 타겟 마크 패턴은 타겟 마크의 현재의 이미지가 그것 위로 일치하여 중첩하도록 이후 다시 가상축을 중심으로 회전된다. 최후의 단계는, 도 6e와 관련하여 앞서 설명된 것과 같이, 십자선들을 타겟 마크 패턴의 주요 지점과 정렬시키고 따라서 광학 타겟축을 고정밀도로 타겟 마크 상의 타겟으로 지향시켜 타겟팅 디바이스의 방위를 변경하는 것일 수 있다. 타겟 마크 상의 타겟과 플럼 로드의 하단 사이의 알려진 거리로 스케일링함으로써, 관측자로부터 동일한 거리에 위치되어 있는 물체들의 치수들을 결정하는 것이 가능하다.
이들 제시된 도면들은 단지 가능한 전형적인 실시예들을 개략적으로 나타내는 것임은 말할 것도 없다. 다양한 접근방법들이 마찬가지로 서로 그리고 종래 기술로부터의 방법들과 결합될 수 있다.
본 발명의 상황 내에서, 용어 "측지 측량 기기(geodetic surveying appliance)"는 항상 공간 기준을 갖는 데이터를 측정하거나 검사하기 위한 장치들, 특히 세오돌라이트 또는 토탈 스테이션을 가지는 특정 기기를 의미하는 일반화된 방식으로 이해되도록 의도된다. 특히, 이것은 타겟 마크에 의해 표시된 타겟 또는 측정 포인트와 관련하여 거리 및/또는 방향 또는 각도들의 측정과 관련이 있다. 그러나, 더욱이, 상보형 측정들(complementary measurements) 또는 데이터 기록들을 위해 사용될 수 있는, 제공된 추가의 장치들, 예컨대 위성-지원 위치 발견(예를 들어 GPS, GLONASS 또는 GALILEO)을 위한 구성요소들이 있을 수 있다..

Claims (13)

  1. 위치를 발견하기 위해 설계되는 외부 형상(external form)을 갖는 알려진 타겟 마크에 의해 공간에서 고정밀도로 표시되는 타겟의 위치를 발견하기 위한 측지 측량 기기(1), 특히 세오돌라이트(theodolite) 또는 토탈 스테이션으로서,
    - 타겟팅 디바이스, 특히 망원 조준기로서, 상기 타겟팅 디바이스는 측량 기기의 방위를 변경하기 위해 상기 측량 기기의 베이스(base)에 대해 전동 방식(motorized fashion)으로 선회할 수 있고, 적어도
    o 광학 타겟축(OA)을 규정하는 대물-렌즈 유닛(3), 및
    o 조준된 상기 타겟 마크의 카메라 이미지를 획득하기 위한 카메라 센서를 가지는, 상기 타겟팅 디바이스,
    - 상기 타겟축의 방위의 고정밀 캡쳐를 위한 각도-측정 기능, 및
    - 이미지 처리, 데이터 저장 및 상기 타겟팅 디바이스의 상기 방위의 제어를 위한 평가 수단(50)을 가지는, 측지 측량 기기에 있어서,
    - 타겟 마크 패턴은 상기 알려진 타겟 마크의 상기 외부 형상에 대응하고, 상기 타겟 마크 패턴에서의 주요 지점은 상기 타겟을 표시하는 것으로서 정의되고,
    - 상기 평가 수단(50)은,
    o 상기 타겟 마크의 카메라 이미지가 촬영되는 단계,
    o 상기 타겟 마크 패턴은 이미지 처리에 의해 상기 카메라 이미지에서의 상기 타겟 마크와 매칭되고, 특히 일치되는 단계,
    o 상기 타겟팅 디바이스의 상기 방위는 상기 광학 타겟축(OA)이 상기 타겟에 대해 고정밀도로 지향되도록 상기 타겟 마크 패턴의 상기 매칭된 상태에서 상기 카메라 이미지에서의 상기 주요 지점의 위치에 기초하여 전동 방식으로 변경되는 단계,
    의 수행에 의해 기능의 시작이 자동으로 추종되도록 자동 타겟 조준 기능을 실행하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는, 측지 측량 기기(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타겟에 대한 상기 광학 타겟축의 고정밀 방위의 확정(high-precision orientation)이 반복적으로 실행되는 이미지를 촬영하고, 매칭하고, 변경하는 상기 단계들에 의해 달성되도록 상기 평가 수단은 상기 자동 타겟 조준 기능을 실행하도록 설계되고, 상기 고정밀 방위 확정은 수렴(convergence)에 의해 반복적으로 실행되는 것을 특징으로 하는, 측지 측량 기기(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 평가 수단은,
    - 상기 매칭 단계는 상기 카메라 이미지에서의 상기 주요 지점의 상기 위치의 결정 및 상기 카메라 이미지에서의 타겟축 위치로부터의 이러한 위치의 편차의 결정에 의해 추종되고, 타겟축 위치는 상기 타겟축이 겨낭하는 상기 카메라 이미지에서의 상기 포인트에 대응하고,
    - 상기 타겟팅 디바이스의 상기 방위는 상기 주요 지점의 상기 위치 및 상기 타겟축 위치가 일치하도록 반복적으로 변경되도록,
    상기 자동 타겟 조준 기능을 실행하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는, 측지 측량 기기(1).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 평가 수단은, 상기 카메라 이미지에서의 상기 주요 지점의 상기 위치가 부화소 범위(subpixel range)에서, 즉 상기 카메라 센서의 화소-정의 해상도보다 높은 정밀도로 결정되도록 상기 자동 타겟 조준 기능을 실행하기 위해 설계되고, 상기 주요 지점의 상기 위치 및 타겟축 위치가 부화소 범위에서, 즉 상기 카메라 센서의 상기 화소-정의 해상도보다 높은 정밀도와 일치하도록 상기 타겟팅 디바이스의 상기 방위가 변경되는 것을 특징으로 하는, 측지 측량 기기(1).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    저장된 상기 타겟 마크 패턴은 타겟 마크 템플릿(target mark template)인 것을 특징으로 하는, 측지 측량 기기(1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각이 고정밀도로 타겟을 규정하는 상이한 타겟 마크들의 세트가 알려져 있고, 타겟 마크들 각각에 대해, 상기 평가 수단에 있는 타겟 마크 패턴 데이터베이스는 대응하는 타겟 마크 패턴들을 저장하고, 특히 상기 측량 기기의 상기 사용자는 사용된 상기 각각의 타겟 마크를 선택하고 상기 타겟 마크 패턴 데이터베이스로부터 상기 타겟 조준 기능을 위한 상기 대응하는 타겟 마크 패턴을 호출하는(call up) 것을 특징으로 하는, 측지 측량 기기(1).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평가 수단은, 상기 매칭 단계가 상기 타겟 마크까지의 알려진, 추정 및/또는 적어도 대략 결정된 거리에 기초하여, 특히 상기 대물-렌즈 유닛과 상기 카메라 센서 사이의 상기 비임 경로에 배열된 상기 타겟팅 디바이스의 집속 요소(focusing element)의 현재의 초점 위치에 기초하여 실행되는, 매칭될 상기 타겟 마크 패턴의 스케일링이 선행되도록, 상기 자동 타겟 조준 기능을 실행하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는, 측지 측량 기기(1).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평가 수단은, 상기 매칭이 상기 타겟 마크까지의 거리를 결정하기 위해 상기 카메라 이미지에서의 상기 타겟 마크와 매칭되는 상기 타겟 마크 패턴의 스케일링의 사용에 의해 추종되도록 상기 자동 타겟 조준 기능을 실행하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는, 측지 측량 기기(1).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평가 수단은, 상기 매칭 단계가 공간에서의 상기 타겟 마크의 알려진, 추정 및/또는 적어도 대략 결정된 방위에 기초하여 실행되는, 매칭될 상기 타겟 마크 패턴의 조정, 특히 회전 및/또는 왜곡이 선행되도록 상기 자동 타겟 조준 기능을 실행하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는, 측지 측량 기기(1).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평가 수단은, 상기 매칭이 공간에서 상기 타겟 마크의 방위를 결정하기 위해 상기 카메라 이미지에서의 타겟 마크에 매칭되는 상기 타겟 마크 패턴의 회전 및/또는 왜곡의 사용에 의해 추종되고, 특히 상기 타겟 마크의 수평 방위 및 경사가 결정되도록 상기 자동 타겟 조준 기능을 실행하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는, 측지 측량 기기(1).
  11. 측지 측량 시스템(1)에 있어서, 적어도
    - 타겟의 상기 위치를 발견하기 위한 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 청구된 측지 측량 기기, 및
    - 상기 타겟이 상기 타겟 마크에 의해 공간에서 고정밀도로 표시되도록 설계되는 외부 형상을 갖는 알려진 타겟 마크를 포함하는, 측지 측량 시스템.
  12. 측지 측량 기기를 이용하여, 위치를 발견하기 위해 설계되는 외부 형상을 갖는 알려진 타겟 마크에 의해 공간에서 고정밀도로 표시되는 타겟의 위치를 측지 정밀도로 발견하기 위한 방법으로서, 상기 측지 측량 기기(1)는,
    - 타겟팅 디바이스, 특히 망원 조준기로서, 상기 타겟팅 디바이스는 측량 기기의 방위를 변경하기 위해 상기 측량 기기의 베이스에 대해 전동 방식으로 선회할 수 있고, 적어도
    o 광학 타겟축(OA)을 규정하는 대물-렌즈 유닛(3), 및
    o 조준된 상기 타겟 마크의 카메라 이미지를 획득하기 위한 카메라 센서를 가지는, 상기 타겟팅 디바이스,
    - 상기 타겟축의 방위의 고정밀 캡쳐를 위한 각도-측정 기능, 및
    - 이미지 처리, 데이터 저장 및 상기 타겟팅 디바이스의 상기 방위의 제어를 위한 평가 수단(50)을 가지는, 타겟의 위치를 발견하기 위한 방법에 있어서,
    상기 타겟 마크에 의해 표시되는 상기 타겟의 상기 고정밀 타겟팅은, 특히 상기 평가 유닛(50)의 상기 자동 제어 하에서,
    - 상기 타겟 마크의 카메라 이미지가 촬영되는 단계,
    - 상기 알려진 타겟 마크의 상기 외부 형상에 대응하고 주요 포인트가 상기 타겟을 나타내는 것으로서 정의되는 타겟 마크 패턴은 이미지 처리에 의해 촬영된 상기 카메라 이미지에서의 상기 타겟 마크와 매칭되고, 특히 일치되는 단계, 및
    - 상기 타겟팅 디바이스의 상기 방위는 상기 광학 타겟축(OA)이 상기 타겟에 대해 고정밀도로 지향되도록 상기 타겟 마크 패턴의 상기 매칭된 상태에서 상기 카메라 이미지에서의 상기 주요 지점의 위치에 기초하여 전동 방식으로 변경되는 단계,
    가 실행되어 달성되는 것을 특징으로 하는, 타겟의 위치를 발견하기 위한 방법.
  13. 특히 상기 프로그램이 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 청구된 측지 측량 기기(1)를 위한 평가 수단(50) 형태의 전자 데이터 처리 유닛(16) 상에서 실행될 때, 타겟 마크에 의해 표시되는 타겟의 고정밀 타겟팅을 달성하기 위해 실행되는 청구항 12에 청구된 상기 방법의 상기 단계들을 수행하기 위해 기계-판독 가능한 저장 매체 위에 저장되는 프로그램 코드를 가지는 컴퓨터 프로그램 제품.
KR1020137002735A 2010-07-07 2011-07-07 자동 고정밀 타겟 포인트 조준 기능을 가진 측지 측량 장치 KR101498149B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10168771.3 2010-07-07
EP10168771A EP2405236B1 (de) 2010-07-07 2010-07-07 Geodätisches Vermessungsgerät mit automatischer hochpräziser Zielpunkt-Anzielfunktionalität
PCT/EP2011/061498 WO2012004341A1 (de) 2010-07-07 2011-07-07 Geodätisches vermessungsgerät mit automatischer hochpräziser zielpunkt-anzielfunktionalität

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130033439A true KR20130033439A (ko) 2013-04-03
KR101498149B1 KR101498149B1 (ko) 2015-03-04

Family

ID=43029358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137002735A KR101498149B1 (ko) 2010-07-07 2011-07-07 자동 고정밀 타겟 포인트 조준 기능을 가진 측지 측량 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9846035B2 (ko)
EP (2) EP2405236B1 (ko)
KR (1) KR101498149B1 (ko)
CN (1) CN102985787B (ko)
AU (1) AU2011275723B2 (ko)
BR (1) BR112013000427A2 (ko)
CA (1) CA2802003C (ko)
WO (1) WO2012004341A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102035245B1 (ko) * 2018-07-23 2019-11-08 아주대학교산학협력단 타겟 마커 위치 추정 장치 및 방법
KR102453217B1 (ko) 2022-08-11 2022-10-12 (주)글로벌시스템스 파노라마 영상을 이용한 다중 감시 표적 저장 및 탐색 기능을 갖는 감시 운용 및 통제 시스템
KR102492935B1 (ko) * 2022-08-23 2023-01-30 천지지에스티(주) Rtk 제어측량을 통해 실시간으로 고정밀 측량 데이터를 확보할 수 있는 측지측량시스템
KR102528733B1 (ko) 2022-08-11 2023-05-04 (주)글로벌시스템스 영상감시장치 광학계의 광학 메커니즘 정렬용 테스트 지그 장치 및 휴대형 테스트 장치

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011051319A1 (de) * 2009-10-29 2011-05-05 Leica Geosystems Ag Anzieleinrichtung, insbesondere ziel-fernrohr, für ein geodätisches messgerät und optische objektiveinheit-baugruppe für eine ebensolche anzieleinrichtung
EP2405236B1 (de) * 2010-07-07 2012-10-31 Leica Geosystems AG Geodätisches Vermessungsgerät mit automatischer hochpräziser Zielpunkt-Anzielfunktionalität
WO2012081995A1 (en) * 2010-12-13 2012-06-21 Surveylab Group Limited Mobile measurement devices, instruments and methods
EP2477000A1 (de) 2011-01-14 2012-07-18 Leica Geosystems AG Vermessungsgerät mit einer automatischen Darstellungswechsel-Funktionalität
EP2543960A1 (de) 2011-07-05 2013-01-09 Hexagon Technology Center GmbH Verfahren zum Bereitstellen von Zielpunktkandidaten zur Auswahl eines Zielpunkts
EP2551636A1 (de) * 2011-07-25 2013-01-30 Leica Geosystems AG Berührungslos bedienbare Vermessungsvorrichtung und Steuerverfahren für eine solche
EP2557391A1 (de) 2011-08-12 2013-02-13 Leica Geosystems AG Messgerät zur Bestimmung der räumlichen Lage eines Messhilfsinstruments
EP2570769A1 (de) 2011-09-13 2013-03-20 Hexagon Technology Center GmbH Geodätisches Vermessungssystem und Verfahren mit multipler Zielverfolgungsfunktionalität
US9222771B2 (en) 2011-10-17 2015-12-29 Kla-Tencor Corp. Acquisition of information for a construction site
JP6118518B2 (ja) * 2012-07-26 2017-04-19 株式会社ニコン・トリンブル 測量装置及びプログラム
US20140267772A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Novatel Inc. Robotic total station with image-based target re-acquisition
EP2787323A1 (de) * 2013-04-05 2014-10-08 Leica Geosystems AG Vermessungsgerät mit Funktion zur Kalibrierung einer Anzeige-Bildposition eines elektronischen Fadenkreuzes
JP6059067B2 (ja) * 2013-04-11 2017-01-11 株式会社トプコン 測量システム
EP2821750A1 (de) 2013-07-04 2015-01-07 Hexagon Technology Center GmbH Positionsbestimmungsverfahren für ein Vermessungsgerät und ebensolches Vermessungsgerät
EP2835613B1 (de) * 2013-08-08 2019-01-16 Hexagon Technology Center GmbH Geodätisches Vermessungsgerät mit Mikrolinsenarray
JP6253932B2 (ja) * 2013-09-17 2017-12-27 株式会社トプコン 方向検出装置及び測量システム
US9518822B2 (en) * 2013-09-24 2016-12-13 Trimble Navigation Limited Surveying and target tracking by a network of survey devices
JP6211876B2 (ja) * 2013-10-01 2017-10-11 株式会社トプコン 測定方法及び測定装置
US8885916B1 (en) * 2014-03-28 2014-11-11 State Farm Mutual Automobile Insurance Company System and method for automatically measuring the dimensions of and identifying the type of exterior siding
US9904928B1 (en) 2014-07-11 2018-02-27 State Farm Mutual Automobile Insurance Company Method and system for comparing automatically determined crash information to historical collision data to detect fraud
EP2998698B1 (de) * 2014-09-17 2017-02-01 Leica Geosystems AG Vermessungsgerät mit Funktion zur Kalibrierung distanzabhängig einzustellender Fokussieroptikpositionen
JP6506531B2 (ja) * 2014-10-24 2019-04-24 株式会社ニコン・トリンブル 測量機及びプログラム
CN104570580B (zh) * 2015-01-27 2017-03-15 北京空间机电研究所 一种空间分布式相机视轴夹角测试方法
EP3064898B1 (de) 2015-03-04 2019-12-18 Leica Geosystems AG Vermessungsgerät mit Feinanzielungs- bzw. Zielverfolgungsfunktionalität
US10755357B1 (en) 2015-07-17 2020-08-25 State Farm Mutual Automobile Insurance Company Aerial imaging for insurance purposes
GB2542762B (en) * 2015-09-21 2018-11-21 Imetrum Ltd Measuring device and method
EP3199913B1 (de) 2016-01-28 2019-04-03 Leica Geosystems AG Vorrichtung zum automatischen auffinden eines beweglichen geodätischen zielobjekts
JP6770876B2 (ja) * 2016-11-15 2020-10-21 株式会社トプコン 測量機
US10563980B2 (en) * 2016-12-23 2020-02-18 Topcon Positioning Systems, Inc. Enhanced remote surveying systems and methods
JP6672487B2 (ja) * 2017-01-31 2020-03-25 三井住友建設株式会社 測量用マーカ、及び測量システム
CN110325821B (zh) * 2017-02-14 2021-12-07 天宝公司 利用时间同步的大地测量
EP3642564B1 (en) * 2017-06-21 2022-08-03 Trimble AB Method, processing unit and surveying instrument for improved tracking of a target
CN107421515A (zh) * 2017-06-28 2017-12-01 中国科学院光电研究院 一种多功能几何量精密智能测量装置及方法
EP3441788A1 (en) * 2017-08-08 2019-02-13 Koninklijke Philips N.V. Apparatus and method for generating a representation of a scene
CN107870445B (zh) * 2017-10-27 2019-08-02 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于相机成像的光轴对准装置及光轴对准方法
EP3614173A1 (en) 2018-08-20 2020-02-26 Leica Geosystems AG Surveying device with automatic training of locked object or person for camera based target tracking
US20210372768A1 (en) * 2018-10-31 2021-12-02 Leica Geosystems Ag Surveying system and auxiliary measuring device
EP4242586A3 (en) * 2019-01-03 2023-11-22 Leica Geosystems AG Measuring system
CN110017825B (zh) * 2019-04-03 2023-11-24 北京城建勘测设计研究院有限责任公司 一种双面觇牌
CN110657790B (zh) * 2019-10-04 2021-08-03 中国人民解放军63850部队 一种利用全站仪测量立靶坐标的方法
JP6693616B1 (ja) * 2019-12-11 2020-05-13 計測技研株式会社 測量システム及び測量方法
EP3835722A1 (de) * 2019-12-13 2021-06-16 Leica Geosystems AG Einspiegelungsvorrichtung
RU2740686C1 (ru) * 2020-02-04 2021-01-19 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации Способ определения координат точек объекта
CN112033357B (zh) * 2020-09-08 2022-09-23 重庆交通大学 用于三角高程测量的免整平多棱镜测量装置及测量方法
DE102021120871B4 (de) * 2021-08-11 2023-02-23 Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung und Verfahren zur Justierung einer Achse
WO2023192617A1 (en) * 2022-03-31 2023-10-05 Musco Corporation Apparatus, method, and system for fine tuning of capture devices

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0914965A (ja) 1995-06-27 1997-01-17 Nikon Corp 測量用ターゲット
DE19528465C2 (de) * 1995-08-03 2000-07-06 Leica Geosystems Ag Verfahren und Vorrichtung zur schnellen Erfassung der Lage einer Zielmarke
DE19710722C2 (de) 1996-03-15 2003-06-05 Pentax Corp Automatische Fokussiereinrichtung für ein Fernrohr
JPH1047959A (ja) 1996-08-07 1998-02-20 Komatsu Ltd 自動視準方法および自動視準装置
DE19748999C2 (de) 1997-11-06 2002-11-07 Daimler Chrysler Ag Magnetventilgesteuerter Injektor für ein Speichersystem einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine
JP3174551B2 (ja) 1998-06-11 2001-06-11 旭光学工業株式会社 焦点調節レンズ位置検出装置
JP3500077B2 (ja) 1998-10-14 2004-02-23 ペンタックス株式会社 視準望遠鏡の自動焦点調節機構
DE19922341C2 (de) * 1999-05-14 2002-08-29 Zsp Geodaetische Sys Gmbh Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung der räumlichen Koordinaten mindestens eines Objektpunktes
DE19934931C1 (de) * 1999-07-26 2000-12-28 Zeiss Carl Jena Gmbh Einrichtung zur Horizontal- und Vertikaleinstellung an geodätischen Geräten
ATE219575T1 (de) 1999-08-31 2002-07-15 Leica Geosystems Ag Tachymeter-fernrohr
AU1599801A (en) * 1999-11-12 2001-06-06 Brian S. Armstrong Robust landmarks for machine vision and methods for detecting same
DE10066379B4 (de) * 2000-05-20 2008-07-10 Trimble Jena Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Realisierung eines Informations- und Datenflusses für geodätische Geräte
JP2002131054A (ja) * 2000-10-26 2002-05-09 Shimizu Corp 自動測量方法
JP3626141B2 (ja) * 2001-08-10 2005-03-02 株式会社ソキア 撮像装置を備えた自動視準測量機
EP1515152A1 (de) * 2003-09-12 2005-03-16 Leica Geosystems AG Verfahren zur Richtungsbestimmung zu einem zu vermessenden Objekt
DE10349405A1 (de) 2003-10-21 2005-05-25 Austriamicrosystems Ag Aktive Schutzschaltungsanordnung
JP4403546B2 (ja) * 2004-06-09 2010-01-27 清水建設株式会社 自動測量システム
EP1619468A1 (de) * 2004-07-22 2006-01-25 Leica Geosystems AG Geodätisches Messgerät mit Piezo-Antrieb
EP1659417A1 (de) 2004-11-19 2006-05-24 Leica Geosystems AG Verfahren zur Bestimmung der Ausrichtung eines Ausrichtungsindikators
EP1662278A1 (de) 2004-11-27 2006-05-31 Leica Geosystems AG Plankonvex- oder Plankonkavlinse mit damit verbundenem Umlenkmittel
EP1681533A1 (de) * 2005-01-14 2006-07-19 Leica Geosystems AG Verfahren und geodätisches Gerät zur Vermessung wenigstens eines Zieles
EP1686350A1 (de) 2005-01-26 2006-08-02 Leica Geosystems AG Modular erweiterbare geodätische Totalstation
US20080018880A1 (en) 2006-07-03 2008-01-24 Pentax Industrial Instruments Co., Ltd. Surveying apparatus
JP5028164B2 (ja) * 2006-07-03 2012-09-19 タイワン インスツルメント カンパニー リミテッド 測量機
JP2008014658A (ja) 2006-07-03 2008-01-24 Pentax Industrial Instruments Co Ltd 測量機
JP2008014653A (ja) 2006-07-03 2008-01-24 Pentax Industrial Instruments Co Ltd 測量機
JP5207719B2 (ja) 2007-12-05 2013-06-12 株式会社トプコン カラーコード付き標識、カラーコード抽出手段及び三次元計測システム
US8978440B2 (en) * 2008-02-29 2015-03-17 Trimble Ab Automated calibration of a surveying instrument
WO2009109202A1 (en) * 2008-03-06 2009-09-11 Trimble Jena Gmbh Geodetic apparatus and method for controlling it
JP5469894B2 (ja) 2008-07-05 2014-04-16 株式会社トプコン 測量装置及び自動追尾方法
US8225518B2 (en) * 2008-10-21 2012-07-24 Sokkia Topcon Co. Ltd. Manual surveying instrument having collimation assisting device
EP2219011A1 (de) 2009-02-11 2010-08-18 Leica Geosystems AG Geodätisches Vermessungsgerät
EP2405236B1 (de) * 2010-07-07 2012-10-31 Leica Geosystems AG Geodätisches Vermessungsgerät mit automatischer hochpräziser Zielpunkt-Anzielfunktionalität

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102035245B1 (ko) * 2018-07-23 2019-11-08 아주대학교산학협력단 타겟 마커 위치 추정 장치 및 방법
KR102453217B1 (ko) 2022-08-11 2022-10-12 (주)글로벌시스템스 파노라마 영상을 이용한 다중 감시 표적 저장 및 탐색 기능을 갖는 감시 운용 및 통제 시스템
KR102528733B1 (ko) 2022-08-11 2023-05-04 (주)글로벌시스템스 영상감시장치 광학계의 광학 메커니즘 정렬용 테스트 지그 장치 및 휴대형 테스트 장치
KR102492935B1 (ko) * 2022-08-23 2023-01-30 천지지에스티(주) Rtk 제어측량을 통해 실시간으로 고정밀 측량 데이터를 확보할 수 있는 측지측량시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US20130093882A1 (en) 2013-04-18
WO2012004341A1 (de) 2012-01-12
EP2591311A1 (de) 2013-05-15
CA2802003A1 (en) 2012-01-12
EP2405236B1 (de) 2012-10-31
CA2802003C (en) 2017-08-15
BR112013000427A2 (pt) 2016-05-17
KR101498149B1 (ko) 2015-03-04
CN102985787B (zh) 2015-09-09
AU2011275723A1 (en) 2013-01-10
CN102985787A (zh) 2013-03-20
EP2591311B1 (de) 2017-05-03
EP2405236A1 (de) 2012-01-11
AU2011275723B2 (en) 2013-08-01
US9846035B2 (en) 2017-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101498149B1 (ko) 자동 고정밀 타겟 포인트 조준 기능을 가진 측지 측량 장치
US9658059B2 (en) Measuring device having a scanning functionality and a single-point measurement mode
KR101748187B1 (ko) 전자 레티클의 디스플레이 이미지 위치를 조정하기 위한 기능을 가지는 측정 장치
US9594167B2 (en) Geodetic referencing of point clouds
JP4847872B2 (ja) 測量器のキャリブレーション
US9658335B2 (en) Measurement system with a measuring device and a scanning module
AU2009201162B8 (en) Surveying system
CA2502012C (en) Electronic display and control device for a measuring device
US6731329B1 (en) Method and an arrangement for determining the spatial coordinates of at least one object point
JP5738005B2 (ja) 光波距離測定装置
US10823823B2 (en) Measuring instrument
US10107624B2 (en) Geodetic surveying device with a microlens array
CN104567668A (zh) 用于空间测量的扫描装置
EP1605231B1 (en) Surveying apparatus
US9891320B2 (en) Measurement system with a measuring device and a scanning module
JP7461185B2 (ja) 測量装置及び測量装置システム
JP7183017B2 (ja) 測量装置及び写真測量方法
US20200096747A1 (en) Retroreflector comprising fisheye lens
EP2240741B1 (en) Localizing a surveying instrument in relation to a ground mark
CN105823470B (zh) 三维位置计测系统
JP7403328B2 (ja) 測量装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180219

Year of fee payment: 4