WO2013178609A1 - Verfahren und handhaltbares entfernungsmessgerät zur indirekten entfernungsmessung mittels bildgestützter winkelbestimmungsfunktion - Google Patents

Verfahren und handhaltbares entfernungsmessgerät zur indirekten entfernungsmessung mittels bildgestützter winkelbestimmungsfunktion Download PDF

Info

Publication number
WO2013178609A1
WO2013178609A1 PCT/EP2013/060927 EP2013060927W WO2013178609A1 WO 2013178609 A1 WO2013178609 A1 WO 2013178609A1 EP 2013060927 W EP2013060927 W EP 2013060927W WO 2013178609 A1 WO2013178609 A1 WO 2013178609A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image
target
distance
images
measuring device
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/060927
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kurt Giger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leica Geosystems AG
Original Assignee
Leica Geosystems AG
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 Leica Geosystems AG filed Critical Leica Geosystems AG
Priority to CN201380024979.XA priority Critical patent/CN104380137B/zh
Priority to US14/404,600 priority patent/US10187567B2/en
Publication of WO2013178609A1 publication Critical patent/WO2013178609A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/698—Control of cameras or camera modules for achieving an enlarged field of view, e.g. panoramic image capture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/46—Indirect determination of position data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/86—Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10004—Still image; Photographic image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10028—Range image; Depth image; 3D point clouds

Definitions

  • the present invention relates to a method for the indirect determination of distances with a handheld distance measuring device by means of two directly measured distances and an angle, wherein the angle is determined from a captured by a camera of the distance measuring device panoramic image.
  • the invention also relates to a hand-held distance measuring device with a distance measuring unit and a camera for carrying out the method according to the invention.
  • a hand-held distance measuring device comprises for this purpose an image acquisition unit with at least one camera and an image evaluation unit for assembling the images and for determining the number of pixels.
  • movable or hand-held distance measuring devices For these tasks stationary, movable or hand-held distance measuring devices are used, which perform an optical distance measurement to a selected measuring point. In most cases, a laser beam is emitted and received and evaluated again after reflection at the target. To determine the distance, different measurement principles are available, such as e.g. Phase or running time measurement.
  • portable and handheld devices are used which are applied with respect to a structure to be measured and then perform distance measurement to a surface.
  • a typical hand-held distance measuring device suitable for such applications is described, for example, in EP 0 738 899 and EP 0 701 702.
  • red lasers are mostly used as radiation sources for the distance measurement.
  • rangefinders of the prior art accuracies up to the millimeter range can be achieved with great handling ⁇ friendliness.
  • hand-held range finders measurements can be made from one point to another point to which there is line of sight. If the target is obscured, horizontal mass can also be determined by means of an inclination sensor.
  • a way to determine a distance between two points, which is also applicable when between the Points is no line of sight, is the calculation by means of trigonometry. This is already well known from ground-based surveying equipment, such as the theodolites or total stations. For the trigonometric determination of a distance a between two spatial points B and C, it is sufficient to know the distance to these two points from a third point A and the angle a at point A between the sides b and c in the direction of points B and C. Then the length of a can be calculated by means of the cosine theorem:
  • a further object of the invention is to provide such a distance measuring device with a lower design effort, and in particular without the need to clamp the distance measuring device in a separate angle measuring device.
  • the handheld range finder of the present invention is capable of detecting solid angles, thereby enabling the determination of an accurate distance between two successively measured targets by simple trigonometric calculation.
  • the hand-held distance measuring device contains a distance measuring module for measuring the distance to target points located on surfaces.
  • the distance measuring module is preferably a laser distance meter, which emits a, in particular visible, laser beam in the direction of a point to be measured.
  • optics on the laser distance meter ⁇ a, recessed, for example in the housing of the distance measuring device, optics.
  • optically transmitted beams modulated by the device via the optics are emitted in the form of a beam against the surface. Part of the rays of the transmitted beams reflected from the surface are collected again by the optics and evaluated electronically for determining distances.
  • the hand-held distance measuring device also preferably contains an inclination sensor for detecting at least one longitudinal inclination of the device.
  • the determination of the position of the hand-held distance measuring device in space can be determined fully automatically with respect to the reference coordinate system by means of an inclination sensor. All position errors of the handheld distance measuring device can be fully automatically compensated.
  • a two-axis inclination sensor on the horizontal axis, a compass and / or a gyroscope can be hold ent ⁇ addition.
  • An initial alignment of the system can optionally be done using a compass or a GPS sensor.
  • the distance measuring device By integrating additional components for determining angles, the distance measuring device according to the invention is able to measure, in addition to distances, also horizontal and vertical solid angles.
  • these components suitable for determining the angle comprise an image acquisition unit with at least one camera and an image evaluation unit.
  • the hand-held distance measuring device according to an image ⁇ detection unit with at least two, in particular at least three cameras.
  • the distance measuring device can have a target search camera with zoom functionality in addition to the camera or the cameras of the image acquisition unit.
  • a camera image ⁇ detection unit may optionally additionally assume a function as homing camera.
  • the hand-held distance measuring device can determine distances between two points without a reference point having to be directly accessible.
  • the distance measuring device can thus represent the clamping distance between any two points which can be targeted by the laser point.
  • the inventive hand-held distance measuring device can also ⁇ as a protractor and for displaying certain, for example, user-defined angles are used.
  • the imaging unit is to be ⁇ staltet to capture images of the measuring range to a currently aimed point, wherein a visible or detectable by the image capture unit point by the distance measuring device on the aimed point can be generated. This detectability by the image acquisition unit can be ensured for example by the use of a colored laser beam as a measuring beam, or alternatively by a - provided in addition to the measuring beam emitting distance meter on the device laser pointer.
  • the image acquisition unit for carrying out the method according to the invention records at least two images in temporal relationship with a respective distance measurement ("target images") .
  • a recording in temporal connection with a measurement is in this case, in particular, simultaneous with or immediately before or after a measurement take-up understood.
  • a panoramic image is created on which both points are mapped.
  • features in a captured image are captured and compared with features of one or more other images.
  • the detected features can preferably be tracked during pivoting of the camera by aiming at a second point with the device, in particular with further images being acquired continuously or as required.
  • image stitching can also be used for generating the panoramic image.
  • Each distance, or each pixel or pixel, of the panoramic image corresponds to a known, depending on the angular resolution of the respective camera optics, angular segment. From the length of a distance or a number of pixels between the two measuring points, the angle between the two orientations of the hand-held distance measuring device can thus be calculated when measuring to the two points.
  • the angle-defining angle distortion of the camera can be calibrated in particular.
  • the omission of a zoom functionality is useful when detecting an image used for indirect measurement.
  • the camera - or the cameras - of the image acquisition unit can therefore be preferably designed as fixed focus cameras.
  • a camera with zoom functionality may be configured such that it automatically adjusts itself to a zoom level defined by the system with known angle distortion for detecting an image used for indirect measurement.
  • the respective zoom level can be detected during a measurement and used to calculate the angle segment that corresponds to a pixel.
  • the image acquisition unit has exactly one camera, which is preferably designed as a fixed-focus camera and, during a measurement process consisting of two distance measurements, one To include a plurality of images, which are joined by the image evaluation unit to a panoramic image. Since the images are taken during a movement between the first and the second distance measurement, the camera preferably has a high-speed optics with a short exposure time and / or a global shutter as the shutter to minimize smearing effects.
  • the user may stop the motion to capture the image.
  • the device can then give the user a corresponding signal if the movement is to be stopped for another image acquisition.
  • a signal can be made, for example, optically, acoustically and / or by vibration.
  • tools such as a gyroscope may be used to assist the image evaluation unit.
  • the image acquisition unit has a plurality of cameras. Preferably, these are arranged on the distance measuring device so that they can simultaneously record a wide-angle image of the desired working range in the first distance measurement, in particular at an angle between 50 ° and 150 °. For example, a typical work area has an angle of 120 °. If the point targeted at the second distance measurement is located in the wide-angle image recorded during the first measurement, it is sufficient in the second measurement to record a single image comprising the target point. If the point targeted at the second distance measurement is outside the wide-angle image recorded during the first measurement, the second image is also included Wide angle picture taken. The second image is then combined with the wide-angle image of the first measurement to form a panoramic image.
  • both measuring points are visible in this panoramic image, and thus the angle calculable.
  • Advantages of an embodiment of the image acquisition unit with a plurality of cameras are, in particular, an improved accuracy in the static simultaneous acquisition of a wide-angle image by a plurality of cameras, a lower computational outlay due to fewer image merges and lower demands on the acquisition region with regard to recognizable structures and features. Since the structure of the image between the two measurement points is irrelevant, the method also works with a white wall without recognizable features. Only in the target area of the second measuring point, a structure must be detectable for linking the wide-angle image with the second target image.
  • a tripod for the distance measuring device can be used to increase the accuracy or the integration time can be increased.
  • external aids such as an auxiliary laser pointer, which is directed to an area near the second target point and generates there at least two detectable points, it is even possible to perform measurements in the dark.
  • the panoramic image generated may be used for extra ⁇ polation of the measurement.
  • the user can - for example, on a touch screen - screen of the device - a crosshair can be faded in on the measuring points, which can be pulled by the user exactly to the edge, whereby the indirectly measured distance can be corrected accordingly.
  • the distance in the image can be represented as a line that can be lengthened or shortened by the user as needed.
  • the cameras of the image acquisition unit are preferably designed as wafer scale cameras with fixed focus, as they are usually already in other hand-held devices such. B. mobile phones are used. Wafer Scale Cameras are well-suited for use in small handheld devices due to their compactness.
  • the rangefinder may have a target search camera with zoom functionality that has a smaller viewing angle, but allows better targeting accuracy.
  • the image evaluation unit is also designed to determine an offset between the respective recording axes by means of image processing from the acquired and related images.
  • a movement of the distance measuring device between the shots of the target images can also be determined in the three translational degrees of freedom, which among other things increases the accuracy in calculating the chuck between two measuring points.
  • the Laserentfernungs ⁇ knife preferably be configured to between the Measuring operations - continuous and / or demand-oriented - to record further distances that can be included in the calculation for determining the offset.
  • the hand-held distance measuring device can preferably stake out predetermined coordinates relative to the first measuring point and signal the user.
  • the plumb position can be displayed from any point. Areas of geometric shapes in space defined by at least three measurement points can be automatically calculated. In a captured image measurement preferably auto matically ⁇ geometric shapes may be fitted, and the dimensions of which are determined. With the recorded measurement image, the measurement points can be moved to the desired position, whereby the measurement coordinates are automatically extrapolated.
  • Fig. La-b an inventive handheld distance ⁇ measuring device with a laser distance meter; 2 shows the trigonometric principles for calculating the distance between two distant target points;
  • Fig. 3 shows an inventive hand-held distance meter ⁇ and the three axes of rotation of the
  • Reference coordinate system; 4 shows an inventive hand-held
  • Fig. 5a-c an inventive hand-held
  • Fig. 6a an inventive hand-held
  • Fig. 6b an inventive hand-held
  • a method according to the invention for measuring the distance between two distant target points is a method according to the invention for measuring the distance between two distant target points.
  • FIG. 1 a shows a generic hand-held distance measuring device 1 for measuring distances in an external view. It has a housing in which the necessary electronic components are arranged. The housing is designed so that the distance ⁇ measuring device 1 held in the hand and also created defined or defined at a point to be measured can be. On the housing corresponding abutment edges or fold-out or attachable stop elements may be appropriate for this purpose, as described for example in WO 02/50564.
  • the distance measuring device 1 includes on its front side a laser rangefinder 20 with a laser emitting unit 21 and a laser receiving unit 22, which have optical openings in the housing. On the top of the device are a display device 23 in the form of a display and input means 24 in the form of a keypad.
  • a target search camera (not shown here) with a zoom functionality for recording images that can be displayed on the display device 23 in the direction of the emission direction
  • the laser emitting unit 21 emits a laser beam 7 to a measuring point 10 on a wall.
  • the wall has a naturally rough surface, from which optical rays are scattered.
  • a part of the scattered reflected rays 7 'of the laser beam 7 is collected by the laser receiving unit 22, detected and converted into an electric signal.
  • the signal is evaluated in a manner known per se for determining the digital value of the distance 13 from an electronic circuit.
  • phase or running time measurement can be used. In this case, the extension between the laser receiving unit 22 and a measuring stop is taken into account.
  • the value of the measured distance 13 determined digitally by the evaluation is then made available to a user by the display device 23.
  • the hand-held distance measuring device 1 of FIG. 1a is measuring a distance to a first point 10 and to a second point 11 on a wall.
  • the position of the distance measuring device 1 is changed from the measurement to the first point 10 by the user, shown here as a rotation through the angle. If this angle can be detected in addition to the distances to the two points 10, 11, the distance 15 between the two points 10, 11 can be calculated.
  • FIG. 2 shows the trigonometric principles of the method according to the invention.
  • the length of a distance 15 can be calculated by means of the known distances 13, 14 from an arbitrary point in space to the end points 10, 11 of the distance 15 and the angle between the directions from the point in space 12 to the end points 10, 11.
  • the cosine set can be used for this purpose.
  • Figure 3 shows the inventive hand-held Ent ⁇ fernungsmess réelle 1 which emits a laser beam 7 in a first emission direction 8 to a measuring point 10 degrees. Shown are also the axes of rotation orthogonal to the emission direction 8: the transverse axis 18 and the standing axis 19.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a hand-held distance measuring device 1 according to the invention.
  • the distance measuring device 1 includes a laser distance meter 20 with a laser beam 7 emitted in the emission direction 8. Furthermore, a display 23 and input means 24 are shown. As internal components, an image evaluation unit 45, an evaluation component 25 and an inertial sensor 26 are shown. In addition, a (not shown) is contained energy source in ⁇ distance measuring device 1, in particular a battery or a rechargeable battery, provides the electrical energy for the electrically operated components of the distance measuring device 1.
  • a digital distance value present may be - as with optically measured distances today usual - on the initial values of the device component 25 stored sesver ⁇ work or be transferred and displayed on the display 23 to a user.
  • FIGS. 5a to 5c show the hand-held distance measuring device 1 according to the invention with three exemplary embodiments of the image detection unit.
  • FIG. 5a shows a hand-held distance measuring device 1 with a single camera 41 arranged next to the laser emitting unit 21 and the laser receiving unit 22.
  • FIG. 5b shows a hand-held distance measuring device 1 with a first camera 41 arranged on one side of the laser emitting unit 21 and the laser receiving unit 22 and a second camera 42 arranged on the other side.
  • 5c shows a hand-held distance measuring device 1 with three on the same side of the laser rangefinder is arranged cameras ⁇ 41,43,44.
  • the cameras 41-44 to the image detection units shown in Figures 5a and 5b are in particular such out ⁇ staltet that they undergo simultaneous recording an image, a wide-angle image generated.
  • camera arrangements executable in particular can be arranged on both sides of the laser rangefinder 20 each have multiple cameras, or it can be cameras above and / or below the laser rangefinder 20.
  • FIGS. 6a and 6b a method is illustrated by means of which the distance of a distance 15 between two remote measuring points 10, 11 on a surface can be determined with a distance measuring device 1 according to the invention, for example if - as shown here - an obstacle 27 is a direct one Measurement from a first point 10 to a second point 11 prevented.
  • FIG. 6 a shows a hand-held distance measuring device 1 according to the invention when measuring the distance to the first measuring point 10.
  • the user aligns the measuring device 1 by means of the visible laser beam 7 on the point to be measured 10 on the wall and starts the measuring operation via input means of the device 1.
  • the laser rangefinder 20 detects the distance 13 to the point 10; this is stored by an evaluation unit of the device 1.
  • a camera of the image capture unit 40 captures a first target image 51 from the measurement environment. This is stored by the image evaluation unit.
  • FIG. 6b shows the handheld distance measuring device 1 during measurement at the second measuring point 11.
  • the user aligns the device 1 by means of the visible laser beam 7 on a further to be measured point 11 on the wall and starts the second measurement process.
  • the laser rangefinder 20 detects the distance 14 to the second point 11, which is stored by the evaluation unit. At the same time a camera of the image capture ⁇ unit 40 receives a second target image 52 of the measurement environment, wherein the first and the second object image having a common overlapping image area 56th
  • This common image region 56 is used by the image evaluation unit ⁇ to the first target image 51 and the second target image 52 by feature extraction in relation to each other, in particular by means of image stitching to link together to form a panoramic image.
  • the common image area 56 must have detectable structures or other features. In this example, parts of the obstacle 27 exist as a detectable feature.
  • the target images 51, 52 are composed of pixels, in particular pixels. Depending on the optics of the camera, each pixel stands for an angular segment. By knowing the camera optics of the device, the size of this angle segment is known and stored in a memory of the image ⁇ evaluation unit.
  • the angle between the first emission direction 8 and the second emission direction 9 can be calculated from the images related to one another or from the composite panoramic image.
  • the distance 15 between the two points 10, 11 can now be calculated from the measured distances 13, 14 and the angle.
  • FIGS. 7a and 7b show the joining of several images 51-55 into a panorama image 50. Only one camera is required for this procedure.
  • FIG. 7 a shows a measurement environment in a room with two measured target points 10, 11.
  • a first target image 51 and a second target image 52 are detected, which do not overlap in this example.
  • three further images 53-55 are detected in order to bridge the distance between the two target images 51, 52.
  • Each of the captured target and Further images 51-55 have at least one image area common to the respective adjacent images, and these overlaps are distributed in such a way that through the images 51-55 there is a continuous connection between the two target points 10, 11.
  • FIG. 7b shows the joining together of the individual images from FIG. 7a into a single panoramic image 50 by means of image stitching. This is made possible by recognizing and associating features in the common image areas 56-59 of the frames using image processing. By this joining of the individual images, the images 10 ', 11' of the two target points in the same panoramic image 50 are brought together.
  • FIG. 8 shows the joining together of a wide-angle image as a first target image 51 with a second target image 52.
  • the hand-held rangefinder preferably has a plurality of cameras which simultaneously record an image that, taken together, may in particular comprise an angular range of at least 120 °. With three cameras with an angle range of 50 °, for example, an angular range of up to 150 ° can be recorded simultaneously.
  • the first measurement ⁇ operation for the first target point 10 such wide-angle image is recorded as a first object image 51st Since, in this example, besides the first target point 10, the second target point 11 to be subsequently measured lies in the image area of the wide-angle image, it is sufficient to capture a single image as a second target image 52.
  • FIG. 9 shows a panoramic image 50 composed of two target images with an image 10 'of the first target point 10 and a map 11' of the second target point 11.
  • This distance 16 in the image can be determined, in particular, by counting the pixels between the two representations 10 ', 11', each pixel of the panoramic image 50 corresponding to a known angle segment dependent on the respective optics. From the distance 16 or the number of pixels between the two representations 10 ', 11' of the target points in the panoramic image 50 is thus the angle and thus the real distance between the two target points can be calculated. If a value is stored in an evaluation component of the distance measuring device for the known angular distortion of the optics, the calculation of the angle can take place fully automatically.
  • FIG. 10 shows a flowchart by means of which individual steps of an exemplary measuring method according to the invention taking place after the start of the method are illustrated with a distance measuring device 1 shown in the preceding figures.
  • the user aims the laser beam 7 of the range ⁇ meter 1 at the first measuring point 10 and passes via the input means 24 of the unit the measurement process.
  • the evaluation unit 25 determines and stores the values determined by the laser rangefinder 20 for the distance 13 - and possibly those of an inertial sensor 26 detected values for the inclination of the distance measuring device 1.
  • the image acquisition unit 40 receives, in particular at the same time for the distance measurement, a first target image 51, on which the first measuring point 10 can be detected.
  • An image evaluation unit 45 stores the target image 51 captured by the image acquisition unit 40.
  • the image acquisition unit 40 optionally picks up further images 53-55 in order to later combine the target images 51 by generating a plurality of images of common image regions 56-59 afford to be granted 52 ⁇ .
  • the image acquisition unit 40 is designed to recognize fully automatically whether a further image 53-55 has to be acquired for the later assembly of the target images 51, 52 and to acquire this fully automatically.
  • a further distance 14 - and possibly also an inclination - determined and stored With the renewed triggering of a measuring operation to the second measuring point 11 by the user of the evaluation unit 25, a further distance 14 - and possibly also an inclination - determined and stored. Specifically, simultaneously with the measurement target, a second image is taken on ⁇ 52 from the image capture unit 40th
  • the image evaluation unit 45 combines the target images 51, 52 and possibly further images 53-55 by means of image stitching to form a panoramic image 50. For this purpose, it is able to recognize structures or features in the common image areas 56-59 of the images 51-55 by means of image recognition.
  • the user may also be requested to readjust the distance measuring device 1 for further recordings by the image acquisition unit 40, and for example to be guided by the display 23 of the device to one or more specific orientations, in which to enable the Image stitching one or more additional images 53-55 must be taken on ⁇ .
  • the image evaluation unit 45 can calculate the distance 16 between the two images 10 ', 11' of the measurement points 10, 11 -particularly determined by the number of pixels-and one known from the optics of FIGS Cameras 41-44 of the image acquisition unit 40 dependent, angle range of each pixel calculate an angle. This is the angle between the two emission directions 8, 9 in the two distance measurements to the measurement points 10, 11.
  • the evaluation unit 25 can calculate the distance 15 between the two measuring points 10, 11 from the two measured distances 13, 14 and the calculated angle. The result can then be output via the display 23 to the user.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

Verfahren und handhaltbares Entfernungsmessgerät zur indirekten Entfernungsmessung mittels bildgestützter Winkelbestimmungsfunktion
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur indirekten Bestimmung von Distanzen mit einem handhaltbaren Entfernungsmessgerät mittels zweier direkt gemessener Distanzen und eines Winkels, wobei der Winkel aus einem von einer Kamera des Entfernungsmessgerätes aufgenommenen Panoramabild ermittelt wird. Die Erfindung betrifft ausserdem ein handhaltbares Entfernungsmessgerät mit einer Distanzmesseinheit und einer Kamera zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden gleichzeitig zu einer Vermessung der Entfernung zu zwei Raumpunkten von einer Bilderfassungseinheit Bilder von der Umgebung der Raumpunkte aufgenommen, die mittels Image- Stitching zu einem einzigen Panoramabild zusammengefügt werden oder auf andere Weise zueinander in Beziehung gesetzt werden, sodass aus den miteinander verknüpften Bildern eine Anzahl von Pixeln zwischen den beiden Raumpunkten ermittelbar ist. Aus dieser Anzahl von Pixeln kann ein Winkel ermittelt werden. Die gesuchte Entfernung zwischen den beiden Raumpunkten kann mit dem Kosinussatz errechnet werden. Ein erfindungsgemäßes handhaltbares Entfernungsmessgerät beinhaltet zu diesem Zweck eine Bilderfassungseinheit mit mindestens einer Kamera und eine Bildauswerteeinheit zum Zusammenfügen der Bilder und zum Ermitteln der Pixelanzahl.
In vielen Anwendungen werden Verfahren und Systeme zur Entfernungsmessung verwendet. Beispiele hierfür sind ausgesprochen präzise Vermessungen in geodätischen Applikationen, aber auch Messaufgaben im Bereich der Bauinstallation oder für industrielle Prozesssteuerungen.
Für diese Aufgaben werden stationäre, bewegbare oder auch handhaltbare Entfernungsmessgeräte eingesetzt, welche eine optische Entfernungsmessung zu einem ausgewählten Messpunkt ausführen. Zumeist wird hierbei ein Laserstrahl emittiert und nach Reflektion am Ziel wieder empfangen und ausgewertet. Zur Bestimmung der Entfernung stehen dabei verschiedene Messprinzipien zur Verfügung, wie z.B. Phasen- oder LaufZeitmessung .
Insbesondere im Bereich der Bauinstallation oder Bauabnahme werden tragbare und in der Hand zu haltende Geräte verwendet, welche bezüglich einer zu vermessenden Struktur angelegt werden und dann eine Entfernungsmessung zu einer Oberfläche durchführen. Ein für solche Anwendungen geeignetes und typisches handhaltbares Entfernungsmessgerät wird beispielsweise in der EP 0 738 899 und der EP 0 701 702 beschrieben.
Da für die meisten Anwendungen ein auf der anzumessenden Oberfläche sichtbarer Messpunkt vorteilhaft ist, werden zumeist rote Laser als Strahlungsquellen für die Entfernungsmessung verwendet. Mit Entfernungsmessern des Stands der Technik sind so bei grosser Handhabungs¬ freundlichkeit Genauigkeiten bis in den Millimeterbereich erzielbar. Mit derzeit erhältlichen handhaltbaren Entfernungsmessgeräten können Messungen von einem Punkt zu einem anderen Punkt durchgeführt werden, zu dem eine Sichtverbindung besteht. Wenn das Ziel verdeckt ist, können mittels eines Neigungssensors auch Horizontalmasse ermittelt werden.
Eine Möglichkeit zur Bestimmung einer Entfernung zwischen zwei Punkten, die auch anwendbar ist, wenn zwischen den Punkten keine Sichtverbindung besteht, ist die Berechnung mittels Trigonometrie. Dies ist bereits aus bodengestützten Vermessungsgeräten, wie Theodoliten oder Totalstationen, hinlänglich bekannt. Zur trigonometrischen Ermittlung einer Entfernung a zwischen zwei Raumpunkten B und C genügt es, die Entfernung zu diesen zwei Punkten von einem dritten Punkt A zu kennen, und den Winkel a an Punkt A zwischen den Seiten b und c in Richtung der Punkte B und C. Dann kann mittels des Kosinussatzes die Länge von a errechnet werden:
Figure imgf000005_0001
Mit einem herkömmlichen handhaltbaren Entfernungsmessgerät des Standes der Technik ist es zwar möglich, die Distanzen b und c zu den Raumpunkten B und C exakt zu messen, es fehlt aber in aller Regel an einer Funktion zur genauen und zuverlässigen Bestimmung des Winkels . Heute in handhaltbaren Entfernungsmessgeräten, insbesondere bezüglich Preis und Grösse, sinnvoll einsetzbare Beschleunigungs¬ sensoren können für Zwecke der Entfernungsberechnung keinen ausreichend verlässlichen Wert für liefern, und Kompasse sind insbesondere in Innenräumen von Gebäuden störungs¬ anfällig; allenfalls Winkel in der Vertikalen können mittels Neigungssensoren mit ausreichender Genauigkeit und Verlässlichkeit ermittelt werden. Im Stand der Technik sind verschiedene Lösungen mit handhaltbaren Entfernungsmessgeräten mit Laserentfernungsmessern beschrieben, mittels derer zwei Punkte gleichzeitig angezielt werden können, wobei ein Winkel zwischen den Emissionsrichtungen der beiden Laser bestimmt werden kann. In den beiden Dokumenten DE 10 2007 043 496 AI und JP 2008 116 249 A wird jeweils ein handhaltbares Entfernungsmessgerät offenbart, das zwei gegenüber einander verdrehbare Laserentfernungsmesser umfasst, wobei der Winkel zwischen diesen bestimmbar ist.
In der DE 102 14 742 AI ist hingegen eine Lösung mit zwei handhaltbaren Entfernungsmessgeräten beschrieben, welche schwenkbar miteinander verbunden werden, wobei die mechanische Verbindung zwischen den beiden Entfernungsmessgeräten Mittel zur Erfassung des Winkels aufweist.
Nachteilig bei allen diesen Lösungen ist insbesondere der erhöhte Materialaufwand, da jeweils zwei Lasermessmodule oder sogar zwei komplette Entfernungsmessgeräte zur Messung vonnöten sind.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes handhaltbares Entfernungsmessgerät bereitzu- stellen, das eine Bestimmung von Distanzen zwischen entfernten Punkten ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Entfernungsmessgerät mit einem geringeren konstruktiven Aufwand bereitzustellen, und insbesondere ohne das Erfordernis, das Entfernungsmessgerät in eine separate Winkelmessvorrichtung einzuspannen .
Es ist ausserdem eine besondere Aufgabe der Erfindung, ein solches handhaltbares Entfernungsmessgerät bereitzustellen, das mit nur einem einzigen Laserentfernungsmesser ausge- stattet ist.
Mindestens eine dieser Aufgaben wird durch die Verwirklichung der kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich dabei in den jeweils abhängigen Ansprüchen. Das handhaltbare Entfernungsmessgerät der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, Raumwinkel zu erfassen, wodurch mittels einfacher trigonometrischer Berechnung die Ermittlung einer genauen Entfernung zwischen zwei nach- einander vermessenen Zielpunkten ermöglicht wird. Dazu weist ein erfindungsgemässes handhaltbares Entfernungs¬ messgerät eine Bilderfassungseinheit und eine Bildauswerte¬ einheit auf, mittels welcher Bilder des Messbereiches erfasst und bezüglich eines Raumwinkels ausgewertet werden können.
Das erfindungsgemässe handhaltbare Entfernungsmessgerät enthält ein Distanzmessmodul zur Messung der Entfernung zu auf Oberflächen gelegenen Zielpunkten. Das Distanzmessmodul ist vorzugsweise ein Laserdistanzmesser, der einen, insbe- sondere sichtbaren, Laserstrahl in Richtung eines zu vermessenden Punktes aussendet. Dazu weist der Laser¬ distanzmesser eine, beispielsweise in das Gehäuse des Entfernungsmessgerätes eingelassene, Optik auf. Zum optischen Messen der Distanz zu einer Oberfläche werden von der Vorrichtung über die Optik modulierte optische Sendestrahlen in Form eines Strahlenbündels gegen die Oberfläche ausgesendet. Ein Teil der von der Oberfläche reflektierten Strahlen der Sendestrahlen wird von der Optik wieder eingesammelt und für ein Bestimmen von Distanzen elektronisch ausgewertet.
Das erfindungsgemässe handhaltbare Entfernungsmessgerät enthält ausserdem bevorzugt einen Neigungssensor zur Erfassung mindestens einer Längsneigung des Gerätes. Die Bestimmung der Lage des handhaltbaren Entfernungsmessgeräts im Raum kann in Bezug auf das Referenzkoordinatensystem mittels Neigungssensor vollautomatisch ermittelt werden. Alle Lagefehler des handhaltbaren Entfernungsmessgerätes können dadurch vollautomatisch kompensiert werden. Optional können zusätzlich ein Zwei-Achsen-Neigungssensor auf der Horizontalachse, ein Kompass und/oder ein Gyroskop ent¬ halten sein. Eine erste Ausrichtung des Systems kann optional anhand eines Kompasses oder eines GPS-Sensors erfolgen .
Durch die Integration zusätzlicher Komponenten zum Bestimmen von Winkeln ist das erfindungsgemässe Entfernungsmessgerät in der Lage, ausser Distanzen auch hori- zontale und vertikale Raumwinkel zu messen. Erfindungs- gemäss umfassen diese zur Winkelbestimmung geeigneten Komponenten eine Bilderfassungseinheit mit mindestens einer Kamera sowie eine Bildauswerteeinheit.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungs- gemässe handhaltbare Entfernungsmessgerät eine Bild¬ erfassungseinheit mit mindestens zwei, im Speziellen mindestens drei Kameras auf. Das Entfernungsmessgerät kann zusätzlich zu der Kamera oder den Kameras der Bilderfassungseinheit über eine Zielsuch-Kamera mit Zoom- funktionalität verfügen. Ebenso kann eine Kamera der Bild¬ erfassungseinheit optional zusätzlich eine Funktion als Zielsuch-Kamera übernehmen.
Das erfindungsgemässe handhaltbare Entfernungsmessgerät kann Entfernungen zwischen zwei Punkten ermitteln, ohne dass ein Referenzpunkt direkt zugänglich sein muss. Das Entfernungsmessgerät kann so das Spannmass zwischen zwei beliebigen mit dem Laserpunkt anzielbaren Punkten darstellen. Das erfindungsgemässe handhaltbare Entfernungs¬ messgerät kann ebenso als Winkelmesser und zum Anzeigen von bestimmten, beispielsweise benutzerdefinierten, Winkeln eingesetzt werden. Erfindungsgemäss ist die Bilderfassungseinheit dazu ausge¬ staltet, Bilder des Messbereiches um einen gegenwärtig angezielten Punkt aufzunehmen, wobei durch das Entfernungsmessgerät auf dem angezielten Punkt ein sichtbarer bzw. von der Bilderfassungseinheit erfassbarer Punkt erzeugbar ist. Diese Erfassbarkeit durch die Bilderfassungseinheit kann beispielsweise durch die Verwendung eines farbigen Laserstrahles als Messstrahl gewährleistet werden, oder alternativ durch einen - zusätzlich zum den Messstrahl emittierenden Entfernungsmesser am Gerät vorgesehenen Laserpointer .
Dabei nimmt die Bilderfassungseinheit zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wenigstens zwei Bilder in zeitlichem Zusammenhang mit jeweils einer Entfernungs- messung auf („Zielbilder") . Unter einer Aufnahme in zeitlichem Zusammenhang mit einer Messung wird hierbei insbesondere eine zeitgleich mit oder unmittelbar vor oder nach einer Messung erfolgende Aufnahme verstanden.
Durch Verknüpfung der beiden - jeweils einen der zwei ange- zielten Punkte abbildenden - Zielbilder mittels Feature- Extraktion wird ein Panoramabild erzeugt, auf dem beide Punkte abgebildet sind. Dazu werden Merkmale in einem aufgenommenen Bild erfasst und mit Merkmalen eines oder mehrerer weiterer Bilder abgeglichen. Dazu können die erfassten Merkmale während eines Schwenkens der Kamera durch Anzielen eines zweiten Punktes mit dem Gerät vorzugsweise verfolgt werden, insbesondere wobei kontinuierlich oder bedarfsorientiert weitere Bilder erfasst werden. Dazu kann insbesondere auch Image-Stitching zur Erzeugung des Panoramabildes verwendet werden.
Insbesondere wenn sich die beiden Zielbilder nicht oder nur geringfügig überlappen, so dass eine Feature-Extraktion nicht oder nicht fehlerfrei ausführbar ist, können weitere Bilder aufgenommen und zur Erzeugung des Panoramabildes herangezogen werden.
Jede Strecke, bzw. jeder Pixel oder Bildpunkt, des Panoramabildes entspricht dabei einem bekannten, von der Winkelauflösung der jeweiligen Kameraoptik abhängigen, Winkelsegment. Aus der Länge einer Strecke oder einer Pixelanzahl zwischen den beiden Messpunkten ist somit der Winkel zwischen den beiden Ausrichtungen des handhaltbaren Entfernungsmessgerätes beim Messen zu den zwei Punkten errechenbar .
Die den Winkel definierende Winkelverzerrung der Kamera ist insbesondere kalibrierbar. Um den bekannten Wert der Winkelverzerrung nicht zu verfälschen, ist beim Erfassen eines zur indirekten Messung verwendeten Bildes der Verzicht auf eine Zoomfunktionalität sinnvoll. Die Kamera - bzw. die Kameras - der Bilderfassungseinheit können daher bevorzugt als Fixfokus-Kameras ausgeführt sein. Alternativ kann eine Kamera mit Zoomfunktionalität derart ausgestaltet sein, dass sie sich zum Erfassen eines zur indirekten Messung verwendeten Bildes vollautomatisch auf einen vom System definierten Zoomgrad mit bekannter Winkelverzerrung einstellt. Ebenso kann bei einer Messung der jeweilige Zoomgrad erfasst und zur Berechnung des Winkelsegments, dem ein Pixel entspricht, herangezogen werden.
Mit einem im Entfernungsmessgerät integrierten Neigungs¬ sensor können auch indirekt gemessene Horizontaldistanzen und Höhenunterschiede berechnet werden.
In einer ersten Ausführungsform weist die Bilderfassungs- einheit genau eine Kamera auf, die vorzugsweise als Fixfokus-Kamera ausgebildet ist und dazu, während eines aus zwei Entfernungsmessungen bestehenden Messvorganges eine Mehrzahl an Bildern aufzunehmen, die von der Bildauswerteeinheit zu einem Panoramabild zusammengefügt werden. Da die Bilder während einer Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Entfernungsmessung aufgenommen werden, weist die Kamera vorzugsweise eine lichtstarke Optik mit kurzer Belichtungszeit und/oder einen Global Shutter als Blenden- verschluss auf, um Verschmiereffekte zu minimieren.
Alternativ kann der Benutzer zur Bildaufnahme die Bewegung anhalten. Das Gerät kann dann dem Benutzer ein ent- sprechendes Signal geben, wenn die Bewegung für eine weitere Bildaufnahme angehalten werden soll. Ein solches Signal kann beispielsweise optisch, akustisch und/oder durch Vibration erfolgen. Bei schlechten Lichtverhältnissen oder wenn - wie beispielsweise auf einer ebenen weissen Wand - nicht genügend Strukturen und Merkmale verfügbar sind, um die Bilder eindeutig zusammenzufügen, können Hilfsmittel, wie beispielsweise ein Gyroskop, zur Unterstützung der Bildauswerteeinheit eingesetzt werden.
In einer zweiten Ausführungsform weist die Bilderfassungs- einheit mehrere Kameras auf. Vorzugsweise sind diese so auf dem Entfernungsmessgerät angeordnet, dass sie bei der ersten Distanzmessung gleichzeitig ein Weitwinkelbild des gewünschten Arbeitsbereiches aufnehmen können, insbesondere in einem Winkel zwischen 50° und 150°. Ein typischer Arbeitsbereich weist beispielsweise einen Winkel von 120° auf. Befindet sich der bei der zweiten Distanzmessung angezielte Punkt im bei der ersten Messung aufgenommenen Weitwinkelbild, genügt bei der zweiten Messung eine Aufnahme eines einzigen den Zielpunkt umfassenden Bildes. Befindet sich der bei der zweiten Distanzmessung angezielte Punkt ausserhalb des bei der ersten Messung aufgenommenen Weitwinkelbildes, so wird auch als zweites Bild ein Weitwinkelbild aufgenommen. Das zweite Bild wird dann mit dem Weitwinkelbild der ersten Messung zu einem Panoramabild zusammengefügt. Damit sind beide Messpunkte in diesem Panoramabild sichtbar, und somit der Winkel berechenbar. Vorteile einer Ausführungsform der Bilderfassungseinheit mit mehreren Kameras sind insbesondere eine verbesserte Genauigkeit bei der statischen gleichzeitigen Aufnahme eines Weitwinkelbildes durch mehrere Kameras, ein geringerer Rechenaufwand durch weniger Bildzusammen- führungen und geringere Anforderungen an den Aufnahme- bereich hinsichtlich erkennbarer Strukturen und Merkmale. Da die Struktur des Bildes zwischen den zwei Messpunkten keine Rolle spielt, funktioniert das Verfahren auch mit einer weissen Wand ohne erkennbare Merkmale. Lediglich im Zielbereich des zweiten Messpunktes muss zum Verknüpfen des Weitwinkelbildes mit dem zweiten Zielbild eine Struktur erfassbar sein.
Bei schlechten Lichtverhältnissen während des Messvorganges kann zur Erhöhung der Genauigkeit ein Stativ für das Entfernungsmessgerät verwendet werden oder auch die Integrationszeit erhöht werden. Mit externen Hilfsmitteln, wie beispielsweise einem Hilfslaserpointer, der auf einen Bereich in der Nähe des zweiten Zielpunktes gerichtet wird und dort mindestens zwei erfassbare Punkte erzeugt, ist es sogar möglich, Messungen bei Dunkelheit durchzuführen.
Vorzugsweise kann das erzeugte Panoramabild zur Extra¬ polation der Messung verwendet werden. Dadurch muss beispielsweise zum Messen der Breite einer Hauswand nicht mehr exakt an den Rändern dieser Hauswand gemessen werden, was mit einem handgehaltenen Gerät schwierig sein kann. Stattdessen kann nach der Messung von zwei Punkten nahe den Rändern im - dem Benutzer beispielsweise auf einem Touch- screen des Gerätes angezeigten - Panoramabild ein Fadenkreuz auf den Messpunkten eingeblendet werden, das durch den Benutzer genau an den Rand gezogen werden kann, wodurch die indirekt gemessene Distanz entsprechend korrigiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich zu den Fadenkreuzen kann die Distanz im Bild als Linie dargestellt werden, die vom Benutzer nach Bedarf verlängert oder verkürzt werden kann. Ebenso kann es dem Benutzer vorzugsweise möglich sein, anhand des Panoramabildes zusätzliche Messungen durchzuführen, sowie die Bilder zu speichern oder zu exportieren und somit für Dokumentationen verwendbar zu machen .
Die Kameras der Bilderfassungseinheit sind vorzugsweise als Wafer Scale Cameras mit Fixfokus ausgebildet, wie sie üblicherweise schon in anderen handhaltbaren Geräten wie z. B. Mobiltelefonen eingesetzt werden. Wafer Scale Cameras sind aufgrund ihrer Kompaktheit gut für den Einsatz in kleinen handhaltbaren Geräten geeignet. Zusätzlich kann das Entfernungsmessgerät über eine Zielsuch-Kamera mit einer Zoomfunktionalität verfügen, die zwar einen kleineren Blickwinkel aufweist, aber eine bessere Anzielgenauigkeit zulässt .
Vorzugsweise ist die Bildauswerteeinheit ausserdem dazu ausgelegt, aus den erfassten und zueinander in Beziehung gesetzten Bildern mittels Bildverarbeitung einen Versatz zwischen den jeweiligen Aufnahmeachsen zu ermitteln. So kann eine Bewegung des Entfernungsmessgerätes zwischen den Aufnahmen der Zielbilder auch in den drei translatorischen Freiheitsgraden ermittelt werden, wodurch unter anderem die Genauigkeit beim Berechnen des Spannmasses zwischen zwei Messpunkten erhöht wird. Ebenso kann der Laserentfernungs¬ messer vorzugsweise dazu ausgestaltet sein, zwischen den Messvorgängen - kontinuierlich und/oder bedarfsorientiert - weitere Entfernungen zu erfassen, die in die Berechnung zur Ermittlung des Versatzes einbeziehbar sind.
Des Weiteren kann das erfindungsgemässe handhaltbare Entfernungsmessgerät vorzugsweise vorgegebene Koordinaten relativ zum ersten Messpunkt abstecken und dem Benutzer signalisieren. Ebenso kann mittels eines optional integrierten Neigungssensors von jedem beliebigen Punkt die Lotposition angezeigt werden. Flächen von im Raum liegenden geometrischen Formen, die durch mindestens drei Messpunkte definiert werden, können automatisch berechnet werden. In ein aufgenommenes Mess-Image können vorzugsweise auto¬ matisch geometrische Formen eingepasst, und deren Abmasse ermittelt werden. Mit dem aufgenommen Mess-Image können die Messpunkte an die gewünschte Position geschoben werden, wobei die Messkoordinaten automatisch extrapoliert werden.
Das erfindungsgemässe handhaltbare Entfernungsmessgerät und das erfindungsgemässe Messverfahren werden nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten konkreten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben, wobei auch auf weitere Vorteile der Erfindung eingegangen wird. Im Einzelnen zeigen:
Fig. la-b ein erfindungsgemässes handhaltbares Entfernungs¬ messgerät mit einem Laserdistanzmesser; Fig. 2 die trigonometrischen Grundlagen zur Errechnung der Entfernung zwischen zwei entfernten Zielpunkten;
Fig. 3 ein erfindungsgemässes handhaltbares Entfernungs¬ messgerät und die drei Drehachsen des
Referenzkoordinatensystems; Fig. 4 ein erfindungsgemässes handhaltbares
Entfernungsmessgerät in einer
Längsschnittansieht ;
Fig. 5a-c ein erfindungsgemässes handhaltbares
Entfernungsmessgerät in drei beispielhaften
Ausgestaltungen mit unterschiedlich angeordneten Kameras ;
Fig. 6a ein erfindungsgemässes handhaltbares
Entfernungsmessgerät beim Messen der Entfernung zu einem ersten Messpunkt;
Fig. 6b ein erfindungsgemässes handhaltbares
Entfernungsmessgerät beim Messen der Entfernung zu einem zweiten Messpunkt;
Fig. 7a-b das Zusammenfügen der Zielbilder und weiterer
erfasster Bilder;
Fig. 8 das Zusammenfügen eines als Weitwinkelbild
aufgenommenen ersten Zielbildes mit einem zweiten Zielbild;
Fig. 9 das Bestimmen eines Winkels anhand von
Bildinformationen; und
Fig. 10 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines
erfindungsgemässen Verfahrens zur Vermessung der Entfernung zwischen zwei entfernten Zielpunkten.
In Figur la ist ein gattungsgemässes handhaltbares Entfernungsmessgerät 1 zum Vermessen von Entfernungen in Aussenansicht dargestellt. Es weist ein Gehäuse auf, in dem die notwendigen elektronischen Komponenten angeordnet sind. Das Gehäuse ist dabei so ausgebildet, dass das Entfernungs¬ messgerät 1 in der Hand gehalten und auch an einem zu vermessenden Punkt definiert angelegt oder angeschlagen werden kann. Am Gehäuse können zu diesem Zweck entsprechende Anlagekanten oder ausklappbare oder aufsteckbare Anschlagelemente angebracht sein, wie sie beispielsweise in der WO 02/50564 beschrieben werden. Das Entfernungsmessgerät 1 beinhaltet an seiner Vorderseite einen Laserentfernungsmesser 20 mit einer Laseraussendeeinheit 21 und einer Laserempfangseinheit 22, die über optische Öffnungen im Gehäuse verfügen. Auf der Oberseite des Geräts befinden sich eine Anzeigevorrichtung 23 in Form eines Displays und Eingabemittel 24 in Form eines Tastenfeldes. Ausserdem kann eine - hier nicht dargestellte - Zielsuch-Kamera mit einer Zoomfunktionalität zur Aufnahme von auf der Anzeigevorrichtung 23 anzeigbaren Bildern in Richtung der Emissionsrichtung vorgesehen sein. Erfindungsgemäss sendet die Laseraussendeeinheit 21 einen Laserstrahl 7 zu einem Messpunkt 10 auf einer Wand aus. Die Wand weist eine natürlich rauhe Oberfläche auf, von der optische Strahlen streuend reflektiert werden. Ein Teil der gestreut reflektierten Strahlen 7' des Laserstrahls 7 wird von der Laserempfangseinheit 22 eingesammelt, detektiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das Signal wird in an sich bekannter Weise zum Bestimmen des digitalen Werts der Distanz 13 von einer elektronischen Schaltung ausgewertet. Zur Entfernungsermittlung kann z. B. Phasen- oder LaufZeitmessung eingesetzt werden. Dabei wird auch die Erstreckung zwischen der Laserempfangseinheit 22 und einem Messanschlag berücksichtigt. Der durch die Auswertung digital bestimmte Wert der gemessenen Entfernung 13 wird dann durch die Anzeigevorrichtung 23 einem Benutzer zur Verfügung gestellt.
In Figur lb ist das handhaltbare Entfernungsmessgerät 1 aus Figur la beim Messen einer Entfernung zu einem ersten Punkt 10 und zu einem zweiten Punkt 11 an einer Wand gezeigt. Für die Messung zum zweiten Punkt 11 wird die Lage des Entfernungsmessgerätes 1 gegenüber der Messung zum ersten Punkt 10 durch den Benutzer geändert, hier dargestellt als eine Drehung um den Winkel . Ist dieser Winkel zusätzlich zu den Entfernungen zu den beiden Punkten 10,11 erfassbar, kann die Strecke 15 zwischen den beiden Punkten 10,11 berechnet werden.
Figur 2 zeigt die trigonometrischen Grundlagen des erfin- dungsgemässen Verfahrens. Die Länge einer Strecke 15 kann mittels der bekannten Entfernungen 13,14 von einem beliebigen Raumpunkt zu den Endpunkten 10,11 der Strecke 15 und dem Winkel zwischen den Richtungen vom Raumpunkt 12 zu den Endpunkten 10,11 berechnet werden. Dazu kann insbesondere der Kosinussatz verwendet werden.
Figur 3 zeigt das erfindungsgemässe handhaltbare Ent¬ fernungsmessgerät 1, das einen Laserstrahl 7 in einer ersten Emissionsrichtung 8 zu einem Messpunkt 10 aussendet. Dargestellt sind auch die orthogonal zur Emissions- richtung 8 verlaufenden Drehachsen: die Querachse 18 und die Stehachse 19.
Figur 4 stellt einen Längsschnitt durch ein erfindungs- gemässes handhaltbares Entfernungsmessgerät 1 dar. Das Entfernungsmessgerät 1 beinhaltet einen Laserentfernungs- messer 20 mit einem in Emissionsrichtung 8 ausgesendeten Laserstrahl 7. Des Weiteren sind ein Display 23 und Eingabemittel 24 dargestellt. Als interne Komponenten werden eine Bildauswerteeinheit 45, eine Auswertekomponente 25 und ein Inertialsensor 26 gezeigt. Ausserdem ist im Entfernungsmessgerät 1 eine (nicht dargestellte) Energie¬ quelle enthalten, insbesondere eine Batterie oder ein Akku, die elektrische Energie für die elektrisch betriebenen Komponenten des Entfernungsmessgeräts 1 bereitstellt.
Ein digital vorliegender Entfernungswert kann - wie bei optisch gemessenen Distanzen heute üblich - von der Aus- wertekomponente 25 des Gerätes gespeichert, weiterver¬ arbeitet oder übertragen und auf dem Display 23 einem Benutzer angezeigt werden.
In den Figuren 5a bis 5c wird das erfindungsgemässe handhaltbare Entfernungsmessgerät 1 mit drei beispielhaften Ausgestaltungen der Bilderfassungseinheit dargestellt.
Figur 5a zeigt ein handhaltbares Entfernungsmessgerät 1 mit einer einzelnen, neben der Laseraussendeeinheit 21 und der Laserempfangseinheit 22 angeordneten, Kamera 41.
Figur 5b zeigt ein handhaltbares Entfernungsmessgerät 1 mit einer auf der einen Seite der Laseraussendeeinheit 21 und der Laserempfangseinheit 22 angeordneten ersten Kamera 41 und einer auf der anderen Seite angeordneten zweiten Kamera 42.
Figur 5c zeigt ein handhaltbares Entfernungsmessgerät 1 mit drei auf derselben Seite des Laserentfernungsmessers ange¬ ordneten Kameras 41,43,44.
Die Kameras 41-44 der in den Figuren 5a und 5b gezeigten Bilderfassungseinheiten sind insbesondere derart ausge¬ staltet, dass sie durch gleichzeitige Aufnahme eines Bildes ein Weitwinkelbild erzeugbar machen. Es sind diverse weitere, hier aus Platzgründen nicht darstellbare, Kameraanordnungen ausführbar, insbesondere können auf beiden Seiten des Laserentfernungsmessers 20 jeweils mehrere Kameras angeordnet sein, oder es können Kameras ober- und/oder unterhalb des Laserentfernungsmessers 20 angeordnet sein. In den Figuren 6a und 6b wird ein Verfahren illustriert, mittels dessen mit einem erfindungsgemässen Entfernungsmessgerät 1 die Länge einer Strecke 15 zwischen zwei entfernten Messpunkten 10,11 auf einer Oberfläche ermittelt werden kann, zum Beispiel wenn - wie hier dargestellt - ein Hindernis 27 eine direkte Messung von einem ersten Punkt 10 zu einem zweiten Punkt 11 verhindert.
In Figur 6a ist ein erfindungsgemässes handhaltbares Entfernungsmessgerät 1 beim Messen der Entfernung zu dem ersten Messpunkt 10 dargestellt. Der Benutzer richtet das Messgerät 1 mittels des sichtbaren Laserstrahles 7 auf den zu vermessenden Punkt 10 an der Wand aus und startet den Messvorgang über Eingabemittel des Gerätes 1. Der Laserentfernungsmesser 20 erfasst die Entfernung 13 zum Punkt 10; diese wird von einer Auswerteeinheit des Gerätes 1 gespeichert. Gleichzeitig nimmt eine Kamera der Bilderfassungseinheit 40 ein erstes Zielbild 51 von der Messumgebung auf. Dieses wird von der Bildauswerteeinheit gespeichert . In Figur 6b ist das handhaltbare Entfernungsmessgerät 1 beim Messen zu dem zweiten Messpunkt 11 dargestellt. Der Benutzer richtet das Gerät 1 mittels des sichtbaren Laserstrahles 7 auf einen weiteren zu vermessenden Punkt 11 an der Wand aus und startet den zweiten Messvorgang. Der Laserentfernungsmesser 20 erfasst die Entfernung 14 zum zweiten Punkt 11, die von der Auswerteeinheit gespeichert wird. Gleichzeitig nimmt eine Kamera der Bilderfassungs¬ einheit 40 ein zweites Zielbild 52 von der Messumgebung auf, wobei das erste und das zweite Zielbild einen sich überschneidenden gemeinsamen Bildbereich aufweisen 56.
Dieser gemeinsame Bildbereich 56 wird von der Bildauswerte¬ einheit dazu verwendet, das erste Zielbild 51 und das zweite Zielbild 52 durch Feature-Extraktion zueinander in Beziehung zu setzen, insbesondere mittels Image-Stitching miteinander zu einem Panoramabild zu verknüpfen. Dazu muss der gemeinsame Bildbereich 56 erfassbare Strukturen oder sonstige Merkmale aufweisen. In diesem Beispiel sind Teile des Hindernisses 27 als erfassbares Merkmal vorhanden.
Die Zielbilder 51,52 sind aus Bildpunkten, insbesondere Pixeln zusammengesetzt. Je nach Optik der Kamera steht jeder Pixel für ein Winkelsegment. Durch Kenntnis der Kameraoptik des Gerätes ist auch die Grösse dieses Winkelsegmentes bekannt und in einem Speicher der Bild¬ auswerteeinheit hinterlegt.
Aus den zueinander in Beziehung gesetzten Bildern, bzw. aus dem zusammengesetzten Panoramabild, kann daher durch Ermitteln der Anzahl an Pixeln zwischen den beiden Messpunkten 10,11 der Winkel zwischen der ersten Emissionsrichtung 8 und der zweiten Emissionsrichtung 9 errechnet werden. Mittels Triangulation, insbesondere des Kosinussatzes, kann nun aus den gemessenen Entfer- nungen 13,14 und dem Winkel die Distanz 15 zwischen den beiden Punkten 10,11 errechnet werden.
In den Figuren 7a und 7b ist das Zusammenfügen mehrerer Bilder 51-55 zu einem Panoramabild 50 dargestellt. Für dieses Verfahren ist nur eine einzige Kamera nötig.
In Figur 7a ist eine Messumgebung in einem Raum mit zwei vermessenen Zielpunkten 10,11 dargestellt. Während des ersten und des zweiten Messvorganges werden ein erstes Zielbild 51 und ein zweites Zielbild 52 erfasst, die sich in diesem Beispiel nicht überschneiden. Zwischen den beiden Messvorgängen werden darum zur Überbrückung der Distanz zwischen den beiden Zielbildern 51,52 drei weitere Bilder 53-55 erfasst. Jedes der erfassten Ziel- und weiteren Bilder 51-55 hat dabei mindestens einen mit den jeweils angrenzenden Bildern gemeinsamen Bildbereich, und diese Überschneidungen sind so verteilt, dass durch die Bilder 51-55 eine durchgehend abgebildete Verbindung zwischen den beiden Zielpunkten 10,11 besteht.
In Figur 7b ist das Zusammenfügen der einzelnen Bilder aus Figur 7a zu einem einzigen Panoramabild 50 mittels Image- Stitching dargestellt. Dies wird durch Erkennen und Verknüpfen von Merkmalen in den gemeinsamen Bildbereichen 56- 59 der Einzelbilder mittels Bildverarbeitung ermöglicht. Durch dieses Zusammenfügen der Einzelbilder werden die Abbildungen 10', 11' der beiden Zielpunkte in demselben Panoramabild 50 zusammengebracht.
Figur 8 stellt das Zusammenfügen eines Weitwinkelbildes als erstem Zielbild 51 mit einem zweiten Zielbild 52 dar. Zur Aufnahme eines Weitwinkelbildes verfügt das handgehaltene Entfernungsmessgerät vorzugsweise über mehrere Kameras, die gleichzeitig ein Bild aufnehmen, dass zusammengenommen insbesondere einen Winkelbereich von mindestens 120° umfassen kann. Bei drei Kameras mit einem Winkelbereich von 50° kann beispielsweise ein Winkelbereich von bis zu 150° gleichzeitig erfasst werden. Während des ersten Mess¬ vorganges zum ersten Zielpunkt 10 wird ein solches Weitwinkelbild als erstes Zielbild 51 erfasst. Da in diesem Beispiel ausser dem ersten Zielpunkt 10 auch der anschliessend zu messende zweite Zielpunkt 11 im Bildbereich des Weitwinkelbildes liegt, genügt das Erfassen eines einzelnen Bildes als zweitem Zielbild 52. Die beiden Zielbilder 51,52 weisen dadurch automatisch einen gemeinsamen Bildbereich auf und sind miteinander mittels Image-Stitching zu einem Panoramabild (wie in Figur 7b gezeigt) verknüpfbar. Figur 9 zeigt ein aus zwei Zielbildern zusammengefügtes Panoramabild 50 mit einer Abbildung 10' des ersten Zielpunktes 10 und einer Abbildung 11' des zweiten Zielpunktes 11. Zur Ableitung des Winkels zwischen den beiden Emissionsrichtungen bei den Messungen zu diesen Raumpunkten ist es - unter der Voraussetzung, dass die Winkelverzerrung der Kameraoptik bekannt ist - möglich, ein Abstand 16 zwischen den Repräsentationen 10', 11' der beiden Zielpunkte in dem Panoramabild 50 heranzuziehen. Dieser Abstand 16 in der Abbildung kann insbesondere durch Zählen der Pixel zwischen den beiden Repräsentationen 10', 11' ermittelt werden, wobei jeder Pixel des Panoramabildes 50 einem bekannten, von der jeweiligen Optik abhängigen, Winkelsegment entspricht. Aus dem Abstand 16 bzw. der Pixelanzahl zwischen den beiden Repräsentationen 10', 11' der Zielpunkte im Panoramabild 50 ist somit der Winkel und damit auch die reale Entfernung zwischen den beiden Zielpunkten errechenbar. Ist für die bekannte Winkelverzerrung der Optik ein Wert in einer Auswertekomponente des Entfernungsmessgerätes hinterlegt, kann die Berechnung des Winkels vollautomatisch erfolgen.
Figur 10 zeigt ein Flussdiagramm, durch das einzelne, nach Verfahrensstart ablaufende, Schritte eines beispielhaften erfindungsgemässen Messverfahrens mit einem in den vorangehenden Figuren gezeigten Entfernungsmessgerät 1 illustriert werden. Zum Starten des Verfahrens zielt der Benutzer zunächst mit dem Laserstrahl 7 des Entfernungs¬ messgerätes 1 auf den ersten Messpunkt 10 und leitet über die Eingabemittel 24 des Gerätes den Messvorgang ein. Die Auswerteeinheit 25 ermittelt und speichert die vom Laserentfernungsmesser 20 ermittelten Werte für die Entfernung 13 - sowie eventuell die von einem Inertial- sensor 26 ermittelten Werte für die Neigung des Entfernungsmessgerätes 1. Die Bilderfassungseinheit 40 nimmt, insbesondere zeitgleich zur Entfernungsmessung, ein erstes Zielbild 51 auf, auf dem der erste Messpunkt 10 erfassbar ist. Eine Bildauswerteeinheit 45 speichert das von der Bilderfassungseinheit 40 aufgenommene Zielbild 51.
Der Benutzer zielt anschliessend den zweiten Messpunkt 11 an und schwenkt dazu das Entfernungsmessgerät 1. Während des Anzielens nimmt die Bilderfassungseinheit 40 gegebenen- falls weitere Bilder 53-55 auf, um durch das Erzeugen mehreren Bildern gemeinsamer Bildbereiche 56-59 eine spätere Zusammenfügbarkeit der Zielbilder 51,52 zu gewähr¬ leisten. Insbesondere ist die Bilderfassungseinheit 40 dabei derart ausgebildet, vollautomatisch zu erkennen, ob für das spätere Zusammenfügen der Zielbilder 51,52 ein weiteres Bild 53-55 erfasst werden muss, und dieses vollautomatisch zu erfassen.
Mit dem erneuten Auslösen eines Messvorganges zu dem zweiten Messpunkt 11 durch den Benutzer wird von der Auswerteeinheit 25 eine weitere Entfernung 14 - und eventuell auch eine Neigung - ermittelt und gespeichert. Insbesondere gleichzeitig mit der Messung wird von der Bilderfassungseinheit 40 ein zweites Zielbild 52 auf¬ genommen . Die Bildauswerteeinheit 45 fügt die Zielbilder 51,52 und eventuell weitere Bilder 53-55 mittels Image-Stitching zu einem Panoramabild 50 zusammen. Dazu ist sie in der Lage, mittels Bilderkennung Strukturen oder Merkmale in den gemeinsamen Bildbereichen 56-59 der Bilder 51-55 zu erkennen.
Sind für ein Image-Stitching nicht genügend Bilder mit ausreichenden gemeinsamen Bildbereichen 56-59 aufgenommen worden, so kann der Benutzer nach dem zweiten Messvorgang auch dazu aufgefordert werden, das Entfernungsmessgerät 1 für weitere Aufnahmen durch die Bilderfassungseinheit 40 neu auszurichten, und beispielsweise durch das Display 23 des Gerätes zu einer oder mehreren bestimmten Ausrichtungen geleitet werden, in welcher zur Ermöglichung des Image- Stitchings ein oder mehrere weitere Bilder 53-55 auf¬ genommen werden müssen.
Sind die Bilder 51-55 durch die Bildauswerteeinheit 45 zusammengefügt worden, kann diese aus dem Abstand 16 zwischen den beiden Abbildungen 10', 11' der Messpunkte 10,11 - insbesondere bestimmt durch die Anzahl der Pixel - und einem bekannten, von der Optik der Kameras 41-44 der Bilderfassungseinheit 40 abhängigen, Winkelbereich der einzelnen Pixel einen Winkel errechnen. Dies ist der Winkel zwischen den beiden Emissionsrichtungen 8,9 bei den beiden Entfernungsmessungen zu den Messpunkten 10,11. Mittels des Kosinussatzes kann die Auswerteeinheit 25 aus den beiden gemessenen Entfernungen 13,14 und dem berechneten Winkel die Distanz 15 zwischen den beiden Messpunkten 10,11 berechnen. Das Ergebnis kann dann über das Display 23 an den Benutzer ausgegeben werden.
Es versteht sich, dass diese dargestellten Figuren nur mögliche Ausführungsbeispiele schematisch darstellen. Die verschiedenen Ansätze können ebenso miteinander wie mit Verfahren und Geräten des Stands der Technik kombiniert werden .

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Ermitteln geometrischer Daten in einem Raum mit einer Messsequenz mit
• einem Messen einer ersten Entfernung (13) zu einem ersten Zielpunkt (10) durch Aussenden eines
Laserstrahls (7) in einer ersten
Emissionsrichtung (8), und
• einem Messen einer zweiten Entfernung (14) zu einem zweiten Zielpunkt (11) durch Aussenden eines
Laserstrahls (7) in einer zweiten
Emissionsrichtung (9),
wobei die geometrischen Daten eine Distanz (15) zwischen den beiden Zielpunkten (10, 11) und/oder einen
Raumwinkel ( ) zwischen der ersten Emissionsrichtung (8) und der zweiten Emissionsrichtung (9) umfassen,
gekennzeichnet durch
• ein Erfassen einer Serie von Bildern (51-55) , die
mindestens ein erstes Zielbild (51) und ein zweites Zielbild (52) aufweist, wobei die Bilder (51-55) mindestens einen gemeinsamen Bildbereich (56-59) aufweisen, und mindestens
■ ein erstes Zielbild (51) mit einer Abbildung (10') des ersten Zielpunktes (10) in zeitlichem
Zusammenhang, insbesondere zeitgleich, mit dem Messen der ersten Entfernung (13) erfasst wird, und
■ ein zweites Zielbild (52) mit einer Abbildung (11') des zweiten Zielpunktes (11) in zeitlichem
Zusammenhang, insbesondere zeitgleich, mit dem Messen der zweiten Entfernung (14) erfasst wird,
• ein Setzen der erfassten Bilder (51-55) in Beziehung zueinander mittels Bildverarbeitung und mittels des mindestens einen gemeinsamen Bildbereiches (56-59) , • ein Bestimmen eines Abstands (16) zwischen den
Abbildungen (10', 11') der Zielpunkte (10, 11) in den zueinander in Beziehung gesetzten Bildern (51-55) , und
• ein Ermitteln der geometrischen Daten anhand des
Abstands (16) zwischen den Abbildungen (10', 11').
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Setzen der erfassten Bilder (51-55) in Beziehung zueinander ein Zusammenfügen der erfassten
Bilder (51-55) zu einem Panoramabild (50), insbesondere mittels Feature-Extraktion und/oder Image-Stitching, beinhaltet .
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bestimmen des Abstands (16) zwischen den
Abbildungen (10', 11') der Zielpunkte (10, 11) in den zueinander in Beziehung gesetzten Bildern (51-55) anhand einer Zahl von Bildpunkten zwischen den
Abbildungen (10', 11') der Zielpunkte (10, 11) erfolgt, insbesondere anhand einer Zahl von Pixeln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Erfassen des ersten Zielbildes (51) im wesentlichen in Richtung der ersten Emissionsrichtung (8) und das Erfassen des zweiten Zielbildes (52) im wesentlichen in Richtung der zweiten Emissionsrichtung (9) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch ein Errechnen einer Distanz (15) zwischen dem ersten Zielpunkt (10) und dem zweiten Zielpunkt (11),
insbesondere mittels des Kosinussatzes und mittels der gemessenen Entfernungen (13, 14) zu den
Zielpunkten (10, 11) und des Raumwinkels ( ) zwischen der ersten Emissionsrichtung (8) und der zweiten
Emissionsrichtung (9).
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
• anhand der Koordinaten eines Zielpunktes (10) eine horizontale Ebene (17) definiert wird, und optional eine Entfernung eines zweiten Zielpunktes (11) zu dieser Ebene (17) ermittelt wird, und/oder
• anhand der Koordinaten mindestens zweier
Zielpunkte (10, 11)
■ eine Distanz (15) zwischen zwei
Zielpunkten (10, 11) ermittelt wird, und/oder
■ ein Verlauf einer Geraden durch zwei
Zielpunkte (10, 11) ermittelt wird, und optional eine Entfernung eines dritten Zielpunktes oder einer Parallelen, die durch einen dritten Zielpunkt definiert wird, zu dieser Geraden ermittelt wird. 7. Handhaltbares Entfernungsmessgerät (1) mit
• einem Laserentfernungsmesser (20) zur Messung von
Entfernungen (13, 14) zu Zielpunkten (10, 11) mittels eines in einer Emissionsrichtung (8, 9) ausgesendeten Laserstrahls (7),
· einer Auswertekomponente (25) zur Ableitung und
Bereitstellung der gemessenen Entfernungen (13, 14) und • einer Bilderfassungseinheit (40) mit mindestens einer Kamera (41-44) zur Erfassung einer Serie von
Bildern (51-55),
wobei die Serie von Bildern (51-55) Zielbilder (51, 52) umfasst, die
• in zeitlichem Zusammenhang, insbesondere zeitgleich, mit einer Messung einer Entfernung (13, 14) zu einem Zielpunkt (10, 11) erfasst werden, sodass sie mit dieser Entfernung (13, 14) verknüpfbar sind, und · eine Abbildung (10', 11') des Zielpunkts (10, 11) aufweisen,
dadurch kennzeichnet, dass
das Entfernungsmessgerät (1) über eine Bilderfassungs¬ und -auswertetunktionalität verfügt, im Rahmen derer · die Bilderfassungseinheit (40) eine Serie von
mindestens zwei Bildern (51-55) erfasst, die
mindestens ein erstes Zielbild (51) und ein zweites Zielbild (52) aufweist, und in der jedes der
Bilder (51-55) einen gemeinsamen Bildbereich (56-59) mit mindestens einem weiteren Bild aufweist,
• eine Bildauswerteeinheit (45) des
Entfernungsmessgerätes (1) durch Auswertung der
Bilder (51-55) der Serie mittels Bildverarbeitung das erste Zielbild (51) und das zweite Zielbild (52) zueinander in Beziehung setzt, und
• die Auswertekomponente (25) durch zwei zueinander in Beziehung gesetzte Zielbilder (51, 52) eine
Distanz (15) zwischen zwei Zielpunkten (10, 11) und/oder einen Raumwinkel ( ) zwischen einer ersten Emissionsrichtung (8) und einer zweiten
Emissionsrichtung (9) ermittelt.
8. Handhaltbares Entfernungsmessgerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Bilderfassungseinheit (40) dazu ausgestaltet ist,
• in zeitlichem Zusammenhang, insbesondere zeitgleich, mit einer ersten Messung einer ersten Entfernung (13) zu einem ersten Zielpunkt (10) in der ersten
Emissionsrichtung (8) ein erstes Zielbild (51) zu erfassen, und
• in zeitlichem Zusammenhang, insbesondere zeitgleich, mit einer zweiten Messung einer zweiten
Entfernung (14) zu einem zweiten Zielpunkt (11) in der zweiten Emissionsrichtung (9) ein zweites
Zielbild (52) zu erfassen.
9. Handhaltbares Entfernungsmessgerät (1) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
• das erste Zielbild (51) einen gemeinsamen
Bildbereich (56) mit dem zweiten Zielbild (52) aufweist,
• das erste Zielbild (51) und das zweite Zielbild (52) jeweils einen gemeinsamen Bildbereich (56, 59) mit einem weiteren erfassten Bild (53) der Serie
aufweisen, und/oder
• das erste Zielbild (51) und das zweite Zielbild (52) jeweils einen gemeinsamen Bildbereich (56, 59) mit einer durch gemeinsame Bildbereiche (57, 58)
definierten kontinuierlichen Folge von weiteren erfassten Bildern (53-55) der Serie aufweisen.
10. Handhaltbares Entfernungsmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Bildauswerteeinheit (45) dazu ausgestaltet ist, die Serie von Bildern (51-55) mittels Verknüpfung zu einem Panoramabild (50), insbesondere durch Feature- Extraktion und/oder Image-Stitching, zueinander in Beziehung zu setzen.
Handhaltbares Entfernungsmessgerät (1) nach einem der
Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bilderfassungseinheit (40) mindestens zwei,
insbesondere drei, Kameras (41-44) aufweist und/oder dazu ausgestaltet ist,
• Bilder (51-55) in Richtung einer
Emissionsrichtung (8, 9) zu erfassen,
• Zielbilder (51, 52) als Weitwinkelbilder,
insbesondere mit in einem Winkel von mindestens 120°, zu erfassen, und/oder
• mit mehreren Kameras (41-44) gleichzeitig
Bilder (51-55) zu erfassen.
Handhaltbares Entfernungsmessgerät (1) nach einem der
Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bildauswerteeinheit (45) dazu ausgestaltet ist, in den Bildern (51-55) einen Abstand (16) zwischen den Abbildungen (10', 11') zweier Zielpunkte (10, 11) zu bestimmen, insbesondere anhand einer Zahl von
Bildpunkten zwischen den Abbildungen (10', 11') der Zielpunkte (10, 11), insbesondere anhand einer Zahl von Pixeln .
13. Handhaltbares Entfernungsmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswertekomponente (25) zum Berechnen der
Distanz (15) zwischen dem ersten Zielpunkt (10) und dem zweiten Zielpunkt (11) ausgestaltet ist, insbesondere mittels des Kosinussatzes und mittels der gemessenen Entfernungen (13, 14) zu den Zielpunkten (10, 11) und des Raumwinkels ( ) zwischen der ersten
Emissionsrichtung (8) und der zweiten
Emissionsrichtung (9).
Handhaltbares Entfernungsmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 13,
gekennzeichnet durch
• eine Zielsuch-Kamera mit einer Zoomfunktionalität,
• Eingabemittel (24), insbesondere ein Tastenfeld, zum Anwählen von Funktionen und/oder
• ein, insbesondere berührungssensitives, Display (23) zur Anzeige
■ mittels der mindestens einen Kamera (41-44) der Bilderfassungseinheit (40) aufgenommener Bilder (51-55),
■ zusammengefügter Panoramabilder (50),
■ gemessener Entfernungen (13, 14),
■ berechneter Distanzen (15) und Raumwinkel ( )
und/oder
■ eines von der Zielsuch-Kamera aufgenommenen Live- Bildes .
15. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere wenn das Programm auf einer als Auswertekomponente (25) des Entfernungsmessgeräts (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 14 ausgebildeten elektronischen Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird .
PCT/EP2013/060927 2012-05-29 2013-05-28 Verfahren und handhaltbares entfernungsmessgerät zur indirekten entfernungsmessung mittels bildgestützter winkelbestimmungsfunktion Ceased WO2013178609A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380024979.XA CN104380137B (zh) 2012-05-29 2013-05-28 通过图像辅助的角度确定功能来间接测距的方法和手持测距设备
US14/404,600 US10187567B2 (en) 2012-05-29 2013-05-28 Method and handheld distance measurement device for indirect distance measurement by means of image-assisted angle determination function

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12169729.6A EP2669707B1 (de) 2012-05-29 2012-05-29 Verfahren und handhaltbares Entfernungsmessgerät zur indirekten Entfernungsmessung mittels bildgestützter Winkelbestimmungsfunktion
EP12169729.6 2012-05-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013178609A1 true WO2013178609A1 (de) 2013-12-05

Family

ID=48577714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/060927 Ceased WO2013178609A1 (de) 2012-05-29 2013-05-28 Verfahren und handhaltbares entfernungsmessgerät zur indirekten entfernungsmessung mittels bildgestützter winkelbestimmungsfunktion

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10187567B2 (de)
EP (1) EP2669707B1 (de)
CN (1) CN104380137B (de)
WO (1) WO2013178609A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4047395A4 (de) * 2019-10-14 2023-05-31 Hyeong Rok Lee Vorrichtung und verfahren zur abstandsmessung mittels laser

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9426430B2 (en) * 2012-03-22 2016-08-23 Bounce Imaging, Inc. Remote surveillance sensor apparatus
US9479697B2 (en) 2012-10-23 2016-10-25 Bounce Imaging, Inc. Systems, methods and media for generating a panoramic view
US10168871B2 (en) * 2013-09-16 2019-01-01 Rovi Guides, Inc. Methods and systems for presenting direction-specific media assets
US9470511B2 (en) * 2013-11-12 2016-10-18 Trimble Navigation Limited Point-to-point measurements using a handheld device
EP2918972B1 (de) 2014-03-14 2019-10-09 Leica Geosystems AG Verfahren und handhaltbares Entfernungsmessgerät zum Erzeugen eines Raummodells
DE102014205640B4 (de) 2014-03-26 2018-06-21 Bertram Martin Thyssen Vermessung mittels mobilem Gerät
CN104697489B (zh) * 2015-04-02 2018-05-01 北京天源科创风电技术有限责任公司 一种平面法线方位角测量装置、方法及应用
TWI557393B (zh) * 2015-10-08 2016-11-11 微星科技股份有限公司 雷射測距校正方法與應用此方法的裝置
CN105301598A (zh) * 2015-10-13 2016-02-03 深圳市迈测科技股份有限公司 一种带有组合传感器的空间距离激光测量装置及测量方法
CN106610269A (zh) * 2015-10-23 2017-05-03 中兴通讯股份有限公司 一种测量方法及装置
CN105589076B (zh) * 2015-12-14 2018-08-17 安徽工程大学 一种远端两点测距装置及其测量方法
EP3182157B1 (de) 2015-12-14 2020-04-15 Leica Geosystems AG Verfahren zur erzeugung eines räumlichen modells mit einer tragbaren distanzmessungsvorrichtung
EP3182065A1 (de) 2015-12-14 2017-06-21 Leica Geosystems AG Handhaltbares entfernungsmessgerät und verfahren zum erfassen relativer positionen
KR102401641B1 (ko) * 2016-01-08 2022-05-25 엘지전자 주식회사 모바일 디바이스 및 모바일 디바이스의 제어방법
EP3217191B1 (de) * 2016-03-08 2021-05-12 Continental Automotive GmbH Distanzmessungsvorrichtung und verfahren zur messung einer distanz
CN107449432A (zh) * 2016-05-31 2017-12-08 华为终端（东莞）有限公司 一种利用双摄像头导航方法、装置和终端
DE102016211742A1 (de) 2016-06-29 2018-01-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Laserentfernungsmessgeräts
DE102016225275A1 (de) 2016-12-16 2018-06-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Laserentfernungsmessgeräts
DE102016225411A1 (de) * 2016-12-19 2018-06-21 Robert Bosch Gmbh Laserentfernungsmesser
JP6880797B2 (ja) * 2017-02-09 2021-06-02 日本電気株式会社 位置座標変換システム、マーカー作成装置、路側撮像装置及び位置座標変換方法
CN106959459B (zh) * 2017-05-09 2020-09-04 厦门言必信网络科技有限公司 一种基于智能手机和测距仪的监控设备方位确定方法
DE102017215783A1 (de) 2017-09-07 2019-03-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Laserentfernungsmessgeräts
DE102017215766A1 (de) 2017-09-07 2019-03-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Laserentfernungsmessgeräts
WO2019095123A1 (zh) * 2017-11-15 2019-05-23 上海诺基亚贝尔股份有限公司 用于确定环境的空间划分的方法和设备
DE102018201692A1 (de) 2018-02-05 2019-08-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zu einer indirekten Abstandsmessung
AU2019304252A1 (en) * 2018-07-19 2021-03-18 Universidad Ces. Device for measuring morphological length, based on angular laser technique (ALT), and associated method
EP3640773B1 (de) 2018-10-16 2022-12-28 Leica Geosystems AG Eingabestift mit distanzmesser
US11012750B2 (en) * 2018-11-14 2021-05-18 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Method for configuring a multiviewer as well as multiviewer
KR20200081328A (ko) * 2018-12-27 2020-07-07 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 영상 부/복호화 방법 및 장치
EP3963425B1 (de) * 2019-04-30 2024-08-28 Google LLC Systeme und schnittstellen für standortbasierte gerätesteuerung
EP3734222B1 (de) * 2019-05-02 2024-12-11 Leica Geosystems AG Koordinatenmess- und/oder absteckvorrichtung
US11536857B2 (en) 2019-12-19 2022-12-27 Trimble Inc. Surface tracking on a survey pole
DE102020113573A1 (de) 2020-05-19 2021-11-25 Schwartmanns Maschinenbau GmbH Verfahren und System zum Herstellen einer Verkleidung für ein Leitungssystem
CN111649816A (zh) 2020-05-28 2020-09-11 长安大学 一种基于数字图像识别的结构振型测试系统及方法
EP4319133A4 (de) * 2021-03-30 2024-09-04 FUJIFILM Corporation Informationsverarbeitungsvorrichtung, informationsverarbeitungssystem, informationsverarbeitungsverfahren und programm
US11821974B2 (en) * 2021-04-29 2023-11-21 Qualcomm Incorporated Multi-hop positioning
CN115683046B (zh) * 2022-09-14 2025-10-31 深圳市志奋领科技有限公司 测距方法、装置、传感器及计算机可读存储介质
EP4361582B1 (de) 2022-10-24 2025-02-26 Wilo Se Verfahren zur zustandsuntersuchung bei einem pumpenaggregat sowie softwareapplikation, speichermedium und untersuchungsgerät zur ausführung des verfahrens
CN119022411B (zh) * 2023-05-23 2025-12-30 青岛海尔空调器有限总公司 一种基于空调器系统的测距方法及空调器系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0701702A1 (de) 1993-05-15 1996-03-20 Leica Ag Vorrichtung zur distanzmessung
WO2002050564A2 (de) 2000-12-21 2002-06-27 Leica Geosystems Ag Vorrichtung zur entfernungsmessung, sowie entfernungsmesser und anschlagelement dafür
DE10214742A1 (de) 2002-04-02 2003-10-16 Hilti Ag Optisches Lateraldistanzhandmessgerät
EP1517117A1 (de) * 2003-09-22 2005-03-23 Leica Geosystems AG Verfahren und System zur Bestimmung einer Aktualposition eines Positionierungsgerätes
JP2008116249A (ja) 2006-11-01 2008-05-22 Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc 携帯装置および距離測定方法
DE102007043496A1 (de) 2007-09-12 2009-03-19 Robert Bosch Gmbh Messvorrichtung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006054324A1 (de) * 2006-11-17 2008-05-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur bildbasierten Vermessung
JP5056362B2 (ja) * 2007-02-06 2012-10-24 株式会社デンソーウェーブ レーザレーダ装置
CN101034160A (zh) * 2007-03-29 2007-09-12 中国科学院上海光学精密机械研究所 可获得目标位置信息的相干激光测距仪及其测距方法
CN101776757A (zh) * 2010-02-09 2010-07-14 卢波 一种测距方法
JP5533048B2 (ja) * 2010-03-08 2014-06-25 ソニー株式会社 撮像制御装置、撮像制御方法
US8615376B2 (en) * 2010-05-21 2013-12-24 Sure-Shot Medical Device Inc. Method and apparatus for dimensional measurement
DE102010043136B4 (de) 2010-10-29 2018-10-31 Hilti Aktiengesellschaft Messgerät und Verfahren für eine berührungslose Messung von Abständen bei einem Zielobjekt
US8553942B2 (en) * 2011-10-21 2013-10-08 Navteq B.V. Reimaging based on depthmap information
US9600863B2 (en) * 2012-02-13 2017-03-21 Omnivision Technologies, Inc. Method for combining images

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0701702A1 (de) 1993-05-15 1996-03-20 Leica Ag Vorrichtung zur distanzmessung
EP0738899A1 (de) 1993-05-15 1996-10-23 Leica AG Vorrichtung zur Distanzmessung
WO2002050564A2 (de) 2000-12-21 2002-06-27 Leica Geosystems Ag Vorrichtung zur entfernungsmessung, sowie entfernungsmesser und anschlagelement dafür
DE10214742A1 (de) 2002-04-02 2003-10-16 Hilti Ag Optisches Lateraldistanzhandmessgerät
EP1517117A1 (de) * 2003-09-22 2005-03-23 Leica Geosystems AG Verfahren und System zur Bestimmung einer Aktualposition eines Positionierungsgerätes
JP2008116249A (ja) 2006-11-01 2008-05-22 Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc 携帯装置および距離測定方法
DE102007043496A1 (de) 2007-09-12 2009-03-19 Robert Bosch Gmbh Messvorrichtung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4047395A4 (de) * 2019-10-14 2023-05-31 Hyeong Rok Lee Vorrichtung und verfahren zur abstandsmessung mittels laser

Also Published As

Publication number Publication date
US10187567B2 (en) 2019-01-22
CN104380137B (zh) 2016-11-02
EP2669707B1 (de) 2019-07-24
CN104380137A (zh) 2015-02-25
US20150109407A1 (en) 2015-04-23
EP2669707A1 (de) 2013-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2669707B1 (de) Verfahren und handhaltbares Entfernungsmessgerät zur indirekten Entfernungsmessung mittels bildgestützter Winkelbestimmungsfunktion
EP2885608B1 (de) Handhaltbares entfernungsmessgerät mit winkelbestimmungseinheit
EP3660451B1 (de) Intelligentes stationierungs-modul
EP2918972B1 (de) Verfahren und handhaltbares Entfernungsmessgerät zum Erzeugen eines Raummodells
EP1549909B1 (de) Elektronische anzeige- und steuervorrichtung für ein messgerät
EP2698600A1 (de) Entfernungsmessmodul
EP1606581B1 (de) VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BILDVERARBEITUNG IN EINEM GEODÄTISCHEN MESSGER T
EP3182065A1 (de) Handhaltbares entfernungsmessgerät und verfahren zum erfassen relativer positionen
EP2810019B1 (de) Vermessungssystem mit einem vermessungsgerät und einem scanmodul
DE102010043136B4 (de) Messgerät und Verfahren für eine berührungslose Messung von Abständen bei einem Zielobjekt
EP2860550B1 (de) Scanner zur Raumvermessung
DE19528465C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur schnellen Erfassung der Lage einer Zielmarke
EP2765388B1 (de) Mobiler Feld-Controller zur Messung und Fernsteuerung
EP2707745B1 (de) Kalibrierverfahren für ein gerät mit scanfunktionalität
DE102013202393B4 (de) Bestimmen von Neigungswinkel und Neigungsrichtung unter Verwendung von Bildverarbeitung
DE112012007096B4 (de) Trackereinheit und Verfahren in einer Trackereinheit
EP3410064B1 (de) Inspektionskameraeinheit, verfahren zur inspektion von innenräumen sowie sensoreinheit
EP2805180A1 (de) Lasertracker mit funktionalität zur graphischen zielbereitstellung
DE19922321A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Durchführung von geodätischen Messungen mittels Videotachymeter
EP2431708A1 (de) Geodätisches Vermessungssystem mit in einer Fernbedieneinheit integrierter Kamera
DE102012111345B4 (de) Mobiles Handgerät zur Ausrichtung eines Sensors
EP1314960A1 (de) Elektronische Anzeige- und Steuervorrichtung für ein Messgerät
DE102016200967A1 (de) System zum Messen einer dreidimensionalen Position

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13727561

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14404600

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13727561

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1