[發明專利]確定到目標的方向的方法、勘測裝置和機器可讀載體

有效

• 申請號: 202010080262.9
• 申請日: 2020-02-05
• 公開（公告）號: CN111521161B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: Z·托羅克;S·M·B·加切特·托亞;T·莫爾沃德;U·霍爾農
• 申請（專利權）人: 萊卡地球系統公開股份有限公司
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李艷芳;王小東

本發明涉及確定到目標的方向的方法、勘測裝置和機器可讀載體。例如激光跟蹤儀、全站儀、激光掃描儀或測量桿的勘測裝置(1，1')包括事件相機(2，20)，該相機包括動態視覺傳感器(5)。由相機(2，20)檢測到的事件借助于目標輻射(4)用于確定到例如回射器的待勘測目標(3，13)的方向，和/或在視覺測距的情況下確定相機(2，20)的相機姿態，例如，用于對三維點云進行配準和/或確定例如包括相機(2，20)的基于GNSS的測量桿(1')的勘測裝置(1，1')的位置的目的。

技術領域

本發明涉及一種勘測裝置，所述勘測裝置包括事件相機，并且涉及一種用于這種勘測裝置的方法。

背景技術

已知用于測量一個或更多個目標點的許多勘測裝置。這種勘測裝置的眾所周知的現代示例是激光跟蹤儀(也就是說，被配置為用于目標點的連續跟蹤以及該點的坐標位置確定的測量裝置)、或針對大地勘測專門定制的勘測裝置(諸如，激光掃描儀、視距儀和全站儀)。后者也稱為電子視距儀或計算機視距儀，并且包括用于以高度自動化或自動的方式完成勘測任務的一系列不同的子系統。例如在EP 1686350中描述了根據現有技術的一種大地勘測裝置。在這種情況下，勘測裝置(該勘測裝置的絕對位置是已知的)相對于待勘測目標點的距離和方向或水平和垂直角被記錄為空間標準數據。

在許多應用中，通過將具體配置的目標定位或安裝在可移動車輛上來勘測點。所述目標例如包括具有用于限定測量路徑或測量點的回射器(例如，全圓棱鏡)的鉛垂桿。然而，在沒有反射器的情況下操作的勘測系統也是可以的，諸如，在申請號為EP 10168771.3的歐洲專利申請中描述的系統。具有用于位置確定的GNSS接收器的勘測裝置也是已知的。

在對勘測裝置和(如果適用)用于標記待勘測目標點的反光目標作出相應嚴格要求的情況下，甚至跨勘測裝置與目標點(所謂的遠場)之間的約100米或更長的較大距離，例如在公路或隧道建設中進行勘測期間所需的精度也在毫米范圍內。

對于勘測點，通用類型的勘測裝置包括瞄準單元或射束引導單元。后者通常可相對于測量裝置的基座繞豎直軸線和水平傾斜軸線旋轉，使得借助于樞轉和傾斜，由射束引導單元發射的測量輻射可以與待勘測點對準。因此，目標點的位置是基于(借助測角儀確定的)射束引導單元的取向和/或測量輻射的發射方向以及到目標的距離測量的，所述距離例如根據飛行時間或相位測量原理基于測量輻射來確定。

作為對單個點的勘測的另選方案或除了單個點的勘測之外，例如借助于利用數百萬個點勘測的掃描來勘測大量的點，由此生成所謂的3D點云。在這種情況下，為了完全勘測物體，也就是說，為了生成無間隙地對物體的表面成像的3D點云，通常需要從多個站點勘測物體。因此，從兩個或更多個位置生成的點云必須與公共基準(所謂的配準)相關，這很復雜并且通常只能在后面進行。

為了鏈接不同的站點或支持多個點云的配準，已知的是使用視覺測距來確定測量環境中的兩個站點的位置和取向的差異。為此目的，勘測裝置包括標準相機，該標準相機在站點改變時，在算法上例如借助所謂的SLAM(同時局部化和映射)或SfM(運動恢復結構)算法連續地記錄一系列圖像。還可以獨立于點云配準使用這種方法，以便確定勘測裝置的位置和/或取向或跟蹤勘測裝置在測量環境中的移動。

這里存在的問題是，傳統相機的圖像質量會因諸如高動態范圍或移動模糊(特別是在諸如隧道或建筑物內部的較弱照明測量環境中)的光度效應而大大受損。由于圖像質量不足，視覺測距算法無法成功正確地確定裝置姿態或具有足夠的精度。測距測量質量的進一步障礙是由于過度照明(例如，強陽光)、照明的快速或巨大變化以及快速或不均勻的圖像場景變化(在某些情況下幾秒鐘甚至更快)而引起的，這種情況經常例如在公開場合以及當勘測裝置被人從一個位置移動到另一位置時發生。