测定方法以及测定装置制造方法
【专利摘要】一种测定方法，其为将测定装置中的多个测定对象物进行监视测定的测定方法，上述测定装置具有：照准上述测定对象物的望远镜部；经由该望远镜部照射测距光并测定到上述测定对象物为止的距离的测距部；照射照准光并拍摄照准方向，取得数字图像的拍摄部；检测上述望远镜部的照准方向的方向角的角度检测部；以及使上述望远镜部自动照准上述测定对象物的自动照准部，其中，该测定方法具备：设定搜索范围的工序；将照射的照准光的光量切换为近距离用和远距离用的光量切换工序；作为近距离用光量，将搜索范围进行搜索，并对位于近距离的测定对象物进行粗测定的近距离搜索工序；作为远距离用光量，将搜索范围进行搜索，并对位于远距离的测定对象物进行粗测定的远距离搜索工序；以及基于上述近距离搜索的粗测定结果和上述远距离搜索的粗测定结果对全测定对象物自动照准，并将各测定对象物进行测距、测角的精密测定工序。
【专利说明】测定方法以及测定装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及对多个点定期地或经时地连续测定的测定方法以及测定装置。
【背景技术】
[0002]为了监视地盘的下沉、为了监视滑坡、为了监视水库等的建筑物的堤坝、墙体的位移，或者为了监视隧道的墙面的位移，通过测定装置将测定范围内设定的多个测定点，定期地或经时地连续测定。
[0003]例如，在挖掘用于建设地下铁的隧道的情况等中，为了监视挖掘后的隧道的天花板、墙面是否位移，在天花板、墙面上设置多个作为目标的棱镜，将全部的棱镜的位置位移通过测定装置以无人方式按顺序进行测定(以下称作监视测定)。
[0004]在进行监视测定的情况下，测定装置自动地搜索棱镜、即测定点，并照准，进行测距，来执行测定。为了取得用于搜索已设定的测定点的初期值，对各测定点的示教变为必需。
[0005]在现有的示教操作中，通过测定装置操作者照准各测定点，对各测定点进行水平角、铅直角、距离的测定，并对各测定点进行三维测定，将得到的测定结果作为各测定点的初期值进行设定。在该方法中，为操作者对测定点进行一点一点地测定，进而由于测定装置所具备的照准望远镜的视场角狭窄，所以在照准中花费时间，操作性差，需要很多的时间。特别是，在测定中有时间限制的情况下，例如在地下铁用的隧道中的操作的情况下，在对隧道的天花板、墙面进行监视测定中，在地下铁的非运营时间内必须结束测定，要求测定时间的缩短。
[0006]本 申请人:，在日本特开2012-73201号公报中公开了一种测定方法以及测定装置，其为边扫描已设定的范围边按规定时间间隔取得图像，从取得的图像检测出棱镜，并求出棱镜(测定点)的坐标位置取得用于进行搜索的初期值，进行对各棱镜的示教，大幅度地缩短示教操作时间的同时，使示教操作的无人化成为可能的测定方法以及测定装置。
[0007]一般情况下，在示教操作中，照射的测距光的光量变为固定，测定装置自动地扫描以固定的光量的测距光设定的测定范围，搜索棱镜、即测定点，并照准检测出的测定点，进行测距、测角，取得示教中必需的测定点的坐标数据。
[0008]在这种情况下，即使在测定点处于近距离的情况下，以接收到反射光的受光元件不饱和的方式，较低地设定测距光的光量。为此，由于光量上的限制，对远距离的测定点没有进行示教操作。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于，提供一种跨越从近距离到远距离的宽范围并能进行示教操作的测定方法以及测定装置。
[0010]为了实现上述目的，涉及本发明的测定方法为将测定装置中的多个测定对象物进行监视测定的测定方法，上述测定装置具有:照准上述测定对象物的望远镜部；经由该望远镜部照射测距光并测定到上述测定对象物为止的距离的测距部；照射照准光并拍摄照准方向，取得数字图像的拍摄部；检测上述望远镜部的照准方向的方向角的角度检测部；以及使上述望远镜部自动照准上述测定对象物的自动照准部，其中，该测定方法具备:设定搜索范围的工序；将照射的照准光的光量切换为近距离用和远距离用的光量切换工序；作为近距离用光量，将搜索范围进行搜索，并对位于近距离的测定对象物进行粗测定的近距离搜索工序；作为远距离用光量，将搜索范围进行搜索，并对位于远距离的测定对象物进行粗测定的远距离搜索工序；以及基于上述近距离搜索的粗测定结果和上述远距离搜索的粗测定结果对全测定对象物自动照准，并将各测定对象物进行测距、测角的精密测定工序，上述近距离搜索工序具备:通过上述望远镜部将上述搜索范围进行扫描的扫描工序；在扫描的过程中，以规定时间间隔取得数字图像的图像取得工序；测定取得图像时的方向角的方向角测定工序；检测上述数字图像中的测定对象物像，并检测该测定对象物像的图像位置的图像位置检测工序；以及基于方向角测定结果和图像位置检测结果测定各测定对象物的复合方向角的粗测定工序，上述远距离搜索工序具备:通过上述望远镜部将上述搜索范围进行扫描的扫描工序；在扫描的过程中，以规定时间间隔取得数字图像的图像取得工序；测定取得图像时的方向角的方向角测定工序；检测上述数字图像中的测定对象物像，并基于由上述近距离搜索取得的上述粗测定结果对位于近距离的测定对象物像进行图像的掩蔽处理，检测位于远距离的测定对象物像的图像位置的图像位置检测工序；以及基于方向角测定结果和图像位置检测结果测定各测定对象物的复合方向角的粗测定工序。
[0011]另外，涉及本发明的测定方法为，具备:上述图像取得工序以包含相同的测定对象物的图像变为多个的方式以规定时间间隔取得数字图像，上述图像位置检测工序检测该数字图像中的测定对象物像，并设定包围该测定对象物像的最小矩形的矩形设定工序；将由多个数字图像得到的上述最小矩形进行重叠，并以将重叠后的矩形全部包含的方式取得设定的矩形的数据的综合处理工序；以及基于取得的矩形数据计算矩形的中心与照准轴的偏差的工序。
[0012]另外，涉及本发明的测定方法为，还具备:基于存储的上述方向角依次使上述望远镜部自动照准上述测定对象物，并执行测距、测角的精密测定工序；以及将由该精密测定得到的测定结果与上述测定对象物相关联，并作为初期值取得测定结果的工序。
[0013]另外，涉及本发明的测定装置为，具备:照准测定对象物的望远镜部；经由该望远镜部照射测距光并测定到上述测定对象物为止的距离的测距部；拍摄照准方向，取得数字图像的拍摄部；检测上述望远镜部的照准方向的方向角的角度检测部；使上述望远镜部自动照准上述测定对象物的自动照准部；运算处理部；以及存储部，上述测距部能将测距光的光量变更为近距离用和远距离用，上述运算处理部，以近距离用的光量和远距离用的光量，分别使上述望远镜部在水平方向、铅直方向旋转，扫描以包含多个测定对象物的方式设定的规定范围，在由上述拍摄部扫描的过程中，以包含相同的测定对象物的图像包围多个的方式以规定时间间隔取得数字图像，检测该数字图像中的测定对象物像，基于图像取得时的上述角度检测部的检测结果和上述数字图像中的测定对象物像的位置计算上述测定对象物的复合方向角，与各测定对象物相关联并将该测定对象物的复合方向角作为自动照准用的目标值存储于上述存储部，进而上述运算处理部，在以远距离用的光量计算测定对象物的复合方向角的情况下，基于由近距离用所取得的复合方向角进行掩蔽处理，并限制位于近距离的测定对象物的复合方向角的取得。
[0014]另外，涉及本发明的测定装置为，上述运算处理部设定包围测定对象物像的最小矩形，将由多个数字图像得到的上述最小矩形重叠的同时，取得以将重叠后的矩形全部包含的方式设定的矩形的数据，基于根据取得的矩形数据获得的矩形的中心与照准轴的偏差和来自上述角度检测部的检测结果计算上述测定对象物各个的复合方向角，将上述复合方向角与各测定对象物相关联并将该测定对象物的方向角作为自动照准用的目标值存储于上述存储部。
[0015]进一步，另外，本发明的测定装置为，上述运算处理部基于上述存储部中存储的上述目标值，在上述自动照准部中依次使上述望远镜部自动照准上述测定对象物，执行测距、测角的精密测定，将由该精密测定得到测定结果与上述测定对象物相关联，并作为初期值取得测定结果。
[0016]根据本发明，由于为将测定装置中的多个测定对象物进行监视测定的测定方法，上述测定装置具有:照准上述测定对象物的望远镜部；经由该望远镜部照射测距光并测定到上述测定对象物为止的距离的测距部；照射照准光并拍摄照准方向，取得数字图像的拍摄部；检测上述望远镜部的照准方向的方向角的角度检测部；以及使上述望远镜部自动照准上述测定对象物的自动照准部，其中，该测定方法具备:设定搜索范围的工序；将照射的照准光的光量切换为近距离用和远距离用的光量切换工序；作为近距离用光量，将搜索范围进行搜索，并对位于近距离的测定对象物进行粗测定的近距离搜索工序；作为远距离用光量，将搜索范围进行搜索，并对位于远距离的测定对象物进行粗测定的远距离搜索工序；以及基于上述近距离搜索的粗测定结果和上述远距离搜索的粗测定结果对全测定对象物自动照准，并将各测定对象物进行测距、测角的精密测定工序，上述近距离搜索工序具备:通过上述望远镜部将上述搜索范围进行扫描的扫描工序；在扫描的过程中，以规定时间间隔取得数字图像的图像取得工序；测定取得图像时的方向角的方向角测定工序；检测上述数字图像中的测定对象物像，并检测该测定对象物像的图像位置的图像位置检测工序；以及基于方向角测定结果和图像位置检测结果测定各测定对象物的复合方向角的粗测定工序，上述远距离搜索工序具备:通过上述望远镜部将上述搜索范围进行扫描的扫描工序；在扫描的过程中，以规定时间间隔取得数字图像的图像取得工序；测定取得图像时的方向角的方向角测定工序；检测上述数字图像中的测定对象物像，并基于由上述近距离搜索取得的上述粗测定结果对位于近距离的测定对象物像进行图像的掩蔽处理，检测位于远距离的测定对象物像的图像位置的图像位置检测工序；以及基于方向角测定结果和图像位置检测结果测定各测定对象物的复合方向角的粗测定工序，所以从近距离的测定对象物到远距离的测定对象物为止，都成为示教的对象的同时成为监视的对象，测定范围显著扩大。
[0017]另外，根据本发明，由于具备:上述图像取得工序以包含相同的测定对象物的图像变为多个的方式以规定时间间隔取得数字图像，上述图像位置检测工序检测该数字图像中的测定对象物像，并设定包围该测定对象物像的最小矩形的矩形设定工序；将由多个数字图像得到的上述最小矩形进行重叠，并以将重叠后的矩形全部包含的方式取得设定的矩形的数据的综合处理工序；以及基于取得的矩形数据计算矩形的中心与照准轴的偏差的工序，所以在不能取得测定对象物的完整的图像的情况下也能将测定对象物的正确的方向角进行测定。
[0018]另外，根据本发明，由于还具备:基于存储的上述方向角依次使上述望远镜部自动照准上述测定对象物，并执行测距、测角的精密测定工序；以及将由该精密测定得到的测定结果与上述测定对象物相关联，并作为初期值取得测定结果的工序，所以对宽范围中存在的测定对象物能高效地监视测定。
[0019]另外，根据本发明，由于具备:照准测定对象物的望远镜部；经由该望远镜部照射测距光并测定到上述测定对象物为止的距离的测距部；拍摄照准方向，取得数字图像的拍摄部；检测上述望远镜部的照准方向的方向角的角度检测部；使上述望远镜部自动照准上述测定对象物的自动照准部；运算处理部；以及存储部，上述测距部能将测距光的光量变更为近距离用和远距离用，上述运算处理部，以近距离用的光量和远距离用的光量，分别使上述望远镜部在水平方向、铅直方向旋转，扫描以包含多个测定对象物的方式设定的规定范围，在由上述拍摄部扫描的过程中，以包含相同的测定对象物的图像包围多个的方式以规定时间间隔取得数字图像，检测该数字图像中的测定对象物像，基于图像取得时的上述角度检测部的检测结果和上述数字图像中的测定对象物像的位置计算上述测定对象物的复合方向角，与各测定对象物相关联并将该测定对象物的复合方向角作为自动照准用的目标值存储于上述存储部，进而上述运算处理部，在以远距离用的光量计算测定对象物的复合方向角的情况下，基于由近距离用所取得的复合方向角进行掩蔽处理，并限制位于近距离的测定对象物的复合方向角的取得，所以从近距离的测定对象物到远距离的测定对象物为止，都成为示教的对象的同时能成为监视的对象，测定范围显著扩大。
[0020]另外，根据本发明，由于上述运算处理部设定包围测定对象物像的最小矩形，将由多个数字图像得到的上述最小矩形重叠的同时，取得以将重叠后的矩形全部包含的方式设定的矩形的数据，基于根据取得的矩形数据获得的矩形的中心与照准轴的偏差和来自上述角度检测部的检测结果计算上述测定对象物各个的复合方向角，将上述复合方向角与各测定对象物相关联并将该测定对象物的方向角作为自动照准用的目标值存储于上述存储部，所以在不能取得测定对象物的完整的图像的情况下也能将测定对象物的正确的方向角进行测定。
[0021]进一步，另外根据本发明，由于上述运算处理部基于上述存储部中存储的上述目标值，在上述自动照准部中依次使上述望远镜部自动照准上述测定对象物，执行测距、测角的精密测定，将由该精密测定得到测定结果与上述测定对象物相关联，并作为初期值取得测定结果，所以对宽范围中存在的测定对象物能高效地监视测定。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是包含涉及本发明的实施例的测定装置的系统结构图；
图2是上述测定装置所具备的光学系统的系统图；
图3是上述测定装置的概略结构图；
图4是本发明的实施例的流程图；
图5是表示本实施例中的扫描轨迹与望远镜部的视场与反射目标的关系的说明图；
图6 (A)是表示扫描中取得的图像中的视场与受光区域与反射目标像的关系的图；图6 (B)是表示用于测定反射目标像的位置的图像处理的说明图，图6 (C)是由图像处理得到的矩形数据的综合操作的说明图；
图7是表示包围反射目标像的矩形与掩蔽的范围的关系的图。
【具体实施方式】
[0023]下面，边参照附图边说明本发明的实施例。
[0024]首先，在图1中，将具备涉及本发明的实施例的测定装置的测定系统进行说明。
[0025]图1中，I是测量小屋9中设置的测定装置，该测定装置I具备望远镜部2，该望远镜部2在水平方向、铅直方向上能旋转，具有自动照准功能。3是测定装置PC，该测定装置PC3电连接于上述测定装置1，或者与该测定装置I成一体化，对该测定装置I发出涉及测定的指令。另外，上述测定装置PC3蓄积由上述测定装置I取得的测定数据，或者将测定数据发送到基地PC6。4是电源，该电源4对上述测定装置1、上述测定装置PC3供给电力。进而，虽然未图示，但上述测定装置I具有检测上述望远镜部2的照准方向的水平测角部32(参照图3)、铅直测角部31 (参照图3)。另外，5-1、5-2、5-3、…、5_n表示在测定点设置的测定对象物。进而，作为测定对象物，使用具有回归反射性的反射目标，进一步作为反射目标，使用棱镜、反射板等。
[0026]上述基地PC6设置在管理隧道、水库等的管理事务所10等中。上述基地PC6蓄积从上述测定装置PC3发送来的监视数据，另外，将接收的监视数据与过去的监视数据进行比较，判断隧道、水库等的现状。
[0027]进而，上述测定装置PC3与上述基地PC6，通过LAN、无线等所需要的通信单元7，变为能相互地进行数据通信。
[0028]图2表示上述测定装置I的光学系统11，该光学系统11成为固定倍率。图2中，12表不该光学系统11的光轴(视轴)，13表不测距用光源，14表不照准用光源，15表不将来自上述测距用光源13的测距光导向上述光轴12的第一投光光学系统，16表示将来自上述照准用光源14的照准光导向上述光轴12的第二投光光学系统，17表不配置于上述光轴12上物镜，18表不配置于上述光轴12上的聚焦透镜,另外，19表不目镜。
[0029]上述测距用光源13变为作为测距光发出可见光，上述照准用光源14变为作为照准光发出红外光等的非可见光，从上述测距用光源13发出的测距光、从上述照准用光源14发出的照准光分别射出到上述光轴12上。测距光的反射光(以下称作反射测距光)和照准光的反射光(以下称作反射照准光)入射到上述物镜17并且被聚光。
[0030]在上述光轴12上设置二向色棱镜21。该二向色棱镜21将反射照准光22以一个反射面进行反射，通过上述二向色棱镜21，上述反射照准光22被分离。分离后的该反射照准光22入射到图像传感器23。
[0031]另外，上述二向色棱镜21以其它的反射面将反射测距光24进行反射，该反射测距光24被分离。分离后的该反射测距光24入射到测距用受光元件25。自然光22'透过上述二向色棱镜21，透过的上述自然光22'经过上述聚焦透镜18入射到上述目镜19。
[0032]上述图像传感器23，例如是作为像素的集合体的(XD，CMOS传感器等，各像素变为能确定受光面(拍摄面)上的位置。进而，上述图像传感器23被设定成该图像传感器23的中心与上述光轴12 —致。
[0033]进而,上述各像素,通过以该光轴12为原点的正交坐标来确定位置。通过求出上述图像传感器23上的规定的像素的位置(坐标)，变为能求出相对该规定的像素的上述光轴12的视场角(从像素的位置得到的相对光轴的角度)。上述光学系统11、上述图像传感器23等构成拍摄部26，该拍摄部26经由上述图像传感器23取得数字图像。
[0034]在本实施例中，从由上述图像传感器23取得的数字图像检测出上述反射目标5的像，基于该反射目标5的像求出该反射目标5的图像上的位置，从该位置与上述光轴12的相对关系能求出相对该光轴12的铅直角、水平角。进一步，变为上述光轴12的铅直角、水平角分别通过上述铅直测角部31和上述水平测角部32被测定，基于上述光轴12的铅直角、水平角与上述图像传感器23中的铅直角、水平角，检测上述反射目标5的位置(铅直角、水平角)。
[0035]图3是表示上述测定装置I的概略结构的框图，图3中，27表示由CPU代表的运算处理部，28表示存储部，29表示测距部，31表示铅直测角部，32表示水平测角部，33表示通信部，34表示显示部，35表示自动照准部，36表示将上述望远镜部2在铅直方向进行旋转的铅直电动机，37表示将上述望远镜部2在水平方向进行旋转的水平电动机，38表示设置于上述铅直电动机36的铅直电动机编码器,39表不设置于上述水平电动机37的水平电动机编码器，40表示操作部。
[0036]上述测距部29由上述测距用光源13、上述测距用受光元件25、上述运算处理部27、上述存储部28等构成。上述测距部29基于由上述测距用受光元件25受光的反射测距光进行距离测定。
[0037]上述自动照准部35由上述照准用光源14、上述图像传感器23、上述运算处理部27、上述存储部28等构成。上述自动照准部35，进行来自上述反射目标5的反射照准光被上述图像传感器23受光，并基于受光结果使照准光轴一致于上述反射目标5的自动照准。
[0038]上述铅直测角部31测定上述望远镜部2的照准光轴的铅直角，并将测定结果作为电信号发送到上述运算处理部27。上述水平测角部32具有基准点，并测定对基准点的上述照准光轴的水平角，将测定结果发送到上述运算处理部27。
[0039]通过上述运算处理部27驱动控制上述铅直电动机36和上述水平电动机37。通过该铅直电动机36中设置的上述铅直电动机编码器38检测上述铅直电动机36的旋转量、旋转速度，通过该水平电动机37中设置的上述水平电动机编码器39检测上述水平电动机37的旋转量、旋转速度。
[0040]上述运算处理部27，基于上述存储部28中储存的程序(后述)，进行近距离示教控制、远距离示教控制的切换，对取得的图像进行图像处理，驱动上述测距部29进行测距，驱动上述自动照准部35进行自动照准，另外，基于来自上述测距部29、上述铅直测角部31、上述水平测角部32的测定结果对上述反射目标5的各个进行三维测定。得到的测定结果被发送到上述测定装置PC3。
[0041]上述存储部28中储存有:用于进行近距离示教控制与远距离示教控制的切换的程序、用于使上述测定装置I进行测定工作并取得测定点(上述反射目标5)的三维数据的测定程序、或依次搜索测定点并执行由上述图像传感器23进行图像取得等的工作的顺序程序、从由上述图像传感器23取得的数字图像检测反射目标像的图像处理程序、将检测出的反射目标像进行图像处理并检测图像上的反射目标位置的程序、基于图像上的反射目标位置求出上述反射目标5的位置(水平角、铅直角)的目标位置测定程序、用于基于测定的上述反射目标5的位置使上述望远镜部2照准上述反射目标5的自动照准程序、或使该自动照准程序、上述测定程序执行并基于针对上述反射目标5的各个所测定的数据执行示教的示教程序、或基于示教结果以规定时间间隔使上述自动照准程序、上述测定程序执行，并检测各测定点的位置，将检测结果按时间序列储存于上述存储部28的监视程序等的各种程序。
[0042]接下来，对上述测定装置PC3进行说明。
[0043]通过上述测定装置1，执行示教或监视所得到的测定点数据被发送到上述测定装置PC3。该测定装置PC3将测定点数据按时间序列，或与各反射目标5相对应地按时间序列进行保存储存。
[0044]进一步，上述测定装置PC3具有:用于使上述测定装置I执行示教、或监视的控制程序、或基于测定数据，按每一各反射目标(测定点)计算位移的有无、位移的程度，并判断是否为异常的异常判断程序等的程序。
[0045]下面，对本实施例的示教作用参照图4进行说明。
[0046]在本实施例中，执行近距离搜索和远距离搜索。
[0047]步骤:01指定基准点和测定点存在的范围(搜索范围)。作为具体的范围的指定方法，作为一个例子，对进行示教操作的起点和终点的位置朝向上述望远镜部2并通过上述铅直测角部31、上述水平测角部32取得此时的测角值。进而，将上述望远镜部2朝向进行示教操作的起点和终点的位置，操作者直接使该望远镜部2动作也可以，或者通过上述测定装置PC3以远程操作使该望远镜部2动作也可以。或者，从上述测定装置I的上述操作部40直接指定测角值也可以，从上述测定装置PC3以远程操作指定测角值也可以。另外，在上述显示部34为触摸面板的情况下，在该显示部34上设定起点、终点。
[0048]如果基准点和测定点跨越全周而存在的情况下，或宽范围存在的情况下，不进行起点位置和终点位置的指定，而使上述望远镜部2相对铅直轴360°旋转，在全周上进行示教也可以。重要的是，能比基准点和测定点存在的范围稍宽地指定，并可靠地发现全部的上述反射目标5。
[0049]步骤:02当搜索范围的指定结束时，为了搜索而发出的照准光的光量被设定。作为设定的光量，被设定为存在于搜索范围，并能检测由最远的反射目标5反射的照准光的远距离搜索用光量(例如最大光量)、检测来自比规定的距离近的反射目标5的反射光的近距离搜索用光量(小光量)的任一光量。在本实施例中，执行远距离搜索和近距离搜索，首先为了近距离搜索而设定为近距离搜索用光量。
[0050]步骤:03当光量的设定结束时，通过设定的扫描模式执行搜索。
[0051]在搜索中，利用上述测定装置I的搜索功能，驱动上述铅直电动机36、上述水平电动机37。上述望远镜部2在水平方向以规定速度来回扫描，另外，在水平扫描端，以规定速度在规定角度铅直方向进行旋转，通过水平方向的来回扫描和在水平扫描端的向铅直方向的旋转，搜索范围无遗漏地被扫描。此时，铅直方向的规定旋转角度被设定成比上述望远镜部2的视场42 (参照图5)的铅直方向的视场角�。沟迷谏厦娴纳璧氖映∮朐谙旅娴纳璧氖映≡谒枰姆段е氐�。
[0052]步骤:04在扫描过程中，以规定时间间隔，通过上述拍摄部26取得数字图像数据，取得的数字图像储存于上述存储部28。虽然未特别限定扫描模式，但由于上述望远镜部2的上述视场42为圆形，所以例如在水平方向扫描的状态下，在上述望远镜部2的上述视场42的上下端附近有上述反射目标5的情况下，该反射目标5只在一瞬间加入上述视场42内。为此，由于存在不能取得上述反射目标5的像的可能性，所以在水平方向扫描的情况下，在上述视场42的上下方向稍有重叠地扫描(参照图5)。同样,在铅直方向扫描的情况下，以在上述视场42的左右方向能稍有重叠地取得图像的方式，设定取得图像的时间间隔、扫描速度。
[0053]另外，上述水平方向的扫描速度与取得图像的时间间隔的关系被设定成，相同的目标出现在多个、即至少2个以上的图像中。
[0054]步骤:05在步骤:04取得图像时，与图像的取得同步地测定水平角、铅直角(包含水平角、铅直角而称作方向角)，将方向角与取得的图像相关联，储存于上述存储部28。
[0055]步骤:06对该存储部28中储存的各图像进行图像处理。确认图像中是否有反射目标像。进一步从包含该反射目标像的图像检测出该反射目标像。另外，求出各图像中的上述反射目标像的图像中的位置(在上述图像传感器23的受光面上的位置)。
[0056]进而，在近距离搜索中，由于照准光的光量被较低的设定，所以存在从位于远距离的上述反射目标5，不能得到仅能识别目标的反射光的情况，但来自位于近距离的上述反射目标5的反射光，变为不使上述图像传感器23饱和的光量。
[0057]进一步，由于上述光学系统11为固定倍率，所以上述反射目标像变为与距离对应的大�。栽毒嗬氲姆瓷淠勘�5而言，得到小的反射目标像，对近距离而言得到大的反射目标像。
[0058]因此，通过判断上述反射目标像的大�。芘卸嫌敫梅瓷淠勘晗穸杂Φ姆瓷淠勘�5的大概的距离。例如，当将近距离搜索设为10m以内，将10m以上设为远距离搜索时，将在10m得到的反射目标像的大小作为判断基准，进行以近距离搜索检测的反射目标5与以远距离搜索检测的反射目标5的切换。
[0059]步骤:07直到针对全搜索范围扫描结束为止，重复步骤:03?步骤:06。
[0060]步骤:08当针对全搜索范围扫描结束时，能判断结束的搜索为近距离搜索还是远距离搜索。
[0061]步骤:09当判断为近距离搜索已结束时，基于包含由近距离搜索取得的反射目标像的图像、与该图像相关联的方向角、该图像中的反射目标像的位置，执行综合处理。在此成为综合处理的对象的图像是，以反射目标像的大小判断为位于近距离的目标的图像。
[0062]另外，综合处理是，进一步考虑图像中的反射目标像的位置，测定正确的反射目标的方向角(称作复合方向角)的处理。
[0063]参照图6 (A)?图6 (C)，对综合处理进行说明。
[0064]首先，对图像处理以及求出反射目标像的图像中的位置的情况进行说明。
[0065]图6 (A)示出了在扫描中取得的图像中，上述视场42和受光区域43以及反射目标像44的关系。另外，在图6 (A)中，示出了相同的反射目标5包含于3个图像中的情况。
[0066]进而，虽然在图6(A)中，在I个图像中示出3个上述反射目标像44，但实际上在I个图像中包含I个反射目标像44。图6 (A)示出了使3个图像以光轴为中心重叠的状态。
[0067]在时刻tl、t2、t3分别取得图像。在时刻tl取得的图像(以下称作图像tl)中包含反射目标像44-1，在时刻t2取得的图像(以下称作图像t2)中包含反射目标像44-2，在时刻t3取得的图像(以下称作图像t3)中包含反射目标像44-3。
[0068]因为拍摄的时刻，上述反射目标像44-1为完整的像，但上述反射目标像44-2、上述反射目标像44-3变为缺失一部分的像。
[0069]如图6 (B)所示，对各图像捕捉到上述视场42，并且将包围上述受光区域43内包含的上述反射目标像44的最小的矩形进行设定(矩形识别)。根据图6 (B)的例子，图像tl中的上述反射目标像44-1的全部的像包含在图像tl中，变为完整的圆形的像。包围该反射目标像44-1的最小的矩形45-1，变为与该反射目标像44-1相接的正方形。另外，此时的矩形45-1的面积，在包围反射目标像的矩形之中变为最大。进而，在以椭圆等得到上述反射目标像44的情况下，变为与椭圆的形状对应的矩形。
[0070]进一步，当得到上述矩形45-1时，取得该矩形45-1的对角的位置的坐标tl (xl,yl)、tl' (x2, y2)。此时的坐标变为在以上述光轴12为原点的上述受光区域43内的坐标。
[0071]同样，设定包围图像t2中的上述反射目标像44-2的最小的矩形45-2。此时的该矩形45-2，由于上述反射目标像44-2的右侧缺失，所以变为纵向宽的矩形。进一步，取得上述矩形45-2的对角的坐标。
[0072]另外，设定包围图像t3中的上述反射目标像44-3的最小的矩形45_3。此时的上述反射目标像44-3缺失大部分，仅有上述反射目标像44-3的右上部分，变为在上述视场42、上述受光区域43中共同被包含的部分。因此，上述矩形45-3，变为小的横向宽的矩形。同样取得该矩形45-3的对角的坐标。该对角的坐标变为表示矩形的位置、矩形的大小、形状的矩形数据。
[0073]进而，在2组的对角的坐标内，到底要选择哪一组，根据上述反射目标像44的状态适当地选择即可。关键是，若能取得矩形数据即可。
[0074]对相同的反射目标5，取得3个图像，进一步取得在各图像的坐标。
[0075]由于在时刻tl、t2、t3取得上述3个图像，所以上述光轴12的水平角、铅直角对应于时刻tl、t2、t3进行变化。从上述反射目标像44-1、44-2、44-3得到的、矩形的对角的坐标(上述受光区域43内的坐标)和从各图像的上述光轴12的方向角(水平角、铅直角)得到上述对角的绝对坐标(二维坐标)，并基于该绝对坐标将矩形进行重叠进而，通过上述铅直测角部31、上述水平测角部32测定方向角。
[0076]或者，基于上述铅直测角部31、上述水平测角部32的检测结果，使上述光轴12的方向一致。例如，使3个图像，与在时刻tl取得的上述光轴12的方向一致，进一步使3个矩形 45-1、45-2、45-3 重叠。
[0077]当上述反射目标像44是通过相同的反射目标5得到的像时，上述矩形45-1、45_2、45-3由于表示上述反射目标像44的一部分或全部，所以必然重合。即，当得到的多个上述反射目标像44的一部分也重合时，反射目标像被判断为相同的反射目标5的反射目标像44。
[0078]矩形的重合的样子示于图6 (C)。取得的上述反射目标像44由于为相同的倍率、相同的距离，所以关于完整的像的上述矩形45-1变为最大。另外，上述矩形45-2、45-3分别被包含在上述矩形45-1中。包含全部矩形的矩形(在图示中为矩形45-1)的对角的2点的坐标的中点，变为上述反射目标5的方向角。
[0079]进而，在得不到上述反射目标5的完整的像的情况下，若求出包含得到的多个矩形45的最小的正方形，则看作该正方形为包围完整的像的矩形。
[0080]在此，将由综合处理得到的矩形，即包围完整的反射目标像44的矩形作为主矩形46。涉及该主矩形46的矩形数据表示上述反射目标5的位置(方向角)的同时也表示上述反射目标像44的大小。
[0081]针对各反射目标5得到的上述主矩形46的矩形数据，与各反射目标5相关联地被储存到上述存储部28。或者，发送到上述基地PC6，并在该基地PC6保存。储存的矩形数据作为进行远距离搜索的情况下的掩蔽数据来使用。
[0082]对位于近距离的全部的反射目标(以下，称作近距离反射目标)5执行上述的综合处理，测定全部的近距离反射目标5的方向角(测角)。另外，将测角的数据，与各近距离反射目标5相关联地储存于上述存储部28。或者，发送到上述基地PC6，并在该基地PC6保存。
[0083]当针对全部的近距离反射目标5，综合处理结束时，返回至步骤:02，在远距离搜索用光量(例如最大光量)中设定光量。
[0084]当在远距离搜索用光量中设定光量时，与近距离搜索相同地执行步骤:03?步骤:07，对位于远距离的反射目标5执行搜索。在由远距离搜索得到的图像中，包含位于近距离和远距离的全部的反射目标5。
[0085]当搜索范围全领域的搜索结束时，在步骤:08中，判断已结束的搜索为近距离搜索还是远距离搜索。当判断为远距离搜索时，移至步骤:10。
[0086]步骤:10基于由远距离搜索取得的图像执行综合处理。
[0087]基于在步骤:08获得的目标位置的近距离、远距离的判断以及在步骤:09的综合处理得到的、矩形数据，去除近距离目标像，仅基于远距离目标像执行综合处理。
[0088]为了去除近距离目标像，基于在步骤:09 (综合处理)取得的近距离目标的位置、大小(矩形数据)，对图像中的近距离目标像进行掩蔽。
[0089]通过掩蔽的执行，仅对远距离目标像进行综合处理。由于综合处理与对近距离目标像进行的处理相同所以省略说明。
[0090]当对全部的远距离反射目标5复合方向角测定(粗测定)结束时，将粗测定的结果储存于上述存储部28。
[0091]通过步骤:09的综合处理、步骤:10的追加了掩蔽的综合处理，得到对全部的反射目标5的粗测定结果。
[0092]在此,掩蔽的范围变为在相当的反射目标5的位置,针对该反射目标5所得到的主矩形46的大小。进而，实际的掩蔽的范围，比上述主矩形46稍大也可以。或者，在限制来自上述图像传感器23的受光信号的检测的情况下，考虑饱和对周边的像素带来影响，或者，以将由近距离目标像的饱和产生的光学叠影不误识别为远距离目标像的方式，对上述主矩形46以具有规定的余裕的方式设定掩模47的大小(参照图7)。
[0093]如图7所示，通过对该掩模47给予余裕，在进行了远距离搜索的情况下，存在远距离目标像48被包含在上述掩模47的范围的情况。在这种情况下，对该掩模47中包含的上述远距离目标像48不作为反射目标5进行识别。另外，对从上述掩模47离开的远距离目标像48作为反射目标5进行识别。
[0094]基于粗测定结果(目标值)，对搜索范围中存在的全部的反射目标5开始精密测定(三维测定)。
[0095]步骤:11基于粗测定的结果，按规定的顺序，例如按反射目标5中赋予的识别编号顺序使上述望远镜部2朝向上述目标值的方向。由于由上述粗测定得到的方向角是正确的，所以基于该方向角若将上述望远镜部2朝向上述反射目标5，则该望远镜部2的光轴与上述反射目标5的方向一致。
[0096]步骤:12当基于粗测定的复合方向角的、上述望远镜部2的方向设定结束时，执行自动照准。
[0097]作为对象的反射目标5经由上述望远镜部2使上述图像传感器23受光，检测出上述图像传感器23的图像中的上述反射目标5，并求出相对该反射目标5的上述光轴12的偏差，以该偏差变为O的方式驱动控制上述铅直电动机36、上述水平电动机37。求出上述偏差的情况下的、上述反射目标5的位置，作为该反射目标5的图像中心也可以。
[0098]如上所述，上述望远镜部2的光轴与上述反射目标5的方向一致，能简单且迅速地进行基于上述望远镜部2的自动照准。
[0099]步骤:13当照准结束时，进行基于上述测距部29的测距，另外，通过上述铅直测角部31、上述水平测角部32，进行铅直角、水平角的测角。根据被自动照准的顺序，依次执行测距、测角。
[0100]针对上述反射目标5的测距结果、测角结果，作为示教数据与反射目标5相关联、以及与测定时间相关联，并记录、储存于上述存储部28。进而，示教数据经由上述通信部33发送到上述测定装置PC3，并在该测定装置PC3中被记录、储存也可以。
[0101]步骤:14当对全部的反射目标5执行测距、测角时，示教工作结束。
[0102]对全部的反射目标5的测距结果、测角结果，作为示教数据与反射目标5相关联，以及与测定时间相关联，并记录、储存于上述存储部28。进而，示教数据经由上述通信部33发送到上述测定装置PC3，并记录、储存于该测定装置PC3也可以。
[0103]上述测定装置PC3，以按规定时间间隔，基于上述示教数据上述测定装置I搜索全部的棱镜，按顺序照准，并测距，执行监视测定的方式控制上述测定装置I。根据反射目标5的存在位置边进行光量的增减边进行监视测定也可以，或者将光量保持为近距离用的光量对近距离的反射目标5进行监视测定，之后将光量切换为远距离用，边进行掩蔽处理边对远距离的反射目标5进行监视测定也可以。
[0104]由于判断反射目标5位于近距离或位于远距离，并基于判断将测距光切换为近距离用的光量和远距离用的光量，进行搜索或监视测定，所以测定范围大幅度地扩大。
[0105]进而，在上述实施例中，对近距离的反射目标5执行搜索动作、粗测定，并变更光量对远距离的反射目标5执行搜索动作、粗测定，基于两个粗测定的结果，对全反射目标5执行了精密测定。但是，在对近距离的反射目标5执行了搜索动作、粗测定和精密测定之后，改变光量对远距离的反射目标5执行搜索动作、粗测定和精密测定也可以。
[0106]另外，在上述实施例中，在进行精密测定的情况下，执行综合处理求出了反射目标5的图像上的位置。但是，若考虑掩蔽的大�。慈艚诒巫魑哂杏嘣５拇笮。虿挥媒凶酆洗矶油枷裰苯忧蟪龇瓷淠勘晗竦耐枷裰械奈恢靡部梢�。
【权利要求】
1.一种测定方法，其为将测定装置中的多个测定对象物进行监视测定的测定方法，上述测定装置具有:照准上述测定对象物的望远镜部；经由该望远镜部照射测距光并测定到上述测定对象物为止的距离的测距部；照射照准光并拍摄照准方向，取得数字图像的拍摄部；检测上述望远镜部的照准方向的方向角的角度检测部；以及使上述望远镜部自动照准上述测定对象物的自动照准部，其中， 该测定方法具备: 设定搜索范围的工序； 将照射的照准光的光量切换为近距离用和远距离用的光量切换工序； 作为近距离用光量，将搜索范围进行搜索，并对位于近距离的测定对象物进行粗测定的近距离搜索工序； 作为远距离用光量，将搜索范围进行搜索，并对位于远距离的测定对象物进行粗测定的远距离搜索工序；以及 基于上述近距离搜索的粗测定结果和上述远距离搜索的粗测定结果对全测定对象物自动照准，并将各测定对象物进行测距、测角的精密测定工序， 上述近距离搜索工序具备: 通过上述望远镜部将上述搜索范围进行扫描的扫描工序； 在扫描的过程中，以规定时间间隔取得数字图像的图像取得工序； 测定取得图像时的方向角的方向角测定工序； 检测上述数字图像中的测定对象物像，并检测该测定对象物像的图像位置的图像位置检测工序；以及 基于方向角测定结果和图像位置检测结果测定各测定对象物的复合方向角的粗测定工序， 上述远距离搜索工序具备: 通过上述望远镜部将上述搜索范围进行扫描的扫描工序； 在扫描的过程中，以规定时间间隔取得数字图像的图像取得工序； 测定取得图像时的方向角的方向角测定工序； 检测上述数字图像中的测定对象物像，并基于由上述近距离搜索取得的上述粗测定结果对位于近距离的测定对象物像进行图像的掩蔽处理，检测位于远距离的测定对象物像的图像位置的图像位置检测工序；以及 基于方向角测定结果和图像位置检测结果测定各测定对象物的复合方向角的粗测定工序。
2.根据权利要求1所述的测定方法，其中， 具备: 上述图像取得工序以包含相同的测定对象物的图像变为多个的方式以规定时间间隔取得数字图像，上述图像位置检测工序检测该数字图像中的测定对象物像，并设定包围该测定对象物像的最小矩形的矩形设定工序； 将由多个数字图像得到的上述最小矩形进行重叠，并以将重叠后的矩形全部包含的方式取得设定的矩形的数据的综合处理工序；以及 基于取得的矩形数据计算矩形的中心与照准轴的偏差的工序。
3.根据权利要求1或2所述的测定方法，其中， 还具备: 基于存储的上述方向角依次使上述望远镜部自动照准上述测定对象物，并执行测距、测角的精密测定工序；以及 将由该精密测定得到的测定结果与上述测定对象物相关联，并作为初期值取得测定结果的工序。
4.一种测定装置，其具备: 照准测定对象物的望远镜部； 经由该望远镜部照射测距光并测定到上述测定对象物为止的距离的测距部； 拍摄照准方向，取得数字图像的拍摄部； 检测上述望远镜部的照准方向的方向角的角度检测部； 使上述望远镜部自动照准上述测定对象物的自动照准部； 运算处理部；以及 存储部， 上述测距部能将测距光的光量变更为近距离用和远距离用，上述运算处理部，以近距离用的光量和远距离用的光量，分别使上述望远镜部在水平方向、铅直方向旋转，扫描以包含多个测定对象物的方式设定的规定范围，在由上述拍摄部扫描的过程中，以包含相同的测定对象物的图像包围多个的方式以规定时间间隔取得数字图像，检测该数字图像中的测定对象物像，基于图像取得时的上述角度检测部的检测结果和上述数字图像中的测定对象物像的位置计算上述测定对象物的复合方向角，与各测定对象物相关联并将该测定对象物的复合方向角作为自动照准用的目标值存储于上述存储部，进而上述运算处理部，在以远距离用的光量计算测定对象物的复合方向角的情况下，基于由近距离用所取得的复合方向角进行掩蔽处理，并限制位于近距离的测定对象物的复合方向角的取得。
5.根据权利要求4所述的测定装置，其中， 上述运算处理部设定包围测定对象物像的最小矩形，将由多个数字图像得到的上述最小矩形重叠的同时，取得以将重叠后的矩形全部包含的方式设定的矩形的数据，基于根据取得的矩形数据获得的矩形的中心与照准轴的偏差和来自上述角度检测部的检测结果计算上述测定对象物各个的复合方向角，将上述复合方向角与各测定对象物相关联并将该测定对象物的方向角作为自动照准用的目标值存储于上述存储部。
6.根据权利要求4所述的测定装置，其中， 上述运算处理部基于上述存储部中存储的上述目标值，在上述自动照准部中依次使上述望远镜部自动照准上述测定对象物，执行测距、测角的精密测定，将由该精密测定得到的测定结果与上述测定对象物相关联，并作为初期值取得测定结果。
【文档编号】G01C1/00GK104515497SQ201410517004
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2013年10月1日
【发明者】西田信幸 申请人:株式会社拓普康
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