具有精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的勘測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】具有精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的勘測(cè)裝置。一種勘測(cè)裝置(1)，該勘測(cè)裝置(1)具有：控制和評(píng)估單元(11)；照射源(23)，該照射源(23)用于發(fā)射照明光線；以及精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能，在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，通過(guò)所述控制和評(píng)估單元(11)的自動(dòng)控制而實(shí)現(xiàn)照明光線的發(fā)射的變化，使得產(chǎn)生照明光線閃光的已知序列。
【專利說(shuō)明】
具有精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的勘測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1或8的前序部分的具有精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的勘測(cè)裝置，以及根據(jù)權(quán)利要求12的用于該勘測(cè)裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知有多種勘測(cè)裝置用于勘測(cè)一個(gè)或更多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)。通常，這些勘測(cè)裝置的已知的現(xiàn)代示例是激光跟蹤器，即，被設(shè)計(jì)成連續(xù)跟蹤目標(biāo)點(diǎn)并確定該點(diǎn)在坐標(biāo)中的位置的測(cè)量設(shè)備，或者諸如視距儀和全站儀這樣的針對(duì)大量勘測(cè)而專門定制的勘測(cè)裝置。后一種勘測(cè)裝置還被稱為電子視距儀或計(jì)算機(jī)視距儀，并且具有用于通過(guò)高度自動(dòng)化或自動(dòng)化的方式來(lái)執(zhí)行勘測(cè)任務(wù)的多個(gè)不同子系統(tǒng)。例如，在EP 1686350中描述了來(lái)自相關(guān)技術(shù)的大地勘測(cè)裝置。在這種情況下，絕對(duì)位置為已知的勘測(cè)裝置的距離和方向或者水平垂直角度相對(duì)于要被勘測(cè)的目標(biāo)點(diǎn)被記錄作為空間標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0003]在很多應(yīng)用中，通過(guò)將特殊配置的目標(biāo)對(duì)象放置在其處或者將這些目標(biāo)對(duì)象安裝在可移動(dòng)車輛上來(lái)對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行勘測(cè)。這些點(diǎn)例如由用于限定測(cè)量區(qū)段或測(cè)量點(diǎn)的具有反光鏡(360°棱鏡)的垂直桿組成。然而，例如，如在申請(qǐng)?zhí)枮镋P 10168771.3的歐洲專利申請(qǐng)中所描述的，在沒有反射器的情況下進(jìn)行操作的勘測(cè)系統(tǒng)也是可能的。
[0004]例如，在道路或隧道施工中在勘測(cè)期間要求的精確度即使在勘測(cè)裝置和超過(guò)100米的目標(biāo)點(diǎn)之間的很大的距離處也是在毫米范圍內(nèi)，因此對(duì)勘測(cè)裝置并且可能對(duì)被用來(lái)對(duì)要被勘測(cè)的目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記的逆反射目標(biāo)對(duì)象具有高要求。
[0005]為了看見或瞄準(zhǔn)要被勘測(cè)的目標(biāo)點(diǎn)，類屬型的勘測(cè)裝置具有望遠(yuǎn)照準(zhǔn)具(例如光學(xué)望遠(yuǎn)鏡)，作為瞄準(zhǔn)裝置。望遠(yuǎn)照準(zhǔn)具通常相對(duì)于測(cè)量裝置的基座圍繞垂直站立軸線并且圍繞水平傾斜軸線可以轉(zhuǎn)動(dòng)，其結(jié)果是能夠通過(guò)樞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜使望遠(yuǎn)鏡與要被勘測(cè)的點(diǎn)對(duì)齊?，F(xiàn)代的全站儀還具有用于使目標(biāo)光學(xué)器件自動(dòng)化并且用于自動(dòng)目標(biāo)瞄準(zhǔn)/精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤的裝置，下面縮寫為ATR(自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別)。例如，在Kirschner，H.和Stempfhuber,W.的論文中發(fā)現(xiàn)了這種ATR系統(tǒng)的描述:現(xiàn)代跟蹤全站儀的動(dòng)勢(shì)-2008關(guān)于萊卡TPS1200+.機(jī)器控制與指導(dǎo)的第一次國(guó)際會(huì)議的技術(shù)狀況報(bào)告(2015年3月4日從www.mcg.ethz.ch/papers/Kirschner_Stempfhuber_05.pdf上檢索到)。
[0006]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的ATR系統(tǒng)具有用于發(fā)射照明光束并且用于捕捉通過(guò)目標(biāo)(例如，環(huán)境中的點(diǎn)或反射棱鏡)反射的照明光束的部分中的至少一部分的裝置。在這種情況下，通常通過(guò)連續(xù)發(fā)射短的照明光束脈沖或照明光束閃光來(lái)執(zhí)行照明，其中，照明光束例如是發(fā)散式激光束，并且因此連續(xù)發(fā)射激光脈沖作為照明光束閃光。在這種情況下，經(jīng)發(fā)射的激光被成像到圖像傳感器(例如，CMOS 2D芯片)上，作為反射斑(光斑)。依賴于光學(xué)瞄準(zhǔn)軸線的定向從該方向到目標(biāo)對(duì)象的偏差，ATR傳感器上的反射射線的撞擊位置在這種情況下也從中央傳感器區(qū)域位置偏差，也就是說(shuō)，在ATR面?zhèn)鞲衅魃系睦忡R處逆反射的ATR照明光束的光斑不處于ATR面?zhèn)鞲衅鞯闹行?，并且因此不在例如使用校?zhǔn)如與光學(xué)目標(biāo)軸線對(duì)應(yīng)的位置那樣限定的期望位置上撞擊。在精細(xì)瞄準(zhǔn)功能期間，因此使用圖像傳感器上的露出像素或反射斑的位置來(lái)推測(cè)出相對(duì)于光學(xué)瞄準(zhǔn)軸線的目標(biāo)的位置。在偏差的情況下，精細(xì)瞄準(zhǔn)功能通常被用來(lái)以機(jī)動(dòng)化的方式對(duì)瞄準(zhǔn)裝置的方位進(jìn)行輕微調(diào)整，使得在棱鏡處逆反射的ATR測(cè)量光束在傳感器區(qū)域的中心中以高度精確的方式撞擊在ATR面?zhèn)鞲衅魃?，也就是說(shuō)，瞄準(zhǔn)裝置的水平角度和垂直角度反復(fù)地進(jìn)行改變和調(diào)整，直至反射斑的中心與ATR面?zhèn)鞲衅魃系钠谕恢弥睾?。為了確保自動(dòng)精細(xì)瞄準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，有必要在該功能開始之前使瞄準(zhǔn)裝置通過(guò)ATR照明光束也撞擊在棱鏡上并且在ATR面?zhèn)鞲衅魃蠌脑摾忡R反射的方式與目標(biāo)反射鏡至少大致對(duì)齊。為實(shí)現(xiàn)該目的，能夠提前執(zhí)行基于視覺判斷的目標(biāo)發(fā)射鏡的手動(dòng)瞄準(zhǔn)，例如或者能夠執(zhí)行自動(dòng)粗貓準(zhǔn)功能。
[0007]除了ATR精細(xì)瞄準(zhǔn)功能以外，還能夠以相似的方式并使用相同的ATR組件來(lái)設(shè)置自動(dòng)目標(biāo)跟蹤功能，如具體地在激光跟蹤器中但是也可以是現(xiàn)代全站儀中的情況。在目標(biāo)跟蹤期間，連續(xù)或者在很短的時(shí)間間隔確定移動(dòng)目標(biāo)的位置。測(cè)量/勘測(cè)裝置跟隨大地目標(biāo)的移動(dòng)。在已經(jīng)執(zhí)行了 ATR精細(xì)瞄準(zhǔn)之后，瞄準(zhǔn)裝置因此繼續(xù)“現(xiàn)場(chǎng)”且因此快速地被跟蹤到達(dá)目標(biāo)，使得ATR反射斑的中心仍然盡可能精確地始終保持在ATR面?zhèn)鞲衅魃系钠谕恢?。然后通常參考“正在鎖定”目標(biāo)或者目標(biāo)“已被鎖定”的事實(shí)。
[0008]在這種情況下如果目標(biāo)如此突然且快速地移動(dòng)以至于其從ATR檢測(cè)器的視野中消失(也就是說(shuō)，在該目標(biāo)上反射的ATR測(cè)量照射不再撞擊在ATR面?zhèn)鞲衅魃?的話，則可能出現(xiàn)問(wèn)題。使得難以或無(wú)法識(shí)別該目標(biāo)或者使目標(biāo)精細(xì)并跟蹤該目標(biāo)并且限制最大操作范圍的其它原因是環(huán)境影響。具體地，這種破壞性環(huán)境影響是影響諸如雨、霧或熱閃光這樣的光學(xué)路徑的氣候影響。外來(lái)的反射也是破壞性的，也就是說(shuō)，例如除了通過(guò)目標(biāo)反射的測(cè)量照射之外，被撞擊在圖像傳感器上的光。這種外來(lái)的反射是由諸如直接太陽(yáng)照射或間接太陽(yáng)照射(也就是說(shuō)，由路標(biāo)或玻璃表面或者施工車輛的前燈反射的太陽(yáng)照射)的外來(lái)光線源或光束源而造成的。中斷是有問(wèn)題的，具體地在目標(biāo)跟蹤期間，這是由于這些中斷經(jīng)常導(dǎo)致鎖定到丟失的目標(biāo)反射，這使得其需要再次執(zhí)行耗時(shí)的鎖定。
[0009]為了避免由氣候影響造成的中斷，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的全站儀提供借助于用戶的手動(dòng)配置通過(guò)與天氣有關(guān)的方式來(lái)設(shè)置ATR系統(tǒng)的或者精細(xì)瞄準(zhǔn)和跟蹤功能的參數(shù)的選項(xiàng)。然而，在這種情況下，僅僅將全站儀大致調(diào)整為當(dāng)前氣候條件，結(jié)果是通常不存在參數(shù)的最佳選擇，并且這還與用戶的附加努力相關(guān)聯(lián)。
[0010]為了消除外來(lái)的反射并且在目標(biāo)反射和外來(lái)反射之間進(jìn)行區(qū)分，也就是說(shuō)，為了在反射斑與傳感器上的源于外部光源或者不在目標(biāo)處進(jìn)行反射的照明光束組件的其它光斑之間進(jìn)行區(qū)分，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的現(xiàn)有技術(shù)公開了使用具有勘測(cè)裝置和目標(biāo)的恒定對(duì)齊和位置的圖像傳感器來(lái)記錄兩個(gè)圖像，其中，當(dāng)記錄兩個(gè)圖像中的一個(gè)圖像時(shí)不發(fā)射照明光束。結(jié)果，能夠僅在其中一個(gè)圖像中檢測(cè)到反射斑，結(jié)果是反射斑能夠與噪聲或外來(lái)反射區(qū)分開來(lái)，并且能夠借助于利用在兩個(gè)圖像之間形成區(qū)別的圖像處理來(lái)識(shí)別目標(biāo)。然而，該方法僅能夠針對(duì)靜態(tài)情況，也就是說(shuō)，沒有目標(biāo)或外來(lái)反射源相對(duì)于勘測(cè)裝置的相對(duì)移動(dòng)。例如，在2015年3月4 日從WWW.topcontotalcare.com/files/2013/7525/6386/DS_WP_P-180-2_TE.pdf檢索到的Topcon的白皮書“直瞄站”中公開了這種方法。
[0011]WO 1997/10517 Al公開了一種利用發(fā)射光的偏振的調(diào)制的目標(biāo)識(shí)別方法。這里的缺點(diǎn)是偏振的額外支出，尤其是額外必須至少部分地被設(shè)置在目標(biāo)反射鏡上的偏振裝置的形式，結(jié)果是無(wú)法使用常規(guī)的反光鏡。WO 2011/098131使用具有兩個(gè)不同設(shè)置的照射源和至少兩個(gè)圖像傳感器的裝置，其中，反射是在利用來(lái)自第一照射源的反射光的照明期間使用來(lái)自圖像傳感器的信號(hào)以及利用來(lái)自第二照射源的反射光的照明期間的信號(hào)來(lái)進(jìn)行區(qū)分的。這里的缺點(diǎn)也在于這次是附加光源和圖像傳感器的形式的裝置上的額外支出。另外，在提及的兩個(gè)文件中沒有對(duì)破壞性的氣候影響進(jìn)行處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有改進(jìn)的自動(dòng)精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的勘測(cè)裝置。
[0013]本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用改進(jìn)的檢測(cè)或者考慮到外來(lái)反射和/或氣候影響的具有自動(dòng)精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的勘測(cè)裝置。
[0014]本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有自動(dòng)精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的勘測(cè)裝置，其使得能夠相對(duì)于當(dāng)前環(huán)境條件通過(guò)最佳方式來(lái)設(shè)置功能的參數(shù)。
[0015]又一目的在于提供一種用于具有精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的這種勘測(cè)裝置的方法。
[0016]通過(guò)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立權(quán)利要求的描述特征來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。能夠從從屬專利權(quán)利要求及其描述(包括附圖的描述)中收集通過(guò)另選的或有利的方式來(lái)發(fā)展本發(fā)明的特征。除非另有說(shuō)明，本文中描述或公開的本發(fā)明的全部實(shí)施方式能夠彼此結(jié)合。
[0017]本發(fā)明涉及一種具有用于確定目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于內(nèi)部坐標(biāo)系的位置的位置確定功能的勘測(cè)裝置。所述勘測(cè)裝置優(yōu)選被設(shè)計(jì)成全站儀、經(jīng)瑋儀或視距儀形式的大地勘測(cè)裝置，或者被設(shè)計(jì)成激光跟蹤器形式的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。所述勘測(cè)裝置具有:控制和評(píng)估單元，該控制和評(píng)估單元具有評(píng)估、數(shù)據(jù)處理和控制功能;基座；以及瞄準(zhǔn)裝置，例如限定目標(biāo)軸線的望遠(yuǎn)照準(zhǔn)具或望遠(yuǎn)鏡。所述勘測(cè)裝置還具有用于改變所述目標(biāo)軸線的方位的裝置，該裝置可選地包括用于相對(duì)于所述基座使所述瞄準(zhǔn)裝置樞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)化裝置。所述勘測(cè)裝置還具有光束源，該光束源用于在所述目標(biāo)軸線的方向上發(fā)射照明光束，具體地規(guī)定強(qiáng)度的激光光束，其中，能夠使用所述控制和評(píng)估單元按照能夠連續(xù)產(chǎn)生照明光束閃光的方式來(lái)控制發(fā)射持續(xù)時(shí)間。在這種情況下，照明光束閃光能夠被理解為表示有限持續(xù)時(shí)間或長(zhǎng)度的照明光束。為了檢測(cè)反射的照明光束，所述勘測(cè)裝置具有光敏面?zhèn)鞲衅鳎唧w地CMOS 2D傳感器，用于檢測(cè)反射的照明光束。能夠使用所述控制和評(píng)估單元按照能夠連續(xù)產(chǎn)生捕捉反射的照明光束閃光的圖像的方式來(lái)控制通過(guò)所述傳感器的圖像的記錄。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，“圖像”在這里能夠被理解為表示有時(shí)間限制的捕捉過(guò)程，在該捕捉過(guò)程中，在特定捕捉時(shí)間段或曝光時(shí)間期間撞擊在所述傳感器上的射線被記錄，能夠從所述捕捉過(guò)程中產(chǎn)生來(lái)自所述傳感器的可評(píng)估輸出信號(hào)。撞擊在所述傳感器上的射線束作為光斑出現(xiàn)在所述圖像中。由所述目標(biāo)點(diǎn)反射的相應(yīng)的照明光束閃光這里作為反射斑出現(xiàn)，與被用來(lái)表示由外來(lái)射線或者由不被所述目標(biāo)點(diǎn)反射的照明射線而引起的光斑的外來(lái)反射形成對(duì)照。
[0018]所述勘測(cè)裝置還具有精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能。在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，從所述圖像中所述反射斑的檢測(cè)到的位置來(lái)確定所述目標(biāo)軸線的相應(yīng)的當(dāng)前實(shí)際方位與瞄準(zhǔn)所述目標(biāo)點(diǎn)的所述目標(biāo)軸線的假想方位之間的偏差。使用所確定的偏差借助于所述機(jī)動(dòng)化裝置來(lái)針對(duì)所述目標(biāo)點(diǎn)的精細(xì)瞄準(zhǔn)和/或跟蹤來(lái)對(duì)所述目標(biāo)軸線進(jìn)行定位。因此借助于所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能，所述目標(biāo)軸線與所述目標(biāo)點(diǎn)精確對(duì)齊，并且所述目標(biāo)軸線被連續(xù)跟蹤到移動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)。在目標(biāo)跟蹤期間，連續(xù)或者在很短的時(shí)間間隔確定移動(dòng)目標(biāo)的位置。測(cè)量/勘測(cè)裝置跟隨所述目標(biāo)的移動(dòng)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，按照如下的方式來(lái)設(shè)計(jì)所述控制和評(píng)估單元:在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，所述照明光束的發(fā)射在所述控制和評(píng)估單元的自動(dòng)控制下根據(jù)規(guī)定算法而變化。在這種情況下按照如下的方式來(lái)執(zhí)行這種變化:在所述照明光束閃光的連續(xù)產(chǎn)生期間產(chǎn)生不同照明光束閃光的已知序列。在這種情況下，所述照明光束的強(qiáng)度和/或發(fā)射持續(xù)時(shí)間優(yōu)選地變化，結(jié)果是所述序列具備不同強(qiáng)度和/或不同長(zhǎng)度的照明光束閃光。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“已知”是指優(yōu)選在所述控制和評(píng)估單元本身中存儲(chǔ)有與照明光束閃光的所述序列有關(guān)的信息，例如所述規(guī)定算法本身或者從所述規(guī)定算法導(dǎo)出的并且使得能夠識(shí)別所述序列的數(shù)據(jù)。例如，該信息包括所述序列具有連續(xù)交替的第一強(qiáng)度的照明光束閃光和與所述第一強(qiáng)度不同的第二強(qiáng)度的照明光束閃光的事實(shí)。另選地，該信息包括相同持續(xù)時(shí)間的十個(gè)照明光束閃光跟著是顯著縮短的持續(xù)時(shí)間的兩個(gè)照明光束閃光的事實(shí)(或者該信息包括發(fā)射在兩種強(qiáng)度之間不斷變化或者十個(gè)長(zhǎng)發(fā)射跟著的是兩個(gè)短發(fā)射的事實(shí))。第二序列示例示出了與諸如莫爾斯電碼的符號(hào)編碼的相似之處，并且第一序列示例類似于諸如救援信號(hào)的“簡(jiǎn)單”識(shí)別信號(hào)或者所述光信號(hào)從燈塔的連續(xù)發(fā)射(在這種情況下，發(fā)出光的次數(shù)對(duì)應(yīng)于所述第一強(qiáng)度的所述照明光束閃光，不發(fā)出光的次數(shù)對(duì)應(yīng)于所述第二強(qiáng)度的所述照明光束閃光)。由于所述目標(biāo)點(diǎn)反射所述照明光束并因此反射照明光束閃光的已知序列，因此能夠借助于本發(fā)明通過(guò)使用被所述目標(biāo)反射的所述照明光束閃光按照相對(duì)簡(jiǎn)單的方式(或者被所述目標(biāo)反射的反射照明光束閃光的序列)來(lái)識(shí)別所述目標(biāo)。
[0020]在所述勘測(cè)裝置的一種進(jìn)步中，所述控制和評(píng)估單元因此被設(shè)計(jì)成識(shí)別被所述目標(biāo)點(diǎn)反射的照明射線。在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，使用在圖像中的連續(xù)捕捉的、與不同照明光束閃光的已知序列對(duì)應(yīng)的反射斑的序列來(lái)實(shí)施所述識(shí)別。在這種情況下，為了進(jìn)行識(shí)別，使用所述控制和評(píng)估單元中存儲(chǔ)的規(guī)定比較標(biāo)準(zhǔn)來(lái)優(yōu)選地將所捕捉的光斑的序列與照明光束閃光的已知序列進(jìn)行比較。為此，例如使用所述光斑的所檢測(cè)到的亮度來(lái)執(zhí)行所述比較。在所述圖像中光斑的亮度依賴于撞擊所述傳感器的所述射線的強(qiáng)度。強(qiáng)度越大的照明光束閃光(或者更長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的照明光束閃光)產(chǎn)生越亮的光斑，而強(qiáng)度越小的照明光束閃光(或者更短持續(xù)時(shí)間的照明光束閃光)產(chǎn)生越暗或者亮度越小的光斑(在恒定的捕捉條件或者圖像記錄參數(shù)下)。通過(guò)所述傳感器捕捉的被所述目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射的照明光束閃光的序列因此產(chǎn)生與照明光束閃光的序列相對(duì)應(yīng)的光斑的序列；例如，從強(qiáng)烈到非強(qiáng)烈的連續(xù)變化的序列對(duì)應(yīng)于亮到暗的序列。由于照明光束閃光的所述序列對(duì)于所述控制和評(píng)估單元來(lái)說(shuō)是已知的，所述控制和評(píng)估單元通過(guò)將兩個(gè)序列進(jìn)行比較來(lái)“識(shí)別”所考慮的光斑是由被所述目標(biāo)點(diǎn)反射的照明光束而引起的，也就是說(shuō)，所述光斑是反射斑。能夠通過(guò)比較來(lái)識(shí)別外來(lái)反射本身，這是由于，例如，諸如太陽(yáng)光或來(lái)自前燈的光這樣的外來(lái)射線造成不與照明光束閃光的已知序列對(duì)應(yīng)的恒定亮度的光斑的序列，或者至少不連續(xù)交替的亮度。因此本發(fā)明使得能夠容易地將反射斑和外來(lái)反射或者照明射線和外來(lái)射線進(jìn)行區(qū)分。
[0021]所述控制和評(píng)估單元可選地針對(duì)所述變化按照如下的方式設(shè)計(jì):所述照明光束閃光至少按照如下的方式不同:所述序列具有一種類型的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度范圍之內(nèi)的第一強(qiáng)度的照明光束閃光以及另一種類型的顯著低于所述規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度范圍但優(yōu)選仍顯著不同于零的第二強(qiáng)度的照明光束閃光。在這種情況下，“顯著低于”或“顯著不同”是指第二強(qiáng)度是更低的使得存在足夠的能力來(lái)將所述照明光束閃光與由此引起的反射斑區(qū)分開來(lái)，結(jié)果是例如，能夠利用足夠的可靠性來(lái)識(shí)別或檢測(cè)從亮到暗(或者從亮到比較不亮)的序列。在這種情況下，所述標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度范圍是指這樣的范圍:在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能期間通常針對(duì)所述照明光束的所述強(qiáng)度進(jìn)行選擇，用于在沒有變化的情況下進(jìn)行發(fā)射。在這種情況下，全部的第一強(qiáng)度和/或全部的第二強(qiáng)度可以具有相同值。在這種情況下，所述發(fā)射持續(xù)時(shí)間針對(duì)全部的照明光束閃光是相同的，或者依賴于所述類型或者在一種類型之內(nèi)變化。
[0022]在又一進(jìn)步中，所述控制和評(píng)估單元通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):所述變化依賴于所反射的照明光束的所檢測(cè)到的亮度。換句話說(shuō)，所述規(guī)定算法是這樣的算法:當(dāng)使所述發(fā)射變化時(shí)將由所述傳感器檢測(cè)的所述亮度考慮在內(nèi)。例如，所述照明光束的所述強(qiáng)度和/或所述發(fā)射持續(xù)時(shí)間因此適用于所檢測(cè)到的亮度。在這種情況下，優(yōu)選地連續(xù)檢測(cè)相應(yīng)的當(dāng)前反射照明光束閃光的亮度，并且所述發(fā)射依賴于相應(yīng)的當(dāng)前檢測(cè)的亮度而連續(xù)變化，也就是說(shuō)，所述發(fā)射或其變化永久適用于所述反射斑的所記錄的亮度。在這種情況下，“當(dāng)前”不但包括上次捕捉的照明光束閃光或者上次處理的圖像中的反射斑，而且還可以包括上次記錄的照明光束閃光或者照明光束閃光的數(shù)目。例如，所述發(fā)射可選地依賴于所述亮度按照如下方式而不斷變化:所述強(qiáng)度和/或發(fā)射持續(xù)時(shí)間在每第十、第五十或第一百個(gè)反射斑或亮度檢測(cè)之后而不是在每單個(gè)之后進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。這樣的過(guò)程使得能夠利用-依賴于應(yīng)用或要求精度和/或魯棒性-發(fā)射變化的足夠優(yōu)化來(lái)節(jié)省計(jì)算能力。在一些實(shí)施方式中，光敏傳感器額外地按照如下方式設(shè)計(jì):記錄參數(shù)是可變的，然后依賴于所檢測(cè)到的亮度被連續(xù)調(diào)整。在記錄參數(shù)方面，所述曝光時(shí)間和/或所述傳感器的增益例如針對(duì)所檢測(cè)到的亮度連續(xù)進(jìn)行調(diào)整，使得能夠優(yōu)化例如信噪比。
[0023]所述發(fā)射可選地基于所述亮度按照包含第一強(qiáng)度和至少一個(gè)第二強(qiáng)度的照明光束閃光的序列、通過(guò)依賴于所檢測(cè)到的亮度來(lái)控制所述第二強(qiáng)度的方式而變化，并且所述第一強(qiáng)度從所述第二強(qiáng)度導(dǎo)出。也就是說(shuō)，一種類型的照明光束閃光依賴于所述亮度直接進(jìn)行調(diào)整，而另一種類型的照明光束閃光依賴于所述亮度間接進(jìn)行調(diào)整。在這種情況下，所述第一強(qiáng)度因此依賴于所述第二強(qiáng)度，所述第二強(qiáng)度直接依賴于所述亮度，優(yōu)選地通過(guò)將所述第二強(qiáng)度乘以常數(shù)因子來(lái)確定所述第一強(qiáng)度，其中，所述因子可選地是至少2、至少3或至少5。另選地，兩種強(qiáng)度、或者在多于兩種強(qiáng)度的情況下的全部強(qiáng)度依賴于相應(yīng)的相關(guān)聯(lián)反射斑的所檢測(cè)到的亮度而獨(dú)立地進(jìn)行控制，結(jié)果是用于不同類型的照明光束閃光的發(fā)射能夠依賴于所述亮度而不同地變化。
[0024]在所述勘測(cè)裝置的又一進(jìn)步中，在據(jù)此設(shè)計(jì)的控制和評(píng)估單元的控制下，除了使所述照明光束的發(fā)射變化以外，記錄參數(shù)(具體地所述光敏面?zhèn)鞲衅鞯乃銎毓鈺r(shí)間和/或所述增益)的可變性在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中被用來(lái)使記錄參數(shù)(具體地所述光敏面?zhèn)鞲衅鞯乃銎毓鈺r(shí)間和/或增益)變化。這被執(zhí)行例如以便使得被所述目標(biāo)點(diǎn)反射的照明射線的識(shí)別更加魯棒。另外，在特定環(huán)境下，在所述標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度范圍之外的相對(duì)低強(qiáng)度的照明光束閃光的使用可以與缺點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。在這種情況下，從其產(chǎn)生的反射斑的相對(duì)差的可識(shí)別性例如能夠通過(guò)捕捉這種具有更大曝光時(shí)間(即更長(zhǎng)時(shí)間)的低強(qiáng)度的反射照明光束來(lái)至少部分地進(jìn)行補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)反射斑的具有更低不確定性或更好信噪比的更好的可檢測(cè)性或數(shù)據(jù)。
[0025]所述控制和評(píng)估單元可選地按照如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):借助于所述變化來(lái)產(chǎn)生照明光束閃光的重復(fù)模式的規(guī)則序列。換句話說(shuō)，所述算法是這樣的算法:將變化序列連續(xù)重復(fù)，從而產(chǎn)生規(guī)則序列。作為特別簡(jiǎn)單的示例，所述模式是這樣的，第一強(qiáng)度的照明光束閃光，后跟著的是第二不同強(qiáng)度的照明光束閃光，結(jié)果是兩種不同強(qiáng)度的照明光束閃光作為進(jìn)行重復(fù)的模式的結(jié)果而連續(xù)交替，在這種情況下，所述發(fā)射持續(xù)時(shí)間同樣跟隨不同長(zhǎng)度的發(fā)射時(shí)間的重復(fù)模式或者針對(duì)全部的照明光束閃光是相同的。然而，本發(fā)明不限于這種簡(jiǎn)單模式或這種簡(jiǎn)單統(tǒng)一的序列，而包括更加復(fù)雜的序列或者具有更多變化的序列，例如關(guān)于相對(duì)于外來(lái)反射的更魯棒的可區(qū)分性。
[0026]作為又一選擇，所述控制和評(píng)估單元通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):所述變化是依賴于距所述目標(biāo)點(diǎn)的距離的。例如，所述照明光束的一個(gè)或多個(gè)強(qiáng)度是依賴于所述距離進(jìn)行控制的，在這種情況下，所述發(fā)射優(yōu)選地依賴于距使用所述勘測(cè)裝置的距離測(cè)量功能而確定的所述目標(biāo)點(diǎn)的相應(yīng)當(dāng)前距離、通過(guò)與所述變化對(duì)所檢測(cè)到的亮度的上述依賴關(guān)系相似的方式來(lái)連續(xù)變化。
[0027]本發(fā)明還涉及一種具有用于確定目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于內(nèi)部坐標(biāo)系的位置的位置確定功能的勘測(cè)裝置的另選實(shí)施方式。所述勘測(cè)裝置優(yōu)選被設(shè)計(jì)成全站儀、經(jīng)瑋儀或視距儀形式的大地勘測(cè)裝置，或者被設(shè)計(jì)成激光跟蹤器形式的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。所述勘測(cè)裝置具有:控制和評(píng)估單元，該控制和評(píng)估單元具有評(píng)估、數(shù)據(jù)處理和控制功能;基座；以及瞄準(zhǔn)裝置，例如限定目標(biāo)軸線的望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)照準(zhǔn)具。所述勘測(cè)裝置還具有用于改變所述目標(biāo)軸線的方位的裝置，該裝置可選地包括用于相對(duì)于所述基座使所述瞄準(zhǔn)裝置樞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)化裝置。所述勘測(cè)裝置還具有光束源，該光束源用于在所述目標(biāo)軸線的方向上發(fā)射照明光束，例如是規(guī)定強(qiáng)度的激光光束，其中，能夠使用所述控制和評(píng)估單元按照能夠連續(xù)產(chǎn)生照明光束閃光的方式來(lái)控制發(fā)射持續(xù)時(shí)間。所述勘測(cè)裝置還具有光敏面?zhèn)鞲衅?，例如CMOS 2D傳感器，其具有可變曝光時(shí)間以及可選地可變?cè)鲆?，用于檢測(cè)所述照明光束的反射成分，其中，能夠使用所述控制和評(píng)估單元通過(guò)能夠連續(xù)產(chǎn)生捕捉所反射的照明光束閃光的圖像的方式來(lái)控制通過(guò)所述傳感器的圖像記錄，并且撞擊在所述傳感器上的射線光束在所述圖像中作為光斑出現(xiàn)，其中，被所述目標(biāo)點(diǎn)反射的相應(yīng)的照明光束閃光在所述圖像中作為反射斑出現(xiàn)。
[0028]所述勘測(cè)裝置的另選實(shí)施方式還具有精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能，其中，在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，從所述圖像中所述反射斑的檢測(cè)到的位置來(lái)確定所述目標(biāo)軸線的相應(yīng)的當(dāng)前實(shí)際方位與瞄準(zhǔn)所述目標(biāo)點(diǎn)的所述目標(biāo)軸線的假想方位之間的偏差。使用所確定的偏差借助于所述機(jī)動(dòng)化裝置來(lái)針對(duì)所述目標(biāo)點(diǎn)的精細(xì)瞄準(zhǔn)和/或跟蹤來(lái)對(duì)所述目標(biāo)軸線進(jìn)行定位。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，該另選實(shí)施方式的所述控制和評(píng)估單元通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，通過(guò)連續(xù)產(chǎn)生所述照明光束閃光來(lái)產(chǎn)生照明光束閃光的已知序列，并且在所述控制和評(píng)估單元的自動(dòng)控制下，所述光敏面?zhèn)鞲衅鞯乃銎毓鈺r(shí)間根據(jù)規(guī)定算法而變化，該規(guī)定算法與所述照明光束的所述發(fā)射相匹配。在這種情況下，所述變化與所述發(fā)射相匹配并且通過(guò)如下方式來(lái)執(zhí)行:在所述照明光束閃光的連續(xù)產(chǎn)生期間捕捉與照明光束閃光的已知序列對(duì)應(yīng)的反射斑的序列。也就是說(shuō)，所述曝光時(shí)間和所述發(fā)射能夠單單與所述曝光時(shí)間對(duì)于照明光束閃光來(lái)說(shuō)足夠長(zhǎng)以能夠被(具體地完全)步驟的效果相匹配。
[0030]反射斑的序列被用來(lái)基于所述曝光時(shí)間的所述變化、使用所述反射斑的所檢測(cè)到的亮度來(lái)識(shí)別被所述目標(biāo)點(diǎn)反射的照明射線。為了進(jìn)行識(shí)別，相對(duì)于所述光斑的所檢測(cè)到的亮度、使用所述控制和評(píng)估單元中存儲(chǔ)的規(guī)定比較標(biāo)準(zhǔn)來(lái)優(yōu)選地將所捕捉的光斑的序列與照明光束閃光的已知序列進(jìn)行比較。例如，所述曝光時(shí)間和所述發(fā)射通過(guò)所述發(fā)射持續(xù)時(shí)間始終比所述曝光時(shí)間短的方式來(lái)彼此相匹配。然后，所述曝光時(shí)間的變化不改變所述反射斑的所檢測(cè)到的亮度。然而，由于捕捉外來(lái)射線的傳感器區(qū)域的較長(zhǎng)曝光，外來(lái)反射的所檢測(cè)到的亮度在具有較長(zhǎng)曝光時(shí)間的圖像中比在利用較短曝光時(shí)間記錄的圖像中大。因此，外來(lái)反射的序列不對(duì)應(yīng)于照明光束閃光的序列，而反射斑的序列不對(duì)應(yīng)，結(jié)果是因此能夠識(shí)別被所述目標(biāo)點(diǎn)反射的照明射線。
[0031]另選實(shí)施方式的所述控制和評(píng)估單元可選地通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):所述傳感器的其它記錄參數(shù)例如增益附加地進(jìn)行變化，和/或所述曝光時(shí)間和/或增益依賴于所反射的照明光束的所檢測(cè)到的亮度、通過(guò)與所述發(fā)射變化對(duì)所檢測(cè)到的亮度的上述依賴關(guān)系相似的方式而連續(xù)進(jìn)行調(diào)整。
[0032]在另選實(shí)施方式的進(jìn)步中，除了使所述曝光時(shí)間變化以外，所述照明光束的所述發(fā)射也變化。這里兩種變化通過(guò)如下的方式彼此相匹配:利用比較大強(qiáng)度的照明光束閃光長(zhǎng)的曝光時(shí)間來(lái)從較低強(qiáng)度的照明光束閃光中捕捉反射的照明射線，在這種情況下，所述曝光時(shí)間如此之長(zhǎng)以使得較低的強(qiáng)度被補(bǔ)償。所述曝光時(shí)間和所述發(fā)射優(yōu)選地按照彼此適應(yīng)的方式而變化，使得按照該序列的所述反射斑的所檢測(cè)到的亮度在標(biāo)準(zhǔn)亮度范圍之內(nèi)，而與所述照明光束的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。換句話說(shuō)，每個(gè)圖像被曝光得如此長(zhǎng)時(shí)間以使得相應(yīng)反射斑的所檢測(cè)到的亮度在規(guī)定限制之內(nèi)。在這種情況下，所述限制可選地如此之緊以使得全部反射斑的所檢測(cè)到的亮度都是相同的。通過(guò)與上述示例相似的方式，能夠憑借反射斑的序列對(duì)應(yīng)于所述發(fā)射的所述變化和所述曝光時(shí)間的所述變化、但外來(lái)反射的序列不對(duì)應(yīng)于所述發(fā)射的所述變化和所述曝光時(shí)間的所述變化的事實(shí)來(lái)識(shí)別照明射線；例如，外來(lái)反射的這種序列然后表明亮度變化。
[0033]每個(gè)實(shí)施方式的所述勘測(cè)裝置可選地具有:角度測(cè)量功能，該角度測(cè)量功能用于以高精度方式捕捉所述目標(biāo)軸線相對(duì)于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線的當(dāng)前方位；以及距離測(cè)量功能，該距離測(cè)量功能用于確定距所述目標(biāo)點(diǎn)的相應(yīng)當(dāng)前距離，即所述勘測(cè)裝置和所述目標(biāo)之間的距離，在這種情況下，能夠連續(xù)執(zhí)行所述方位的捕捉和所述距離的確定雙方。作為另一選擇，每個(gè)實(shí)施方式的所述控制和評(píng)估單元通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):執(zhí)行所述變化使得來(lái)自照明光束閃光的序列的每個(gè)反射斑的亮度足以精確地檢測(cè)其在所述圖像的位置。例如，在所述變化期間通過(guò)無(wú)論如何實(shí)現(xiàn)足以精確地檢測(cè)所述反射斑的位置或其尺寸的所述反射斑的最小亮度的方式來(lái)控制所述強(qiáng)度和/或發(fā)射持續(xù)時(shí)間。通過(guò)相似的方式，這另選地或附加地針對(duì)基于傳感器的變化來(lái)執(zhí)行。
[0034]作為另一選擇，每個(gè)實(shí)施方式的所述控制和評(píng)估單元通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，使用跟蹤算法將所述照明光束閃光的所述反射斑按照所述序列連接起來(lái)，結(jié)果是能夠跟蹤所述圖像中的所述反射斑由于所述目標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)于所述勘測(cè)裝置的相對(duì)移動(dòng)而引起的迀移。在這種情況下，迀移是反射斑的與反射斑從前一圖像或后一圖像相比的不同的位置。多個(gè)圖像中的反射斑例如使用“尋找最佳匹配”算法被連接起來(lái)，從而使與序列相關(guān)聯(lián)的所述反射斑在邏輯上串連。
[0035]本發(fā)明還涉及一種用于根據(jù)本發(fā)明的勘測(cè)裝置的方法。在所述方法的過(guò)程中，借助于所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能，通過(guò)發(fā)射所述照明光束來(lái)連續(xù)產(chǎn)生照明光束閃光，在作為反射斑的所述圖像中連續(xù)捕捉到反射的照明光束閃光，從所述圖像中的所述反射斑的所檢測(cè)到的位置中確定所述目標(biāo)軸線的相應(yīng)的當(dāng)前實(shí)際方位與所述目標(biāo)軸線的假想方位之間的偏差，并且使用所確定的偏差對(duì)所述目標(biāo)軸線進(jìn)行定位。根據(jù)本發(fā)明，在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，所述照明光束的所述發(fā)射變化和/或靈敏性變化。在這種情況下，所述照明光束的所述強(qiáng)度和/或發(fā)射持續(xù)時(shí)間和/或所述光敏面?zhèn)鞲衅鞯乃銎毓鈺r(shí)間和/或所述增益優(yōu)選變化。
[0036]作為選擇，所述發(fā)射通過(guò)如下的方式而變化:所述發(fā)射包括位于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度范圍內(nèi)的第一強(qiáng)度和顯著低于所述規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度范圍的第二強(qiáng)度。這些強(qiáng)度優(yōu)選足夠大以允許這種情況下的檢測(cè)。
[0037]可選地，所述發(fā)射還依賴于所述反射斑的所檢測(cè)到的亮度而變化，結(jié)果是改變所檢測(cè)到的亮度的所述照明光束的光學(xué)路徑上的變化得到補(bǔ)償。所述勘測(cè)裝置和所述目標(biāo)點(diǎn)之間的所述光學(xué)路徑的這種變化例如是由雨或者不同光密度的空氣層之間的邊界造成的。這可能導(dǎo)致所述反射斑的所述亮度隨著時(shí)間或者從通過(guò)所述控制和評(píng)估單元確定的多個(gè)連續(xù)圖像的無(wú)意的變化，于是例如通過(guò)發(fā)射更強(qiáng)或更弱的照明光束和/或依賴于該照明光束增加或減少所述傳感器的增益因子對(duì)所述變化進(jìn)行調(diào)整。
[0038]在根據(jù)本發(fā)明的方法的進(jìn)步中，在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，產(chǎn)生照明光束閃光的已知的序列。還通過(guò)將所捕捉的光斑的序列與照明光束閃光的該已知的序列進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別被所述目標(biāo)點(diǎn)反射的照明射線。優(yōu)選使用所述光斑的所檢測(cè)到的亮度，例如借助于具有按照與不同強(qiáng)度和/或持續(xù)時(shí)間的照明光束閃光的已知順序相對(duì)應(yīng)的順序的不同亮度的光斑的序列來(lái)執(zhí)行該補(bǔ)償，并且光斑的該序列因此被識(shí)別為來(lái)自照明射線。發(fā)射變化對(duì)所檢測(cè)到的亮度的上述的連續(xù)依賴然后提供優(yōu)勢(shì)，尤其是被所述目標(biāo)點(diǎn)反射的照明射線的基于亮度的識(shí)別更加魯棒，這是由于不源自所述發(fā)射或傳感器參數(shù)的變化并因此使得難以檢測(cè)反射斑的序列與照明光束閃光的序列之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的無(wú)意亮度波動(dòng)得到補(bǔ)償。
[0039]本發(fā)明通常提供的優(yōu)勢(shì)在于，發(fā)射和/或傳感器的記錄參數(shù)(例如曝光時(shí)間)的變化容易地使其能夠?qū)λ蹲降纳渚€是否是被所述目標(biāo)點(diǎn)反射的照明光束進(jìn)行驗(yàn)證。外來(lái)反射本身被識(shí)別，并且因此避免了這樣的狀況:所述目標(biāo)軸線不正確地不與所述目標(biāo)點(diǎn)對(duì)齊而是與外來(lái)射線源對(duì)齊，或者不確定鎖定到外來(lái)反射的步驟被快速檢測(cè)到并且通過(guò)鎖定到所述反射斑上而得到校正。作為所述反射斑的檢測(cè)是基于連續(xù)圖像中的光斑或照明光束閃光的已知序列的事實(shí)的結(jié)果，在這種情況下，所述光斑的位置能夠逐個(gè)圖像地變化，本發(fā)明特別在動(dòng)態(tài)環(huán)境下的目標(biāo)跟蹤任務(wù)或測(cè)量任務(wù)方面有優(yōu)勢(shì)。在這種情況下，由于連續(xù)產(chǎn)生照明光束閃光或可檢測(cè)的反射斑，根據(jù)本發(fā)明的變化使得能夠在沒有中斷的情況下進(jìn)行目標(biāo)精細(xì)瞄準(zhǔn)或目標(biāo)跟蹤。因此本發(fā)明還適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量任務(wù)，具體地所述勘測(cè)裝置的所述目標(biāo)的相對(duì)位置連續(xù)且快速地變化的任務(wù)。作為本發(fā)明的結(jié)果，精細(xì)瞄準(zhǔn)或目標(biāo)跟蹤因此在整體上比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法和裝置中更加魯棒，在這種情況下，照明射線的識(shí)別是簡(jiǎn)單且可靠的。
[0040]依賴于亮度的變化也提供的優(yōu)勢(shì)在于隨著改變環(huán)境條件使所述變化自動(dòng)優(yōu)化。例如，由氣候影響造成的破壞根據(jù)本發(fā)明得到補(bǔ)償。通過(guò)用戶手動(dòng)調(diào)整為如根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的勘測(cè)裝置的那樣常規(guī)的效果因此是不需要的。另外，根據(jù)本發(fā)明的比較比僅粗略的手動(dòng)配置更準(zhǔn)確。
[0041]本發(fā)明還包括計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)，其借助于電磁波來(lái)實(shí)現(xiàn)、具有用于控制或執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的程序代碼。
【附圖說(shuō)明】
[0042]下面使用在附圖中示意性地例示的實(shí)施方式和應(yīng)用過(guò)程來(lái)更加詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的勘測(cè)裝置和根據(jù)本發(fā)明的方法，其中詳細(xì)地:
[0043]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的勘測(cè)裝置和由該勘測(cè)裝置照亮的目標(biāo)點(diǎn)，
[0044]圖2示出了照明光束的強(qiáng)度的時(shí)間輪廓圖的示例，
[0045]圖3a_圖3d示出了反射斑和外來(lái)反射的序列的示例，
[0046]圖4a_圖4c示出了依賴于亮度的變化的示例，以及
[0047]圖5示出了用于優(yōu)化所述變化的控制環(huán)的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0048]圖1示出了勘測(cè)裝置I，其例如是自動(dòng)全站儀或激光跟蹤器的形式、具有控制和評(píng)估單元；以及瞄準(zhǔn)裝置2，其具有透鏡單元，例如望遠(yuǎn)照準(zhǔn)具或望遠(yuǎn)鏡，該瞄準(zhǔn)裝置2與目標(biāo)點(diǎn)10對(duì)齊并且限定光學(xué)目標(biāo)軸線7。目標(biāo)對(duì)象10是反射鏡的形式，具體地例如反射棱鏡的形式?？睖y(cè)裝置I配備有光束源(例如激光源)，用于將照明光束(例如激光光束)發(fā)射到反射鏡10上，照明光束在瞄準(zhǔn)裝置2的方向上從該反射鏡反射回。瞄準(zhǔn)裝置2配備有空間分辨檢測(cè)器，諸如光敏面?zhèn)鞲衅?，例如CMOS 2D傳感器或照相機(jī)。
[0049]勘測(cè)裝置I具有精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能。在該功能的過(guò)程中，照明光束在這種情況下在目標(biāo)裝置2的光學(xué)目標(biāo)軸線7的方向上進(jìn)行發(fā)射，所述照明光束在反射鏡10處進(jìn)行逆反射，并且所反射的光束被檢測(cè)器捕捉。依賴于光學(xué)目標(biāo)軸線的定向從反射鏡的偏差，經(jīng)反射的射線在檢測(cè)器上的撞擊位置或者空間分辨?zhèn)鞲衅鬟@里也從中央傳感器區(qū)域位置偏離(也就是說(shuō)，在面?zhèn)鞲衅魃显诜瓷溏R處反射的激光光束的反射斑不在面?zhèn)鞲衅鞯闹行?，因此不在例如如與光學(xué)目標(biāo)軸線相對(duì)應(yīng)的位置那樣使用校準(zhǔn)而確定的期望位置上撞擊)。
[0050]在已經(jīng)由ATR檢測(cè)器捕捉到目標(biāo)對(duì)象10之后，瞄準(zhǔn)裝置2然后與目標(biāo)對(duì)象10更加準(zhǔn)確地進(jìn)行對(duì)齊，在這種情況下，這里經(jīng)常執(zhí)行與理想的精準(zhǔn)對(duì)齊的反復(fù)近似。除了瞄準(zhǔn)功能以外，還將以相似的方式提供自動(dòng)目標(biāo)跟蹤功能。在已經(jīng)執(zhí)行目標(biāo)對(duì)象精細(xì)瞄準(zhǔn)之后(也就是說(shuō)，在通過(guò)反射斑的中心與期望位置-對(duì)應(yīng)于目標(biāo)軸線7-在檢測(cè)器或面?zhèn)鞲衅魃现睾系姆绞绞褂秒姍C(jī)將瞄準(zhǔn)裝置2與目標(biāo)對(duì)象10對(duì)齊之后)，然后將利用照明光束的連續(xù)發(fā)射和借助于傳感器的其反射成分的連續(xù)捕捉來(lái)繼續(xù)跟蹤瞄準(zhǔn)裝置2，“現(xiàn)場(chǎng)”且因此快速地到達(dá)目標(biāo)對(duì)象10的移動(dòng)，使得反射斑的中心仍然保持得盡可能準(zhǔn)確地且始終處于面?zhèn)鞲衅魃系钠谕恢?。然后參照目?biāo)被“鎖定”(或者被嚙合、耦合、鎖定到目標(biāo))的事實(shí)。
[0051 ]照明光束被連續(xù)發(fā)射，使得產(chǎn)生各個(gè)照明光束閃光3、4，例如激光脈沖。也就是說(shuō)，通過(guò)具有相應(yīng)發(fā)射持續(xù)時(shí)間的時(shí)鐘的方式來(lái)執(zhí)行發(fā)射。如用符號(hào)表示的圖1中箭頭之間的距離，存在暫停，然而其在連續(xù)發(fā)射之間并因此在兩個(gè)連續(xù)的照明光束閃光之間是不必要的。在目標(biāo)對(duì)象10的方向上發(fā)射的照明光束閃光3被目標(biāo)對(duì)象10反射，并且如反射的照明光束閃光4那樣連續(xù)被傳感器捕捉。
[0052]根據(jù)本發(fā)明，控制和評(píng)估單元通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):照明光束的發(fā)射在精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中變化。發(fā)射持續(xù)時(shí)間例如變化，結(jié)果是產(chǎn)生不同長(zhǎng)度的照明光束閃光3、4，或者照明光束的強(qiáng)度變化，如示例中不同厚度的箭頭符號(hào)表示的那樣，結(jié)果是產(chǎn)生不同強(qiáng)度的照明光束閃光。在示例中，這些是不斷且定期交替的第一強(qiáng)度5的照明光束閃光3、4和第二強(qiáng)度6的照明光束閃光3、4。因此通過(guò)使發(fā)射變化來(lái)產(chǎn)生照明光束閃光3、4的已知序列，其根據(jù)規(guī)定算法來(lái)執(zhí)行。照明光束閃光3、4的該已知序列被目標(biāo)點(diǎn)10反射(利用目標(biāo)軸線7的大致方位)。因此能夠使用經(jīng)反射的照明光束閃光來(lái)針對(duì)觀察者識(shí)別目標(biāo)對(duì)象10，該觀察者意識(shí)到所發(fā)射照明光束閃光3的序列。
[0053]在示例中，控制和評(píng)估單元“知道”該序列具有交替的第一強(qiáng)度5和第二強(qiáng)度6的照明光束閃光3、4。如果控制和評(píng)估單元然后使用光敏檢測(cè)器來(lái)捕捉具有該序列的光，則控制和評(píng)估單元“知道”該光正是被反光鏡10反射的照明光束。因此能夠?qū)⒃趥鞲衅魃喜蹲降降恼彰魃渚€和外來(lái)射線與其它射線源區(qū)分開來(lái)。因此能夠通過(guò)捕捉經(jīng)反射的照明光束來(lái)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象10。在這種情況下，相對(duì)于可識(shí)別性，第一和第二強(qiáng)度5、6本身已知是不必要的。強(qiáng)度5、6的不同必須僅在于，第一強(qiáng)度5的照明光束閃光能夠與第二強(qiáng)度6的照明光束閃光相區(qū)分，并且因此產(chǎn)生照明光束閃光3、4的限定序列。除了經(jīng)反射的照明射線以外，能夠到達(dá)傳感器的外來(lái)射線例如是直接地或者在例如被諸如汽車或具有閃亮曲面的其它物體這樣的反射性對(duì)象反射之后撞擊傳感器的太陽(yáng)光，或者其它激光光束。這種其它激光光束可以來(lái)自例如附近的其它全站儀。因此，本發(fā)明使得其能夠在相同的測(cè)量環(huán)境下，例如即使使用針對(duì)兩種全站儀的相同反光鏡10來(lái)與多個(gè)勘測(cè)裝置10同時(shí)工作。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思當(dāng)然還能夠利用活動(dòng)的目標(biāo)對(duì)象10來(lái)實(shí)現(xiàn)，該目標(biāo)對(duì)象10不反射照明射線但是其本身在觀察者(例如全站儀或激光跟蹤器)的方向上發(fā)送限定序列的照明光束閃光，其中，借助于與該序列相關(guān)的信息提前被觀察者存儲(chǔ)或者例如通過(guò)無(wú)線電在單獨(dú)的發(fā)送信道上被發(fā)送到觀察者的事實(shí)，該序列對(duì)觀察者來(lái)說(shuō)是已知的。
[0054]圖2示意性地示出了從圖1中的大地勘測(cè)裝置開始的照明光束的強(qiáng)度的時(shí)間輪廓圖。第一強(qiáng)度5的照明光束和第二強(qiáng)度6的照明光束各自在發(fā)射持續(xù)時(shí)間T期間交替發(fā)射，在不發(fā)射的情況下通過(guò)時(shí)間段12中斷，因此產(chǎn)生照明光束閃光的已知序列。第一強(qiáng)度5或者光束源的能量等級(jí)通常至少被初始設(shè)定為或者大約為相對(duì)于保護(hù)條款可允許的最大有效功率。在示例中，已知序列是統(tǒng)一的，并且具有由第一強(qiáng)度5的精確地一個(gè)照明光束閃光和第二強(qiáng)度6的精確地一個(gè)照明光束閃光組成的照明光束閃光的不斷反復(fù)的模式，兩種照明光束閃光的發(fā)射持續(xù)時(shí)間T是相同的。除了這個(gè)非常簡(jiǎn)單的示例以外，很多其它的另選也是容易想到的，例如具有包含超過(guò)兩種強(qiáng)度的反復(fù)模式的統(tǒng)一序列，在這種情況下，例如產(chǎn)生第一類型的照明光束閃光，該第一類型的強(qiáng)度在第一強(qiáng)度5左右的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度范圍△ I之內(nèi)，以及另一類型的照明光束閃光，該另一類型具有顯著低于標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度范圍A I的強(qiáng)度，例如具有第二強(qiáng)度6或者在第二強(qiáng)度6左右的范圍之內(nèi)。另外或者另選地，該序列具有不同發(fā)射持續(xù)時(shí)間的照明光束閃光或者第一強(qiáng)度5的多個(gè)照明光束閃光定期被第二強(qiáng)度6的照明光束閃光“中斷”的模式，或者變化是偽隨機(jī)的，結(jié)果是產(chǎn)生不同強(qiáng)度和/或持續(xù)時(shí)間的照明光束閃光的偽隨機(jī)序列。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)僅具有決定性的是根據(jù)規(guī)定算法來(lái)執(zhí)行該變化，結(jié)果是該序列是已知的。
[0055]圖3a示出了使用ATR檢測(cè)器記錄的ATR圖像9a。在這種情況下，所捕捉的光束作為光斑或者位于彼此旁邊的一組曝光的像素出現(xiàn)在圖像中，其中，傳感器通過(guò)能夠檢測(cè)或確定光斑的亮度的方式來(lái)設(shè)計(jì)。亮度依次依賴于所捕捉光束的強(qiáng)度、傳感器的增益以及照射相應(yīng)像素的時(shí)間。在這種情況下，反射斑8a被理解為表示通過(guò)經(jīng)反射的照明射線產(chǎn)生的光斑。在圖像9a中示意性地例示了這種具有規(guī)定的、所檢測(cè)到的亮度的反射斑8a。反射斑8a具有從期望位置S的偏移△ X和△ y，也就是說(shuō)，在圖像9a中反射斑8a的位置從與瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)軸線的方位相對(duì)應(yīng)的理想位置偏離。圖像9a還捕捉其它光束，例如太陽(yáng)光束或者來(lái)自前燈的光束，作為光斑13a，下文稱為外來(lái)反射13a。
[0056]根據(jù)反射斑8a的位置從期望位置S的所確定的偏離△x和△ y，確定瞄準(zhǔn)裝置的方位的校正角度，并且使用受控的伺服電機(jī)來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的校正，直至反射斑8a和期望位置S彼此匹配，也就是說(shuō)，瞄準(zhǔn)裝置的水平角度和垂直角度發(fā)生變化并進(jìn)行調(diào)整直至反射斑8a的中心在面?zhèn)鞲衅魃吓c期望位置S重合。這連續(xù)執(zhí)行用于目標(biāo)跟蹤，為此，連續(xù)發(fā)射照明光束閃光并且連續(xù)記錄圖像9a。在這種情況下，記錄此以及與此相關(guān)的圖像、傳感器的曝光持續(xù)時(shí)間、以及照明光束的發(fā)射優(yōu)選彼此相匹配，使得針對(duì)每個(gè)圖像9a來(lái)捕捉一個(gè)照明光束閃光，并且因此通過(guò)一個(gè)照明光束閃光來(lái)產(chǎn)生每個(gè)反射斑8a。
[0057]圖3b示出了利用相同的曝光持續(xù)時(shí)間和增益在來(lái)自圖3的圖像9a之后記錄的第二圖像％。通過(guò)第二照明光束閃光產(chǎn)生的第二反射斑Sb出現(xiàn)在圖像9b中。由于目標(biāo)軸線或瞄準(zhǔn)裝置在精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中的變化的方位，和/或由于目標(biāo)對(duì)象的移動(dòng)，第二反射斑Sb的位置與之前反射斑的位置不同，在圖像9a中捕捉并且在圖像9b中使用虛線來(lái)指示的反射斑8a用于更簡(jiǎn)單的位置比較。由于相同的理由，第二外來(lái)反射13b的位置從前一外來(lái)反射(來(lái)自圖像9a的第一外來(lái)反射13a)的位置偏離。為了能夠隨著時(shí)間的推移觀察相應(yīng)關(guān)聯(lián)光斑的行為(具體地亮度的屬性)，而不考慮其從圖像9a到圖像9b的“迀移”，使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的跟蹤方法，例如借助于尋找最佳匹配算法來(lái)使相應(yīng)的光斑8a、8b和13a、13b連接起來(lái)。
[0058]根據(jù)圖1和圖2中所例示的形式來(lái)產(chǎn)生反射斑8a和8b所依據(jù)的趙明光束閃光的序列，也就是說(shuō)，通過(guò)第一強(qiáng)度的照明光束閃光來(lái)產(chǎn)生第一反射斑8a，通過(guò)第二強(qiáng)度的照明光束閃光來(lái)產(chǎn)生第二反射斑Sb。由于恒定圖像記錄參數(shù)和相同發(fā)射持續(xù)時(shí)間或者照明光束閃光的持續(xù)時(shí)間，因此第一反射斑8a的亮度大于第二反射斑8b的亮度，這些亮度在圖3a和圖3b中通過(guò)其不同的灰度值來(lái)指示。相反，由恒定強(qiáng)度的照射造成的外來(lái)反射13a和13b的所檢測(cè)到的亮度是恒定的。
[0059]圖3c和圖3d因此還示出了連續(xù)記錄的圖像9c和圖9d并且具有第三和第四反射斑Sc和Sd以及第三和第四外來(lái)反射13c和13d。為了便于比較，實(shí)用虛線來(lái)各自指示前面的光斑。由于照明光束的發(fā)射的連續(xù)變化，由第一強(qiáng)度的照明光束閃光產(chǎn)生的第三反射斑Sc具有與第一反射斑8a相同的亮度，由第二強(qiáng)度的照明光束閃光產(chǎn)生的第四反射斑Sd具有與第二反射斑Sb相同的亮度。相反，外來(lái)反射13a-13d的亮度仍然示出為與假定為恒定的光照射強(qiáng)度沒有差異。
[0000]因此，從圖像9a_9d中產(chǎn)生光斑(反射斑)8a_8d和光斑(夕卜來(lái)反射)13a_13d的光斑的兩個(gè)序列。亮度變化的反射斑8a_8d的序列在這種情況下對(duì)應(yīng)于照明光束閃光的已知序列，但是恒定亮度的外來(lái)反射13a-13d的序列不與之對(duì)應(yīng)。結(jié)果，相應(yīng)的序列能夠被用來(lái)區(qū)分哪些光斑8a_8d和13a_13d是通過(guò)照明射線產(chǎn)生的，即哪些是反射斑8a_8d，以及哪些是源自外來(lái)射線，即哪些是外來(lái)反射13a-13d。照明射線因此能夠與外來(lái)射線區(qū)分，或者換句話說(shuō)，能夠識(shí)別被目標(biāo)對(duì)象反射的照明射線。
[0061]為了簡(jiǎn)單起見，該示例示出了反射斑8a_8d的非常簡(jiǎn)單的序列并且假定外來(lái)射線的恒定強(qiáng)度。即使當(dāng)外來(lái)射線的強(qiáng)度隨著時(shí)間的推移也不是恒定的，但是仍保證可識(shí)別性，也就是說(shuō)，由于即使當(dāng)這些光斑的序列不對(duì)應(yīng)于照明光束閃光的已知序列時(shí)，外來(lái)反射13a-13d的亮度也不同。為了排除外來(lái)照射源的發(fā)射變化對(duì)照明光束閃光的序列的任何隨機(jī)對(duì)應(yīng)，能夠使用照明光束閃光的復(fù)雜序列來(lái)作為示例中所選的序列。
[0062]在這種情況下，照明光束的第二強(qiáng)度被選擇為低于第一強(qiáng)度，使得一方面，反射斑8a、8c的亮度以及另一方面反射斑8b、8d的亮度充分不同，并且在另一方面被選擇為足夠大以使得能夠檢測(cè)到包括相對(duì)較弱的反射斑8b、8d在內(nèi)的各反射斑8a_8d，結(jié)果是能夠?qū)⑾鄳?yīng)圖像9a_9d中的位置指定給各反射斑8a_8d。這提供了檢測(cè)反射斑和照明光束閃光之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的能力以及檢測(cè)變化的無(wú)間斷確定以及因此檢測(cè)目標(biāo)點(diǎn)跟蹤的能力。
[0063]依賴于測(cè)量條件，較弱的反射斑，即例如反射斑8b、8d，由于其相對(duì)較低的亮度在精細(xì)瞄準(zhǔn)或目標(biāo)跟蹤方面可能是不利的。下面使用圖4描述了避免這種缺陷的一個(gè)選擇，盡管例如根據(jù)圖2使照明光束的發(fā)射變化。
[0064]通過(guò)與圖3d相似的方式，圖4a示出了來(lái)自連續(xù)記錄的并且具有反射斑Sd和外來(lái)反射13d的多個(gè)圖像的第四圖像。為了比較目的，再次使用虛線指示了來(lái)自前三個(gè)圖像的前三個(gè)反射斑8a_8c和外來(lái)反射13a_13c。與根據(jù)圖3a_3d的示例相比，反射斑8a_8d這次示出了恒定亮度，而外來(lái)反射13a_13d的亮度是變化的。這是通過(guò)控制和評(píng)估單元通過(guò)發(fā)射的變化的方式使用規(guī)定的算法使得勘測(cè)裝置中的光敏傳感器的曝光時(shí)間變化而實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)，例如強(qiáng)度得到補(bǔ)償。
[0065]圖4b對(duì)此進(jìn)行了示意性的例示。該附圖的頂部按照與圖2相似的方式示出了照明光束閃光的時(shí)間強(qiáng)度輪廓，底部例示了與首先提到的時(shí)間輪廓同步的曝光時(shí)間E的時(shí)間輪廓。用于從圖2中捕捉第一、更大強(qiáng)度5的照明光束閃光的傳感器的曝光時(shí)間E比用于捕捉第二、更小強(qiáng)度6的照明光束閃光的傳感器的曝光時(shí)間。換句話說(shuō)，曝光時(shí)間E在被用來(lái)捕捉強(qiáng)度更小的照明光束閃光的第一、相對(duì)較大的值15和被用來(lái)捕捉強(qiáng)度更大的照明光束閃光的第二、相對(duì)較小的值16之間不斷變化。曝光時(shí)間E的變化因此與照明光束的發(fā)射或者照明光束閃光的序列相匹配。
[0066]按照與圖4a不同的方式，圖4c再次例示了這些匹配變化的結(jié)果。能夠在圖4c的頂部看到反射斑8的所檢測(cè)亮度B的時(shí)間輪廓，并且能夠在底部看到彼此互相同步并且與圖4b中的時(shí)間軸線同步的外來(lái)反射13的所檢測(cè)到的亮度的時(shí)間輪廓。由于曝光時(shí)間的變化，外來(lái)反射13的所檢測(cè)到的亮度針對(duì)強(qiáng)度6的照明光束閃光、按照如下的方式進(jìn)行擴(kuò)展:相應(yīng)反射斑(來(lái)自圖4a的8b、8d)的所檢測(cè)到的亮度與較強(qiáng)照明光束閃光的反射斑(圖4a中的8a、8c)的所檢測(cè)到的亮度完全相同。這產(chǎn)生了恒定亮度的反射斑8的序列。
[0067]相反，外來(lái)反射13的亮度因此變化-假定恒定強(qiáng)度的外來(lái)照射-逐個(gè)圖像逐個(gè)圖像地并且隨著時(shí)間t的推移:具有較長(zhǎng)曝光時(shí)間(圖4b中的15)的外來(lái)反射13顯得亮(對(duì)應(yīng)于圖4a的外來(lái)反射13b、13d )，但是利用相對(duì)較短的曝光時(shí)間(圖4b中的16)捕捉的這些外來(lái)反射13具有低亮度(對(duì)應(yīng)于圖4a中的外來(lái)反射13a、13c)。光斑13的序列的亮度因此與光斑8的序列的亮度不同，從而使得能夠借助于本發(fā)明來(lái)識(shí)別經(jīng)反射的照明射線。
[0068]作為對(duì)調(diào)整曝光時(shí)間E的另選或者除了調(diào)整曝光時(shí)間E以外，面?zhèn)鞲衅鞯脑鲆孀兓?，因此同樣使得其能夠按照與上述過(guò)程相似的方式來(lái)調(diào)整反射斑8、8a_8d的所檢測(cè)到的亮度。作為另選方案，如上述作為隱式先決條件，例如當(dāng)各個(gè)照明光束閃光的持續(xù)時(shí)間(圖2中的時(shí)間段T)不大于曝光時(shí)間E時(shí)，執(zhí)行該過(guò)程。
[0069]如果曝光時(shí)間E通過(guò)在這些捕捉窗口中的每個(gè)中完全捕捉每個(gè)照明光束閃光的方式來(lái)設(shè)置，則當(dāng)僅傳感器的曝光時(shí)間E變化而不使光束的發(fā)射變化時(shí)，也能夠識(shí)別照明光束。在該另選的實(shí)施方式中，完全相同的照明光束閃光因此利用不同的曝光時(shí)間E產(chǎn)生并捕捉，在這種情況下，發(fā)射和曝光時(shí)間E彼此相匹配，以達(dá)到每個(gè)曝光時(shí)間E足夠長(zhǎng)以完全檢測(cè)被目標(biāo)點(diǎn)發(fā)射的每個(gè)照明光束閃光。例如通過(guò)交替地使用第一曝光時(shí)間和第二曝光時(shí)間使得曝光時(shí)間變化，第二曝光時(shí)間比第一曝光時(shí)間長(zhǎng)，例如是第一曝光時(shí)間的兩倍。如圖4a和圖4c中所例示的，由于發(fā)射不變化，產(chǎn)生恒定亮度B的反射斑8a-8d和8，而與曝光時(shí)間E無(wú)關(guān)。然而，外來(lái)反射13a-13d和13的亮度B由于與上述原因相同的原因(假定在整個(gè)曝光時(shí)間期間的外來(lái)照射，例如陽(yáng)光或來(lái)自前燈的光的結(jié)果)再次變化，這是由于較長(zhǎng)的曝光時(shí)間E與外來(lái)光束的更大的亮度B相關(guān)聯(lián)。例如，因此再次產(chǎn)生圖4中所例示的外來(lái)反射13a-13d和13的亮度序列。在該另選中，因此借助于反射斑8、8a-8d具有恒定亮度B的事實(shí)來(lái)識(shí)別反射斑8、8a_8d。
[0070]如果考慮信號(hào)噪聲，則例如也能夠使用信噪比來(lái)識(shí)別照明光束。由于恒定強(qiáng)度的照明光束，針對(duì)反射斑8、8a_8d的該比率由于噪聲分量隨著曝光時(shí)間E增加而依賴于曝光時(shí)間E，但是不依賴于針對(duì)外來(lái)反射13、13a-13d的曝光時(shí)間，這是由于在這些反射中，噪聲分量除了如上所述的噪聲分量以外也增加，結(jié)果是信噪比保持恒定或者至少其變化與反射斑的序列的信噪比不同。
[0071]在使用圖5描述的一個(gè)進(jìn)步中，反射斑的所檢測(cè)到的亮度被用來(lái)使照明光束的發(fā)射的變化優(yōu)化。圖5示出了具有光束源23(例如激光二極管)的勘測(cè)裝置的部分20，以及光敏面?zhèn)鞲衅?4(例如，CMOS 2D傳感器)，具有用于檢測(cè)通過(guò)所捕捉的射線產(chǎn)生的光斑的亮度的裝置24，在這種情況下能夠控制記錄參數(shù)，諸如傳感器的曝光時(shí)間和增益。激光器23以照明光束閃光3的形式來(lái)發(fā)出照明光束。這些照明光束閃光被傳感器14捕捉作為被目標(biāo)10逆反射的照明光束閃光4。破壞性的環(huán)境影響，例如通過(guò)雨云21符號(hào)表示的氣候影響，在這種情況下改變照明光束的光學(xué)路徑，并且導(dǎo)致例如通過(guò)使箭頭3、4的厚度降低來(lái)符號(hào)表示的照明光束閃光的衰減。亮度檢測(cè)裝置24記錄經(jīng)反射的照明光束閃光4個(gè)相應(yīng)的反射斑的亮度，并且將所述數(shù)據(jù)(箭頭22)發(fā)送給控制和評(píng)估單元11。
[0072]控制和評(píng)估單元11例如通過(guò)將所檢測(cè)到的亮度與期望亮度進(jìn)行比較來(lái)評(píng)估亮度數(shù)據(jù)。如果控制和評(píng)估單元11確定與期望值的偏差，也就是說(shuō)，當(dāng)前所捕捉的亮度下降或超過(guò)最佳或期望亮度，則控制和評(píng)估單元11重新調(diào)整照明光束的發(fā)射和/或傳感器14的圖像記錄(箭頭18和19)。也就是說(shuō)，發(fā)射和/或圖像記錄依賴于當(dāng)前所檢測(cè)到的亮度而連續(xù)變化。如果所記錄的亮度下降到期望值，則例如激光器23的功率增加，結(jié)果是全部照明光束閃光的強(qiáng)度增加，和/或傳感器14的曝光時(shí)間增加，結(jié)果是像素被照射得更長(zhǎng)。作為該控制環(huán)的結(jié)果，ATR系統(tǒng)的參數(shù)，諸如照明光束強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間、傳感器的曝光時(shí)間或敏感性，因此被自動(dòng)調(diào)整適應(yīng)相應(yīng)的當(dāng)前環(huán)境條件，結(jié)果是例如由雨或霧造成的破壞被自動(dòng)補(bǔ)償和/或避免了光敏傳感器被設(shè)置得太敏感的情形，這是由于作為例如不必要的大增益的結(jié)果，捕捉到從一開始就被壓制的太微弱的更多的外來(lái)反射。
[0073]如上所述，控制環(huán)控制例如照明光束的強(qiáng)度。在這種情況下，優(yōu)選地直接依賴于亮度來(lái)控制僅一個(gè)類型的照明光束閃光的強(qiáng)度。。例如，第二強(qiáng)度(參見圖2)被調(diào)整適應(yīng)所檢測(cè)到的亮度。在這種情況下，具體地，執(zhí)行第二強(qiáng)度的該連續(xù)優(yōu)化，目的是足以能夠在任何時(shí)間檢測(cè)全部的反射斑，不論破壞性環(huán)境影響如何。話句話說(shuō)，該控制是指反射斑的亮度不下降低于(或超過(guò))最小值并且亮度與期望值的偏差“直接”且自動(dòng)抵消。然后例如借助于乘以被固定設(shè)置為2、3或5來(lái)從第二強(qiáng)度導(dǎo)出第一、更大的強(qiáng)度，例如，結(jié)果是第二強(qiáng)度是第一強(qiáng)度的兩倍、三倍或五倍大，在這種情況下，例如為了安全性原因或者由于光束源的有限最大功率，能夠針對(duì)第一強(qiáng)度可選地規(guī)定最大值。第一強(qiáng)度對(duì)第二強(qiáng)度的這種簡(jiǎn)單的依賴關(guān)系即使在照明光束強(qiáng)度的連續(xù)優(yōu)化期間也容易地實(shí)現(xiàn)該強(qiáng)度和因此反射斑的亮度之間的足夠大的差異。另選地，間接地但同樣也是直接地依賴于關(guān)聯(lián)反射斑的所檢測(cè)到的亮度，第一(可能地其它)強(qiáng)度不連續(xù)進(jìn)行控制。
[0074]另選地或另外地，面?zhèn)鞲衅鞯陌l(fā)射和/或參數(shù)也按照依賴于距目標(biāo)點(diǎn)的距離的相似方式來(lái)進(jìn)行變化。該距離對(duì)反射斑的亮度或可檢測(cè)性具有影響，結(jié)果是由勘測(cè)裝置和目標(biāo)點(diǎn)之間的距離的變化造成的不利影響能夠通過(guò)連續(xù)調(diào)整變化量而得到補(bǔ)償。因此能夠借助于例如照明光束強(qiáng)度的依賴于距離的變化量來(lái)實(shí)現(xiàn)即使當(dāng)距離變化時(shí)恒定的亮度水平。例如當(dāng)存在免于諸如下雪或嚴(yán)重的太陽(yáng)照射的破壞性影響的有利環(huán)境條件時(shí)，完全依賴于距離的變化量是有用的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種勘測(cè)裝置(I)，其具體地被設(shè)計(jì)成全站儀、經(jīng)瑋儀或視距儀或激光跟蹤器，其具有用于確定目標(biāo)點(diǎn)(10)相對(duì)于內(nèi)部坐標(biāo)系的位置的位置確定功能，其中，為此目的，所述勘測(cè)裝置(I)具有: ?控制和評(píng)估單元(11)，其具有評(píng)估、數(shù)據(jù)處理和控制功能， ?基座， ?瞄準(zhǔn)裝置(2)，具體地望遠(yuǎn)照準(zhǔn)具，其限定目標(biāo)軸線(7)， ?用于改變所述目標(biāo)軸線(7)的方位的裝置， ?光束源(23)，其用于在所述目標(biāo)軸線(7)的方向上發(fā)射照明光束，具體地具有限定強(qiáng)度(I)的激光光束，其中，能夠使用所述控制和評(píng)估單元(11)按照能夠連續(xù)產(chǎn)生照明光束閃光(3、4)的方式來(lái)控制發(fā)射持續(xù)時(shí)間(T)， ?光敏面?zhèn)鞲衅?14)，具體地CMOS 2D傳感器，其用于檢測(cè)經(jīng)反射的照明光束，其中，□能夠使用所述控制和評(píng)估單元(11)按照能夠連續(xù)產(chǎn)生捕捉經(jīng)反射的照明光束閃光(4)的圖像(9a_9e)的方式來(lái)控制由所述傳感器(14)進(jìn)行的圖像記錄，并且 □在所述傳感器(14)上撞擊的照射束作為光斑(8、8&-8(1、13、13&-13(1)出現(xiàn)在所述圖像中，其中，由所述目標(biāo)點(diǎn)(10)反射的相應(yīng)的照明光束閃光作為反射斑(8、8a-8d)出現(xiàn)在所述圖像中， ?精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能，其中，在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中， □根據(jù)所述圖像(9a_9e)中所述反射斑(8、8a_8d)的所檢測(cè)到的位置來(lái)確定所述目標(biāo)軸線(7)的相應(yīng)的當(dāng)前實(shí)際方位與照準(zhǔn)所述目標(biāo)點(diǎn)的所述目標(biāo)軸線(7)的假想方位之間的偏差，并且 □借助于機(jī)動(dòng)化裝置，使用所確定的偏差來(lái)針對(duì)所述目標(biāo)點(diǎn)(10)的精細(xì)瞄準(zhǔn)和/或跟蹤來(lái)對(duì)所述目標(biāo)軸線(7)進(jìn)行定位， 其特征在于， 所述控制和評(píng)估單元(11)通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):在所述精細(xì)描述和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，所述照明光束的所述發(fā)射，具體地所述強(qiáng)度(I)和/或所述發(fā)射持續(xù)時(shí)間(T)在所述控制和評(píng)估單元(11)的自動(dòng)控制下根據(jù)限定算法而改變，結(jié)果是在所述照明光束閃光(3、4)的連續(xù)產(chǎn)生期間，產(chǎn)生不同的照明光束閃光(3、4)的已知序列。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的勘測(cè)裝置(I)， 其特征在于， 所述控制和評(píng)估單元(11)被設(shè)計(jì)成使用與不同照明光束閃光(3、4)的所述已知序列對(duì)應(yīng)的反射斑(8、8a-8d)的序列，在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中標(biāo)識(shí)由所述目標(biāo)點(diǎn)(10)反射的照明照射，具體地其中，針對(duì)該標(biāo)識(shí)，使用在所述控制和評(píng)估單元(11)中存儲(chǔ)的限定比較標(biāo)準(zhǔn)來(lái)將所捕捉的光斑(8、8a-8d、13、13a-l 3d)的序列與照明光束閃光(3、4)的所述已知序列進(jìn)行比較，其中，所述比較具體地關(guān)于所述光斑(8、8a-8d、13、13a-13d)的所檢測(cè)到的亮度來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的勘測(cè)裝置(I)， 其特征在于， 所述控制和評(píng)估單元(11)針對(duì)所述變化按照如下方式設(shè)計(jì):所述照明光束閃光(3、4)至少按照如下的方式不同:所述序列具有在限定標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度范圍(Al)內(nèi)的第一強(qiáng)度(5)的一種類型的照明光束閃光(3、4)以及顯著低于該限定標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度范圍(△ I)的第二強(qiáng)度(6)的另一種類型的照明光束閃光(3、4)。4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的勘測(cè)裝置(I)， 其特征在于， 所述控制和評(píng)估單元(11)通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):所述變化依賴于經(jīng)反射的照明光束的所檢測(cè)到的亮度(B)，具體地其中， ?連續(xù)檢測(cè)相應(yīng)的當(dāng)前經(jīng)反射的照明光束閃光(4)的所述亮度(B)，并且基于相應(yīng)的當(dāng)前所檢測(cè)到的亮度(B)來(lái)使所述發(fā)射連續(xù)變化，和/或 ?所述傳感器(14)的記錄參數(shù)，具體地所述曝光時(shí)間(E)和/或增益能夠變化，并且基于所檢測(cè)到的亮度(B)對(duì)記錄參數(shù)，具體地關(guān)于最佳信噪比，進(jìn)行連續(xù)調(diào)整。5.根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的勘測(cè)裝置(I)， 其特征在于， ?依賴于所檢測(cè)到的亮度(B)控制所述第二強(qiáng)度(6)，并且 ?所述第一強(qiáng)度(5)從所述第二強(qiáng)度(6)導(dǎo)出，具體地借助于乘以恒定的因子，其中，該因子具體地至少是2、具體地至少是3、具體地至少是5。6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的勘測(cè)裝置(I)， 其特征在于， 所述光敏面?zhèn)鞲衅?14)的記錄參數(shù)，具體地所述曝光時(shí)間(E)和/或增益能夠變化，并且所述控制和評(píng)估單元(11)通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):在所述精細(xì)描述和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，除了使所述照明光束的所述發(fā)射變化以外，所述光敏面?zhèn)鞲衅?14)的記錄參數(shù)，具體地所述曝光時(shí)間(E)和/或增益也變化。7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的勘測(cè)裝置(I)， 其特征在于， 所述控制和評(píng)估單元(11)按照如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):借助于所述變化來(lái)產(chǎn)生照明光束閃光(3、4)的重復(fù)模式的統(tǒng)一序列，具體地其中， ?具有兩種不同強(qiáng)度(5、6)的照明光束閃光(3、4)連續(xù)交替，和/或 ?全部照明光束閃光(3、4)的所述發(fā)射持續(xù)時(shí)間(T)是相同的， 和/或所述控制和評(píng)估單元(11)是通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì)的:所述變化依賴于距所述目標(biāo)點(diǎn)(10)的距離，具體地其中，所述發(fā)射依賴于使用所述勘測(cè)裝置(I)的距離勘測(cè)功能確定的距所述目標(biāo)點(diǎn)(10)的相應(yīng)的當(dāng)前距離而連續(xù)變化。8.一種勘測(cè)裝置(I)，其具體地被設(shè)計(jì)成全站儀、經(jīng)瑋儀或視距儀或激光跟蹤器，其具有用于確定目標(biāo)點(diǎn)(10)相對(duì)于內(nèi)部坐標(biāo)系的位置的位置確定功能，其中，為此目的，所述勘測(cè)裝置(I)具有: ?控制和評(píng)估單元(11)，其具有評(píng)估、數(shù)據(jù)處理和控制功能， ?基座， ?瞄準(zhǔn)裝置(2)，具體地望遠(yuǎn)照準(zhǔn)具，其限定目標(biāo)軸線(7)， ?用于改變所述目標(biāo)軸線(7)的方位的裝置， ?光束源(23)，其用于在所述目標(biāo)軸線(7)的方向上發(fā)射照明光束，具體地具有限定強(qiáng)度的激光光束，其中，能夠使用所述控制和評(píng)估單元(11)按照能夠連續(xù)產(chǎn)生照明光束閃光(3、4)的方式來(lái)控制發(fā)射持續(xù)時(shí)間(T)， ?光敏面?zhèn)鞲衅?14)，具體地CMOS 2D傳感器，其具體地具有可變曝光時(shí)間(E)和可變?cè)鲆?，用于檢測(cè)所述照明光束的反射分量，其中， □能夠使用所述控制和評(píng)估單元(11)按照能夠連續(xù)產(chǎn)生捕捉經(jīng)反射的照明光束閃光(4)的圖像(9a_9e)的方式來(lái)控制由所述傳感器(14)進(jìn)行的圖像記錄，并且 □在所述傳感器(14)上撞擊的照射束作為光斑(8、8&-8(1、13、13&-13(1)出現(xiàn)在所述圖像中，其中，由所述目標(biāo)點(diǎn)反射的相應(yīng)的照明光束閃光作為反射斑(8、8a-8d)出現(xiàn)在所述圖像(9a_9e)中， ?精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能，其中，在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中， □根據(jù)所述圖像(9a_9e)中所述反射斑(8、8a_8d)的所檢測(cè)到的位置來(lái)確定所述目標(biāo)軸線(7)的相應(yīng)的當(dāng)前實(shí)際方位與照準(zhǔn)所述目標(biāo)點(diǎn)(10)的所述目標(biāo)軸線(7)的假想方位之間的偏差，并且 □借助于機(jī)動(dòng)化裝置，使用所確定的偏差來(lái)針對(duì)所述目標(biāo)點(diǎn)(10)的精細(xì)瞄準(zhǔn)和/或跟蹤來(lái)對(duì)所述目標(biāo)軸線(7)進(jìn)行定位， 其特征在于， 所述控制和評(píng)估單元(11)通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中， ?通過(guò)連續(xù)產(chǎn)生照明光束閃光(3、4)來(lái)產(chǎn)生所述照明光束閃光(3、4)的已知序列，并且?在所述控制和評(píng)估單元(11)的自動(dòng)控制下，所述光敏面?zhèn)鞲衅?14)的所述曝光時(shí)間(E)根據(jù)限定算法而變化，與所述照明光束的所述發(fā)射相匹配， 結(jié)果是，在所述照明光束閃光(3、4)的連續(xù)產(chǎn)生期間，捕捉與所述照明光束閃光(3、4)的所述已知序列對(duì)應(yīng)的反射斑(8、8a-8d)的序列，反射斑的該序列被用來(lái)基于所述曝光時(shí)間(E)的所述變化、使用所述反射斑(8、8a-8d)的所檢測(cè)到的亮度(B)來(lái)標(biāo)識(shí)由所述目標(biāo)點(diǎn)(10)反射的照明照射， 具體地其中， ?針對(duì)該標(biāo)識(shí)，關(guān)于所述光斑(8、8a-8d、13、13a-13d)的所檢測(cè)到的亮度(B)，使用在所述控制和評(píng)估單元(11)中存儲(chǔ)的限定比較標(biāo)準(zhǔn)來(lái)將所捕捉的光斑(8、8a-8d、13、13a_l 3d)的序列與照明光束閃光(3、4)的已知序列進(jìn)行比較，和/或 ?所述傳感器(14)的其它記錄參數(shù)，具體地所述增益附加地變化，和/或?所述曝光時(shí)間(E)和/或增益依賴于經(jīng)反射的照明光束的所檢測(cè)到的亮度(B)而被連續(xù)調(diào)整。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的勘測(cè)裝置(I)， 其特征在于， 所述控制和評(píng)估單元(11)通過(guò)如下方式設(shè)計(jì):除了使所述曝光時(shí)間(E)變化以外，所述照明光束的所述發(fā)射也變化，其中，這兩種變化通過(guò)如下的方式彼此相匹配:利用較長(zhǎng)的曝光時(shí)間(E)來(lái)捕捉來(lái)自較低強(qiáng)度(I)的照明光束閃光(4)的經(jīng)反射的照明照射，使得所述較低強(qiáng)度(I)得到補(bǔ)償，具體地使得所述序列中的所述反射斑(8、8a-8d)的所檢測(cè)到的亮度(B)在標(biāo)準(zhǔn)亮度范圍之內(nèi)，而與所述照明光束的所述強(qiáng)度(I)無(wú)關(guān)，其中，具體地，全部反射斑(8、8a-8d)的所檢測(cè)到的亮度是相同的。10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的勘測(cè)裝置(I)， 其特征在于， 所述控制和評(píng)估單元(11)通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):所述變化被實(shí)現(xiàn)成使得來(lái)自照明光束閃光(3、4)的序列的每個(gè)反射斑(8、8a-8d)的所述亮度(B)足以精確地檢測(cè)其在所述圖像(9a_9e)中的位置， 和/或所述勘測(cè)裝置具有: ?角度測(cè)量功能，其用于以高精度的方式，捕捉所述目標(biāo)軸線(7)相對(duì)于兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的當(dāng)前方位，具體地連續(xù)地捕捉，和 ?距離測(cè)量功能，其用于確定距所述目標(biāo)點(diǎn)(10)的相應(yīng)的當(dāng)前距離，具體地連續(xù)確定。11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的勘測(cè)裝置(I)， 其特征在于， 所述控制和評(píng)估單元(11)通過(guò)如下的方式來(lái)設(shè)計(jì):在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能期間，使用跟蹤算法將所述序列中的所述照明光束閃光(3、4)的所述反射斑(8、8a-8d)連接起來(lái)，該跟蹤算法具體地為尋找最佳匹配算法，結(jié)果是能夠跟蹤所述圖像(9a_9e)中的所述反射斑(8、8a-8d)由于所述目標(biāo)點(diǎn)(10)的相對(duì)于所述勘測(cè)裝置(I)的相對(duì)移動(dòng)而引起的迀移。12.—種用于根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的勘測(cè)裝置(I)的方法，其中，在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中， ?通過(guò)發(fā)射所述照明光束來(lái)連續(xù)產(chǎn)生照明光束閃光(3、4)， ?在所述圖像(9a_9e)中連續(xù)捕捉經(jīng)反射的照明光束閃光(4)作為反射斑(8、8a_8d)，?根據(jù)所述圖像(9a_9e)中所述反射斑(8、8a_8d)的所檢測(cè)到的位置來(lái)確定所述目標(biāo)軸線(7)的相應(yīng)的當(dāng)前實(shí)際方位與照準(zhǔn)所述目標(biāo)點(diǎn)(10)的所述目標(biāo)軸線(7)的假想方位之間的偏差， ?使用所確定的偏差來(lái)對(duì)所述目標(biāo)軸線(7)進(jìn)行定位， 其特征在于， 在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，所述照明光束的所述發(fā)射，具體地所述強(qiáng)度(I)和/或發(fā)射持續(xù)時(shí)間(T)變化，和/或所述光敏面?zhèn)鞲衅?14)的靈敏性，具體地所述曝光時(shí)間(E)和/或增益變化。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法， 其特征在于， 所述發(fā)射: ?依賴于所述反射斑(8、8a-8d)的所檢測(cè)到的亮度(B)而變化，結(jié)果是使所檢測(cè)到的亮度(B)變化的、所述照明光束的所述光學(xué)路徑的變化得到補(bǔ)償，和/或 ?通過(guò)如下的方式變化:所述發(fā)射包括位于限定標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度范圍(Al)內(nèi)的第一強(qiáng)度(5)和顯著低于所述限定標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度范圍(A I)的第二強(qiáng)度。14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法， 其特征在于， 在所述精細(xì)瞄準(zhǔn)和目標(biāo)跟蹤功能的過(guò)程中，產(chǎn)生照明光束閃光(3、4)的已知序列，結(jié)果是通過(guò)將所捕捉的光斑(8、8a-8d、13、13a-13d)的序列與照明光束閃光(3、4)的所述已知序列進(jìn)行比較來(lái)標(biāo)識(shí)被所述目標(biāo)點(diǎn)(10)反射的照明照射，具體地其中，所述比較使用所述光斑(8、8a-8d、13、13a-l 3d)的所檢測(cè)到的亮度(B)來(lái)實(shí)現(xiàn)。15.—種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品存儲(chǔ)在機(jī)器可讀載體上或借助于電磁波來(lái)實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)上，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品具有適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任何一項(xiàng)所述的方法的程序代碼。
【文檔編號(hào)】G01C15/00GK105937904SQ201610123962
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月4日
【發(fā)明人】U·霍爾農(nóng)
【申請(qǐng)人】萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司