具有校准电子十字光标的显示图像位置的功能的测量装置

摘要

本发明涉及测量装置，特别是视频经纬仪或视频视距仪，该装置包括基座、支承件、具有透镜、物理瞄准标记、目镜、照相机的望远镜光学器件，还包括包含存储的关于在捕捉的图像中作为瞄准图像位置的指示瞄准方向的图像位置的校准参数的评估和控制单元、以及用于显示捕捉的具有用于瞄准图像位置的标记的图像的显示器。为了校验和/或恢复(甚至在影响物理瞄准标记和瞄准单元中的照相机配件之间的几何结构之后)由物理瞄准标记指示的瞄准方向和由用于瞄准图像位置指示的方向之间的一致性(在受影响后不再充分地存在)，根据本发明提供了可在用户设备接口上调用的应用的形式的功能，借助于该功能，能够实现极少的开支和相对基本上自动化，也就是说，用户引导方式。为此，在根据本发明的功能的框架内，限定必须在该功能的框架内执行的特殊过程，即，特殊瞄准序列以及在相应的瞄准位置执行的校准测量。

说明书

本发明涉及一种如在权利要求1的前序部分中所要求的具有集成在瞄准单元中 的同轴照相机的特别是视频经纬仪或视频视距仪的测量装置、一种如在权利要求14 的前序部分中所要求的用于这样的测量装置的方法、以及如在权利要求15的前序部 分中所要求的计算机程序产品。

自古以来已知用于测量目标点的各种大地测量方法和大地测量装置。在这种情况 下，除可能提供的参考点外，从测量装置到要测量的目标点的距离和角度被记录为空 间标准数据，具体地，捕捉了测量装置的位置。

经纬仪、视距仪或全站仪(也被称为电子视距仪或计算机视距仪)代表了这样的 测量装置或大地测量装置的一般已知示例。例如，在公布的申请EP1686350中对现 有技术的这样的大地测量装置进行了描述。这样的装置具有电感(electro-sensory)角 度测量功能，该功能允许确定到所选定的目标的方向和距离。在这种情况下，角度或 距离变量在装置的内部参考系统中被确定，并且还必须可能地被链接到用于绝对位置 测定的外部参考系统。

现代全站仪具有用于所捕捉的测量数据的数字处理和存储的微处理器。装置通常 具有紧凑且集成的构造，其中，在一个装置中通常提供同轴距离测量元件并且还提供 计算机单元、控制单元及存储单元。根据全站仪的扩展级，集成了用于瞄准光学器件 的机动化、无反射镜的距离测量、自动目标搜索和跟踪、以及整个装置的遥控的多个 装置。从现有技术已知的全站仪还具有用于建立到外部的外围组件(例如，到数据捕 捉装置)的无线连接的无线数据接口(可被具体设计为手持式数据记录器、现场计算 机、笔记本电脑、小型计算机或PDA)。借助于数据接口，能够为了外部进一步处理 而输出由全站仪捕捉和存储的测量数据、能够将外部捕捉的测量数据输入到全站仪内 以存储和/或进一步处理、能够输入或输出用于全站仪或其他的外部组件的遥控的遥 控信号(具体地，在移动领域使用中)、以及能够将控制软件转移到全站仪内。

测量操作过程中可实现的测量精度根据将要测量的目标点的实施方式而变化。如 果目标点例如由诸如360°棱镜的、为了测量而专门设计的目标反射镜代表，则可因 此实现比在例如对将要测量的房屋墙壁的点的无反射镜测量的情况基本上更精确的 测量结果。这是因为，所发射的光学测量光束具有平面光束横截面，而不是点状光束 截面，并因此不仅接收到散射到将要测量的实际目标点上的测量辐射，而且接收到也 被施加了测量辐射的目标点的当前视场附近中的点散射的测量辐射。例如，要测量的 点表面的粗糙度影响以已知方式进行的无反射镜测量的精确度。

为了瞄准要测量的目标点，所讨论的类型的测量装置具有瞄准单元(诸如望远 镜)。在简单的实施方式变型中，瞄准单元例如被设计为望远镜瞄准器。现代装置可 另外具有集成在瞄准器中用于捕捉图像的相机，其中，所捕捉的图像可具体地在全站 仪的显示屏上和/或用于遥控的外围装置(诸如数据记录器)的显示屏上显示为现场 图像。瞄准单元的光学器件在这种情况下可包含手动对焦(例如，用于改变光学器件 的焦点位置的调节螺钉)或者可具有自动对焦，其中，焦点位置例如通过伺服电机改 变。用于大地测量装置的望远镜瞄准器的自动对焦单元是公知的，例如，根据DE197 10722、DE19926706或DE19949580。

瞄准单元的光学系统或光学观察通道具体地包含物镜组、聚焦透镜组以及目镜， 所述物镜组、聚焦透镜组以及目镜从物侧按该顺序布置。根据物距设置聚焦透镜组的 位置，使得在被布置在焦平面中的具有瞄准标记(具体地，十字光标或网格十字光标) 的光学元件、或者具有十字光标标记和哈希(hash)标记的底片(plate)上得到清晰 的目标图像。可通过目镜观察具有在平面中创建的图像的光学元件。

除直视通道外设置的同轴相机(例如，具有CCD或CMOS表面传感器)可被布 置在设置在望远镜光学器件中的其他图像平面中，经由同轴相机，可提供经由光束分 离器的局部光束的解耦，使得可使用相机通过物镜来记录图像(或一系列图像或视频 流)。

此外，为了同轴电子距离测量，可提供附加的单独的发送和接收通道分支。此外， 常见的测量装置目前包含自动目标跟踪功能(ATR：“自动目标识别”)，为此，另外 的单独的ATR光源(例如，多模光纤输出端，其发射具有进一步限定波长的光)和 专用的ATR相机传感器被附加地集成在望远镜中。

为了防止扭曲、颜色错误或渐晕(即，在可观测的视场的边缘区域中的亮度下降)， 极高的要求被强加于各个光学组件。因此，为了对个别波长进行解耦和耦合，通常需 要被特殊且复杂地涂敷的光学器件，其中，尽管所述涂层，可见光带使得能以尽可能 最好的颜色保真度进行显示。此外，望远镜的高复杂性需要用于光学组件所需的高 精度安装和校准的高水平支出。

例如，在公布的申请EP1081459或EP1662278中公开了大地测量装置的所讨 论的类型的望远镜瞄准器的构造。

在使用目标反射器的典型单人测量任务的情况下，例如，依地形设置全站仪。用 户将支承目标反射器的手持测量杆移动到要测量的目标点，其中，目标反射器的位置 以及目标点的位置可以随后如下地确定。具体地，通过由持测量杆的用户借助于具有 到全站仪的无线连接的数据记录器的遥控来执行全站仪的控制。在此情况下，数据记 录器可被附接到装备有目标反射器的测量杆，或者可除测量杆之外额外地由用户手 持。

在此情况下，对目标的瞄准通常可使用望远镜/望远镜瞄准器中提供的物理十字 光标、或者借助于由同轴地布置在作为全站仪的瞄准单元的望远镜瞄准器中的照相机 提供的现场图像，所述现场图像在基站(或数据记录器)的显示屏中显示给用户，并 且图像上叠加了电子十字光标。因此，用户可基于现场图像将全站仪适当地对准所期 望的目标，为此，虚拟(即，电子)十字光标可被叠加地显示在所显示的同轴照相机 的现场图像中。在这种情况下，要尽可能多地选择显示电子十字光标的图像位置，使 得由此指示的空间方向尽可能准确地对应于由集成在望远镜中的具有瞄准标记(即， 十字光标，例如)的物理光学元件所指示的方向。这与由十字光标所指示的方向(瞄 准方向)本身是否也具有相对于实际测量方向(即，最终沿该方向发射测量辐射并因 此表示测量方向)的误差无关。在这种情况下，瞄准方向与测量方向之间的这种方向 误差与电子十字光标在图像中的定位问题分开进行处理并将被单独考虑。

由于由具有瞄准标记的物理光学元件指示的瞄准方向的物理重校准(重对准)(以 便与测量方向相对应)可以是复杂的，并且在将经由通过望远镜观看的进行瞄准与经 由对具有虚拟十字光标的显示图像的观察进行瞄准相比较的情况下不存在差异，因此 在理想的视频全站仪中，虚拟十字光标尽可能精确地指示与物理瞄准标记相同的(瞄 准)方向。为了在显示屏图像中的对应点处尽可能如实地显示虚拟十字光标，在测量 装置的组装后在工厂实施校准(利用相应的校准参数的确定)。考虑到本测量装置的 几何结构，这样的工厂校准(如测量装置结构领域的技术人员本身已知的)建立了测 量装置的测量坐标系与照相机坐标系之间的关系。例如，在专利文献公布US7,982, 866、US7,623,224和EP1695030中描述了这样的已知工厂校准的示例，然而， 其中，需要基于已知目标标记的照相机图像记录的过程(其相对于所需的环境和测量 条件是复杂的)。出于这个原因，关于立轴和斜轴的误差(方向误差)或者照相机配 件的位移的校准参数也可以以已知的方式使用这样的工厂校准来确定。

然而，这样的误差无法随着时间的推移保持稳定。因此，例如，他们受到物理撞 击(例如，在运输过程中)、温度影响、或其它随着时间的推移而变化的材料性质的 影响。

事实上，可在现场由测量员自己实施的相对于立轴误差和斜轴误差的现场校准常 常在执行测量任务(例如，被称为双位置测量或转换测量，其中，经由物理十字光标 在望远镜的第一位置(朝向I)一次并且在望远镜的改变的第二位置(朝向II)一次 地连续瞄准同一个目标，并且在各个情况下测量角度)之前以已知的方式完成。然而， 另外，在随后将显示屏(即，电子十字光标)用于瞄准目标的过程中，相对于基于物 理十字光标的瞄准，在目标坐标确定中可能会导致偏差。

本发明的目的是减少或解决此问题，即，在相对于要叠加电子十字光标的图像位 置进行的工厂校准过程中存储的校准参数相对于对应于物理瞄准标记变得不正确或 不准确，并因此随着时间的推移和/或在特定条件下(例如，震动后)可能出现误差。

该目的通过独立权利要求的表征特征的实现来达成。以另选或有利的方式改善本 发明的特征可从从属专利权利要求推断出。

在这种情况下，涉及本发明的测量装置，特别是视频经纬仪或视频视距仪，包含 至少一个基座、可相对于所述至少一个基座枢转的支承件、可相对于所述支承件枢转 的瞄准单元、用于测量所述支承件和所述瞄准单元的枢轴位置的测角仪、分析和控制 单元、以及显示屏。

在这种情况下，所述瞄准单元配置有限定光束路径的望远镜光学器件，并且包含 物镜、限定瞄准方向的物理瞄准标记(具体地，十字光标)、目镜、以及用于通过所 述物镜记录图像的照相机。

在这种情况下，所述分析和控制单元包含所存储的关于在所记录的图像中作为瞄 准图像位置指示瞄准方向的图像位置的校准参数，并且显示屏在这种情况下相应地被 控制或被设计用于对使用照相机记录的图像和作为瞄准辅助的用于所述瞄准图像位 置的标记一起显示，所述标记特别是电子十字光标，其在图像上叠加地显示或者重叠 在图像中，使得十字光标中心点落在所述瞄准图像位置上。

现在为了在瞄准单元中的物理瞄准标记和照相机配件之间的几何结构受到影响 之后校验和/或重建由物理瞄准标记所指示的瞄准方向和由用于所述瞄准图像位置的 标记所指示的方向之间的一致性(其受到影响后可能不再充分地存在)，在本发明的 范围内，提供功能，特别是以在用户装置界面可检索的应用的形式提供一种功能，在 该功能的基础上，以较不复杂并且相对基本上自动化的方式或者以引导用户的方式启 用。

为此，在所述功能的范围内，根据本发明限定了将在所述功能的范围内执行的瞄 准动作的特殊过程或特殊序列(和在这些瞄准位置中的每一个中执行的校准测量)。

因此，在这种情况下，对同一目标的瞄准动作必须至少一次使用物理瞄准标记和 至少一次使用用于所述瞄准图像位置的标记作为瞄准辅助连续地执行。在这种情况 下，在所述装置侧，在所述分析和控制单元中存储针对该限定的序列的序列信息项。

在启动所述功能后，随后由所述分析和控制单元自动控制或执行下列动作。

-响应于可在利用所述物理瞄准标记对所述目标进行的瞄准(例如，由用户启动) 时给出的触发(例如，为了命名并且以后简单引用的目的，将被标识为第一触发)， 进行控制以使得通过所述测角仪自动测量所述支承件和所述瞄准单元的第一枢轴位 置和/或通过所述照相机记录第一图像，并且所述第一枢轴位置和所述第一图像被捕 捉为第一测量数据并被添加到测量数据集中，以及

-响应于可在利用用于所述瞄准图像位置的标记对所述目标进行瞄准(例如，由 用户启动)时给出的触发(例如，为了命名并且以后简单引用的目的，将被标识为第 二触发)，进行控制以使得通过所述测角仪测量所述支承件和所述瞄准单元的第二枢 轴位置和/或通过所述照相机记录第二图像，并且所述第二枢轴位置和所述第二图像 被捕捉为在类型上与所述第一测量数据一致的第二测量数据并被添加到所述测量数 据集中。

此外，随后基于对所述测量数据集的相关分析以自动的方式对所述瞄准图像位置 相对于与由物理瞄准标记限定的瞄准方向的一致性进行自动校验，和/或通过更新所 存储的校准参数进行重校准。

在下面的可能实施方式中更加详细地说明在装置侧提供的功能和及其限定的序 列以及为此目的存储的应用。

在启动功能后，由所述瞄准单元(具体地，由用户)假定第一测量位置(特别是 其中，可经由所显示的指示符来提示用户在所述装置侧执行此操作)。所述装置随即 进入触发等待模式和接收模式。在知道用户将使用两个瞄准辅助物中的哪一个在第一 测量位置瞄准目标的情况下，响应于用户所给出的触发，在该模式下自动地执行第一 校准测量。在这种情况下，对于装置侧的规范(specification)的可能性另选地或附加 地，例如，通过在装置侧引导或提示用户关于哪一个瞄准辅助现在将被用于目标的第 一瞄准，用户给出的触发信号或这个信号的补充还可以可选择地包含关于用户在第一 测量位置中使用两个瞄准辅助中的哪一个来瞄准目标的信息。在接收到触发后，所述 测量装置的其它组件随后被激活并且第一测量数据被捕捉，使得第一测量数据包含由 测角仪测得的支承件和瞄准单元的第一枢轴位置和/或由照相机记录的第一图像。所 捕捉的第一测量数据随后被自动添加到测量数据集。

在第一测量数据的捕捉完成之后，例如，用户可然后通过在装置侧输出的指示符 被提示和引导，以使用瞄准单元来假定第二测量位置，其中，瞄准单元将被对准，使 得同一目标经由相对于用于第一校准测量的瞄准辅助的另一个瞄准辅助被瞄准或校 准。所述装置随即自动恢复触发预期模式和接收模式。

再一次，例如，按照现有知识的所限定的规范或通过从用户获得关于在第二校准 测量范围内两个瞄准辅助中的哪一个现在被用户用于瞄准目标信息项，然后再次响应 于用户给出的触发在该模式下自动执行第二校准测量。为了这个目的，捕捉第二测量 数据，所述第二测量数据包含由测角仪测得的支承件和瞄准单元的第二枢轴位置和/ 或由照相机记录的第二图像。

在这种情况下，原则上可以(例如)通过预定义和所限定的已知规范或者也可以 通过用户侧的自由选择来自由地设置关于瞄准动作的顺序，即，是否将使用物理瞄准 标记执行第一瞄准以及使用电子标记执行后续瞄准(或者反过来)。在这种情况下， 将触发和测量数据(等)指定(在权利要求中使用)为第一和第二触发以及第一和第 二测量数据(等)将被理解为仅仅为了给予名称和简单明确的引用的目的。在这种情 况下，相关的仅仅是与实际所使用的瞄准动作的序列无关地经由用于所述应用的相应 瞄准辅助(即，电子的或物理的)在所述装置侧最终提供的相应信息项。该信息项与 在相应的校准位置捕捉到的测量数据相关联。如上所述，该信息可以通过在所述装置 侧预定义或规定来提供(例如，连同关于使用哪一个瞄准辅助来实施当前的瞄准而对 用户的相应的指令和引导，例如，通过在所述装置侧输出相应的指示符，诸如在显示 屏上显示与此相关的图形或文字信息项)，或者也可以针对可由用户进行自由选择的 情况通过由用户输入相应的信息项(例如，通过按压装置上的特定按钮，这可以可选 地同时起到触发分配的作用)来提供。

具体地，也可实施这样的瞄准动作(通过应用两个瞄准辅助来执行)和校准测量 的多次操作(即，重复)(用户可被要求这样做或者可以可选地向用户提供这样做的 可能性，例如以使用户能够还执行校验和/或重校准(如果需要，使用相对较高水平 的限定)。为了这个目的，然后可限定序列，使得执行瞄准动作的多次操作。在功能 的范围内，按照由分析和控制单元自动地控制的方式，响应于可在使用物理瞄准标记 或在使用用于瞄准图像位置的标记作为瞄准辅助的同时基于当使用物理瞄准标记的 同时或使用用于瞄准图像位置的标记作为瞄准辅助的同时由用户执行的目标的瞄准 时给出的进一步的触发，在各个情况下，包括由测角仪测得的所述支承件和瞄准单元 的进一步的枢轴位置和/或由照相机记录的进一步的图像的进一步测量数据可被自动 地捕捉并被添加到测量数据集中。

此外，在如此定义的序列具有瞄准动作的多次操作过程的情况下，在所述功能的 范围内，在执行瞄准动作的多次操作过的一次限定操作之后，特别是在每一次操作之 后，可执行由分析和控制单元自动执行的测量数据集的相关分析作为中间分析，并且 针对收集到相应的中间分析的测量数据，可以确定相对于所述瞄准图像位置的重新确 定的确定程度和/或质量等级。分析和控制单元可随后例如基于该确定程度导出关于 是否将执行瞄准动作的进一步操作或者是否结束该功能的信息项，特别是其中，该信 息借助于所提供的输出方式被输出为对用户的动作建议，特别是通过显示屏可视化地 (图形化地或文字地)输出。

此外，在特殊示例性实施方式中，可对所述序列进行限定，使得在瞄准单元的改 变的状态下重复瞄准动作(即，使得除在该瞄准单元的第一位置[朝向I]执行瞄准动 作之外，也在瞄准单元的相对于第一位置改变的第二位置[朝向II]执行瞄准动作)。 在所述功能的范围内，按照由分析和控制单元自动控制的方式

-响应于进一步的触发(例如，为了赋予名称的目的将其称为第三触发)，该触 发可由用户在使用物理瞄准标记时利用在瞄准单元的改变的状态下(例如，朝向II) 所执行的目标的瞄准而给出，包含由测角仪测得的支承件和瞄准单元的第三枢轴位置 和/或由照相机记录的第三图像的第三测量数据可自动地捕捉并添加到所述测量数据 集中，

-响应于进一步的触发(例如，为了赋予名称的目的将其称为第四触发)，该触 发可由用户在使用用于所述瞄准图像位置的标记作为瞄准辅助时利用在瞄准单元的 改变的状态下(例如，朝向II)执行的目标的瞄准而给出，包含由测角仪测得的支 承件和瞄准单元的第四枢轴位置和/或由照相机记录的第四图像的第四测量数据可自 动地捕捉并添加到所述测量数据集中，该第四测量数据在类型上与第三测量数据一 致。

在这种情况下，为了能够相关分析，在瞄准动作和校准测量的操作的范围内捕捉 在这种情况下可相互比较的各种类型的数据(即，两次枢轴位置或两次图像或者两次 枢轴位置和图像)并把它们添加到测量数据集中是相关的。如果重复地执行这样的操 作，唯一的相关的是，可相互比较的总测量数据被最终收集在测量数据集中。然而， 具体地，可同样是必要的是，再次提供或关联或可导出关于在这种情况下在捕捉相应 的测量数据的过程中在各个情况下使用哪一个瞄准辅助的信息项(并且针对如果在这 种情况下不同的目标被瞄准和/或在这种情况下在不同操作中既在瞄准单元的常规位 置(朝向I)也在改变的位置(朝向II)执行瞄准的情况，关在使用哪个瞄准辅助时 哪个操作期间哪一个目标并且如果必要的话在哪个位置获取测量数据集的相应的测 量数据)。

根据在这种情况下哪一种数据类型(角度位置或图像数据)或者是否可选择地两 种数据类型都作为第一、第二以及可选的进一步的数据集最终被收集在测量数据集范 围内，这些数据在相关分析期间还将被相应地进行进一步处理。

例如，在这种情况下，如果第一测量数据和第二测量数据包括至少一个第一枢轴 位置和至少一个第二枢轴位置，则可因此在测量数据集的相关分析期间在所述功能的 范围内确定第一枢轴位置和第二枢轴位置之间的差异。随后，在使用所存储的关于照 相机几何结构和其光学投影特性的参数的同时，该差异可用于所述校验和/或重校准。

具体地，利用所存储的关于照相机几何结构和照相机的光学投影特性的参数，该 差异可被转化为图像位置偏移，由此，所述瞄准图像位置从新的设定点瞄准图像位置 偏离了图像位置偏移。由此获得的图像位置偏移可然后被应用到所述瞄准图像位置以 重校准，使得所存储的校准参数被按照将新的设置点瞄准图像位置表达为瞄准图像位 置的方式更新。

例如，在这种情况下，如果第一测量数据和第二测量数据包括至少一个第一图像 和至少一个第二图像，则在所述功能的范围内在测量数据集的相关分析期间，基于图 像识别并且在使用第二图像(其中，可直接读取关于哪个对象作为目标被使用并被瞄 准的信息)的同时，可在第一图像中执行目标的识别，并且可以将在第一图像中识别 的目标的图像位置确定为目标图像位置。因此，可由此导出目标图像位置相对于瞄准 图像位置的偏差，并且该偏差可被用于所述校验和/或重校准。

具体地，例如，基于该偏差，可对瞄准图像位置进行直接校验(其中，例如，预 先限定针对这样偏差的容差范围，并校验该偏差是否在该容差范围内)。另外，也可 通过更新所存储的校准参数，基于该偏差对瞄准图像位置直接进行重校准，特别是其 中，所存储的校准参数被更新，使得被更新的校准参数将所确定的目标图像位置重新 反映为瞄准图像位置。

在这种情况下，-相对于关于电子(数字)瞄准标记与物理瞄准标记的对应性的 信息的推导(例如，在瞄准动作的操作的范围内，通过重复执行瞄准动作和校准测量 和/或通过捕捉两种类型的测量数据)，因此各测量数据可相互比较，-相对于类型以 及可选地相对于被瞄准的目标或所使用的瞄准单元的位置(朝向I或朝向II)，如果 测量数据集具有冗余，则可相互比较的测量数据可彼此成对地相关地进行分析(例如， 作为中间分析)，使得然后例如在整体分析的范围内，能够对所累计的中间分析求平 均值。

因此，如果测量数据集包含关于瞄准位置的校验和/或重校准的冗余测量数据， 则这样的冗余可因此在所述功能的范围内由所述分析和控制单元自动地用于求平均 值，使得可提高用于校验或重校准、和/或校验或重校准的确定程度或质量等级的确 定的精确度。然而，另选地或附加地，这样的冗余也可被用于下列进一步的校准参数 中的至少一个的同时校验或重校准(即，在过程方面具有与瞄准图像位置的校验或重 校准的按时间顺序的关系)：

-关于由物理瞄准标记限定的瞄准方向相对于实际测量轴的偏差[也称为斜轴误 差和竖轴误差]导致方向误差的参数，

-关于测角仪的误差的参数，

-关于照相机的照相机几何结构的参数，

-关于照相机的投影特性的参数，

-关于照相机的光轴的误差的参数。

如已在不同点进行简要描述的那样，在本发明的一个特殊实施方式中，可提供用 于输出指示符的输出手段，特别是其中，显示屏可显示用于可视化(图形或文本)输 出的输出方式。然后，在所述功能的范围内可例如由分析和控制单元自动激活所述输 出方式，使得基于输出指示符通过瞄准动作的序列对用户进行引导，特别是其中

-指示符被显示以提示用户使用物理瞄准标记或使用用于瞄准图像位置的标记 作为瞄准辅助分别执行瞄准动作中的一个，特别是其中，所述指示符在各个情况下指 示在瞄准单元的改变状态下是否执行相应的瞄准动作，

-指示符被显示为关于响应于相应的触发的测量数据的相应自动捕捉是否已成 功完成的声明，

-在响应于相应的触发的测量数据的相应的自动捕捉完成之后，指示符被显示为 关于在所限定的序列的范围内哪一个接下来的瞄准动作将被执行的声明，和/或

-在响应于相应的触发的测量数据的相应的自动捕捉完成之后，指示符被显示为 关于所述序列的所有瞄准动作被完成的声明，特别是具有关于基于所执行的瞄准动作 收集到的测量数据集是否使图像位置能够被充分地深入校验或者使图像位置能够以 足够的精确度被更新和确定的补充声明。

在这种情况下，如果测量装置具有温度传感器，则所存储的校准参数可附加地包 含用于瞄准图像位置的温度相关函数，使得可根据当前温度设置用于瞄准图像位置的 可在显示屏上显示的标记，使得在物理瞄准标记间与望远镜中的显示组件之间的不同 温度的各个情况下下存在的不同的几何结构被考虑用于瞄准图像位置的设置(使得瞄 准图像位置对应于各种情况下的物理瞄准标记)。在所述功能范围内，然后可通过温 度传感器借助于分析和控制单元以自动控制的方式捕捉温度，并且该温度也可被分析 和控制单元考虑用于校验或重校准。

在这种情况下，根据所使用的照相机表面传感器(可以是已知方式的CCD或 CMOS传感器)的像素的数量来限定照相机的照相机像素分辨率，由此可记录的图像 具有限定的图像像素分辨率。

然而，在所述功能的范围内，可利用子图像像素分辨率对瞄准图像位置进行校验 (如果必要的话)和/或通过由分析和控制单元自动更新所存储的校准参数对瞄准图 像位置进行重校准。

此外，根据所使用的显示屏，还限定了显示屏的特定显示像素分辨率，在这样的 测量装置的情况下，特定显示像素分辨率通常低于照相机像素分辨率。

这使得能够(除其他事项外)在数字变焦步骤中显示照相机图像，如果没有这个 则必然伴随图像质量的恶化，或者为了这个目的绝对立即需要插值。

具体地，因为显示屏分辨率常常相对较低，所以在本发明的改进中，用于瞄准图 像位置的标记现在可有利地按灰度级显示和/或颜色级显示来显示，使得图像位置通 过用户所见的子显示屏像素分辨率指示。

为了在校准测量的范围内捕捉图像测量数据并且在图像中叠加电子标记，在这种 情况下，如果必要的话，将在各情况下考虑相应的当前应用的数字变焦系数以及图像 显示细节。

如上贯穿本文描述的图像(其可通过同轴照相机捕捉)有利地代表用于瞄准的照 相机的现场图像(这在此类装置和现有技术中是常规)，即，由照相机几乎实时记录 的图像系列(可几乎实时地在显示屏上显示)。

此外，也如现有技术中对大地测量装置(诸如视频视距仪或视频全站仪)所公知 的，同轴激光测距仪可被集成在瞄准单元中。

另外，所述测量装置可包含至少一个基站(在该形式中通常被认为是实际测量装 置)，该基站至少包含基座、支承件、瞄准单元和测角仪，并且特别是还包含分析和 控制单元和显示屏。然而，特别是除基站以外，所述测量装置可还包含外围遥控单元， 所述遥控单元具有到基站的数据连接并且在物理上是独立的，其中，显示屏以及分析 和控制单元被提供在外围遥控单元或基站中，或者根据需要可提供在外围遥控单元和 基站中。

此外，如下文中作为示例说明的，根据本发明所提供的所述功能也可在装置侧完 全自动地运行。

如在现有技术中公知的，所述测量装置还可包含自动瞄准功能以及可选的目标自 动跟踪功能(ATR：“自动目标识别”)，为此，在望远镜中额外地集成了另外的单独 ATR光源(例如，多模光纤输出端，其发射具有限定波长的光)和专用ATR相机 传感器，使得在对回射目标的至少粗略瞄准的情况下，ATR光被回射，并因此在ATR 相机传感器上产生光反射光斑，可相对于反射光斑的入射的位置对反射光斑进行分 析，并因此可经由瞄准单元的机动化的对准改变来实现高精度的自动瞄准或跟踪。在 经由校准的ATR功能进行瞄准的情况下，所述测量装置的测量轴可因此自动地对准 回射目标。

如果所述测量装置具有这样的ATR功能，并且此外由物理瞄准标记所指示的瞄 准方向相对于测量轴的方向误差是已知的，则然后可基于根据本发明的功能范围内的 ATR功能执行回射目标的自动高精度瞄准。然后，可将可在这样的自动瞄准的情况 下捕捉的测量数据(当然考虑到已知的方向误差)添加到测量数据集中作为针对使用 物理瞄准标记进行瞄准而存储的测量数据的代表。

此外，例如在专利文献公开EP2405236或EP2397816中所描述的，还可执行 目标的全自动瞄准，所述全自动瞄准可以与用户基于电子瞄准辅助执行的瞄准相似地 使用或作为用户基于电子瞄准辅助执行的瞄准的替代。

在这种经由照相机图像的自动瞄准的情况下，可经由所记录的照相机图像的图像 分析来执行目标(针对其选择性地电子的方式存储图案或模板)的自动精确瞄准(即， 模板与图像中记录的目标的匹配)，并且可促成瞄准单元的自动机动化对准，使得瞄 准图像位置(即，例如，电子十字光标的中心点)停留在相关目标中心点上(即，例 如，停留在匹配状态的模板的定义的目标中心点上)。

然后可在这样的自动瞄准期间获取的测量数据(尽管在显示屏上显示图像和用于 瞄准图像位置的标记对于此目的来说不是绝对必要的)可随后被添加到测量数据集中 作为存储用于使用电子标记作为瞄准辅助的瞄准的测量数据。

此外，本发明还涉及一种使用测量装置执行的用于校验和/或重校准由校准参数 给出的瞄准图像位置的方法，并且针对该瞄准图像位置，标记可作为瞄准辅助与可由 所述测量装置的照相机显示的图像一起显示在测量装置的显示屏上，其中，所述瞄准 图像位置参照由所述测量装置的物理瞄准标记限定的瞄准方向，并且其中，所述测量 装置配备有

-基座，

-支承件，其可相对于所述基座围绕第一轴枢转，

-瞄准单元，其可相对于支承件围绕第二轴枢转、具有限定光束路径的望远镜光 学器件，所述望远镜光学器件具有

-物镜，

-限定瞄准方向的物理瞄准标记，特别是十字光标，

-目镜，以及

-用于通过所述物镜记录图像的照相机，

-用于测量所述支承件和所述瞄准单元的枢轴位置的测角仪，以及

-用于将标记所记录的图像一起显示的显示屏，特别是用于显示叠加了电子十字 光标的图像的显示屏，该十字光标的中心点落到所述瞄准图像位置上，

在这种情况下，根据本发明的所述方法的特征在于下列操作过程中的至少一个操 作过程

-使用物理瞄准标记瞄准目标，

-捕捉包含由测角仪测得的支承件和瞄准单元的第一枢轴位置和/或由照相机记 录的第一图像的第一测量数据，并且将这些第一测量数据添加到测量数据集中，

-使用用于所述瞄准图像位置的标记作为瞄准辅助来瞄准同一目标，

-捕捉包含由所述测角仪测得的所述支承件和所述瞄准单元的第二枢轴位置和/ 或由所述照相机记录的第二图像的第二测量数据，并且将该第二测量数据添加到测量 数据集中，所述第二测量数据在类型上与所述第一测量数据一致，

并且其中，在所述测量装置一侧自动地执行所述测量数据集的相关分析，基于所 述分析相对于与物理瞄准标记所限定的瞄准方向的对应性来校验和/或通过更新校准 参数来重校准所述瞄准图像位置。

在上述测量装置的范围内所提到的特殊方面、实施方式及改进也可在这种情况下 被相似地应用于该方法。

此外，本发明还涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品具有程序代码，该 程序代码被存储在机器可读载体上并且包含存储的关于下列内容的信息项

-瞄准图像位置，所述瞄准图像位置通过校准参数给出，并且针对所述瞄准图像 位置，标记可作为瞄准辅助与可通过测量装置的照相机显示的图像一起显示在测量装 置的显示屏上，其中，所述瞄准位置参照由物理瞄准标记所限定的测量装置的瞄准方 向，和

-在至少一个时间使用物理瞄准标记和在至少一个时间使用用于瞄准图像位置的 标记作为瞄准辅助连续对同一个目标的一系列瞄准动作。

根据本发明的计算机程序产品具有程序代码，所述程序代码在这种情况下被配置 为当在根据本发明的上述测量装置的控制和分析单元上执行程序时自动控制或执行 下列步骤：

-响应于可在使用物理瞄准标记对目标的瞄准完成的情况下给出的第一触发，捕 捉包含经由测角仪测得的支承件和瞄准单元的第一枢轴位置和/或由照相机记录的第 一图像的第一测量数据，并将这些第一测量数据添加到测量数据集中，

-响应于可在使用用于瞄准图像位置的标记作为瞄准辅助对目标的瞄准完成的 情况下给出的第二触发，捕捉包含经由测角仪测得的支承件和瞄准单元的第二枢轴位 置和/或由照相机记录的第二图像的第二测量数据，并将该第二测量数据添加到测量 数据集中，所述第二测量数据在类型上与所述第一测量数据一致，

-基于所述测量数据集的相关分析，相对于与所述物理瞄准标记限定的所述瞄准 方向的对应性，校验所述瞄准图像位置，和/或通过更新所存储的校验参数来重新校 准所述瞄准图像位置。

在这种情况下，在上述测量装置的范围内所提到的特殊方面、实施方式以及改进 也可被同样地应用于该计算机程序产品。

下面将基于附图中示意性地示出的特定示例性实施方式仅作为示例更加详细地 描述根据本发明的方法以及根据本发明的装置，其中还将描述本发明的进一步优点。 在特定附图中：

图1和图5分别示出了根据本发明的被设计为全站仪的大地测量装置；

图2至图4示出了测量装置的具有望远镜光学器件的瞄准单元的可能实施方式；

图6示出了具有基站和外围遥控单元的大地测量装置；

图7至图11以及图14形象化地示出了在根据本发明的功能的范围内的可能过程 和序列；

图12示出了显示屏上所显示的图像中的数字变焦的可能性的示图；以及

图13示出了用于瞄准图像位置的标记的显示的示例。

图1和图5示出了根据本发明的、被设计为全站仪的大地测量装置1，大地测量 装置1用于测量水平角、垂直角(对应于支承件和瞄准单元的枢轴位置)以及到所瞄 准的远程目标的距离。

如图1中所示，全站仪可布置在三脚架上，其中，该全站仪的基座19直接并固 定地连接到三脚架。全站仪的主体(也被表示为上部16)可相对于基座19围绕垂直 立轴V枢转。

在这种情况下，上部16具有：例如由两个支柱构成的支承件17；瞄准单元2， 其被安装为可围绕水平倾斜轴H在所述支柱之间枢转；以及电子数据处理和显示模 块18，其由控制和分析单元和显示屏组成。电子数据处理和显示模块18可按已知方 式设计以控制测量装置1以及处理、显示和存储测量数据。

为了对准目标对象，瞄准单元2被布置在支承件17上，使得瞄准单元2可围绕 水平倾斜轴H枢转并因此能够相对于基座19水平地和垂直地枢转或倾斜。在此情况 下，瞄准单元被具体实施为共享瞄准单元模块，其中，在共享瞄准单元壳体内或壳体 上布置了至少一个物镜、聚焦光学器件、同轴相机传感器，光学瞄准十字光标和目镜 6。

借助于瞄准单元2，能够瞄准目标对象，并且能够以电感的方式捕捉从全站仪到 目标对象的距离。此外，提供了用于电感地捕捉上部16相对于基座19以及瞄准单元 2相对于支承件17的角度对准的方法。以电感的方式捕捉的这些测量数据被提供给 控制和分析单元并由此进行处理，从而能够由数据处理和显示模块18确定、图形地 显示和存储目标点相对于全站仪的位置。

图2、图3和图4示意性地示出了具有望远镜光学器件的瞄准单元的可能实施方 式，如在现有技术中也已经熟知的那样。

图2示出了这种情况下的图3中所示出的实施方式的简化形式。图3示出了这种 情况下的根据本发明的瞄准单元光学器件的折射实施方式。

瞄准单元光学器件包括：物镜3；聚焦光学器件5；相机传感器4，其同轴对准 瞄准单元2的光轴以捕捉照相机图像；十字光标8以及目镜6。

在这种情况下，相机传感器4被连接到用于从捕捉到的照相机图像生成显示图像 的电子图形处理器。图形处理器然后连接到显示屏，使得能够基于显示屏显示所生成 的显示图像。物镜3也可以例如由多个透镜构成，或者可被具体实施为具有可变景深 的全焦(panfocal)。

针对距离测量和自动目标搜索功能，提供了EDM激光源20或精密瞄准光源22， 其中，基于第一光束组合器25和第二光束组合器26(例如，具有二色性涂层的光束 分离器表面)对EDM激光束或精密瞄准光束进行适当地耦合和解耦。

EDM激光源20能够例如在可见范围内发出例如具有波长为630nm的EDM激 光束，使得可在目标对象上看见测量光斑。

在这种情况下，可在第一光束组合器25和聚焦光学器件5之间设置将EDM激 光束解耦的光束解耦器27，但相反地以尽可能畅通的方式有利地透射可见光谱。被 解耦的EDM激光束被光束组合器25引导至EDM接收器21上。

位置可变的聚焦元件5可另选地也被设计具有多个透镜。聚焦元件5针对无限远 的物体有利地具有稳定的、可精确重现的位置，以便在自动精密瞄准中能够确保尽可 能最好的可实现的精度。

图4示出了根据本发明的瞄准单元光学器件的进一步实施方式。在这种情况下， 瞄准单元被具体实施为具有镜光学器件的反折射系统。第一凹镜28在这种情况下被 用作物镜3。

第二较小的镜29被设计为透射EDM激光束，以使得基于EDM激光源20发射 的EDM激光束透射通过第二反射镜29用于距离测量。

基于多透镜聚焦光学器件5，视野范围内的图像被聚焦在相机传感器4上并且被 捕捉为照相机图像。另外，在十字光标8的平面中还生成可由用户通过目镜6观察到 的中间图像。

图6示出了具有单独的附加显示屏和单独的附加分析和控制单元的外围遥控单 元，该外围遥控单元在物理上独立于基站(也在背景中示出)。

图7至图11以及图14说明了在根据本发明的功能的范围内的可能过程和序列。

在图10中，整合在图中的图文在这种情况下意味着下列含义：

“数字十字光标”：通过该数字十字光标的指示方向

“无误差方向”：无误差瞄准方向

“望远镜十字光标”：在望远镜光学器件中通过作为物理瞄准标记的十字光标指 示的瞄准方向

“正倒镜”：瞄准单元的转换，即，瞄准单元的位置(朝向)的改变/转换

“正立显示”：在显示屏中图像的对准(图像反转)

在图11中，整合在图中的图文在这种情况下意味着下列含义：

“数字十字光标”：通过该数字十字光标指示的方向

“无误差方向”：无误差瞄准方向

“望远镜十字光标”：在望远镜光学器件中通过作为物理瞄准标记的十字光标指 示的瞄准方向

“Deltax像素”：x方向上的像素差

“Deltay像素”：y方向上的像素差

在图14中，整合在图中的图文在这种情况下意味着下列含义：

“在朝向I中瞄准目标”：

在瞄准单元的位置1(朝向I)瞄准目标。

“利用望远镜读取角度”：

利用望远镜(瞄准单元)的观察路径，通过瞄准读出角度(瞄准单元的枢轴位置)， 即，物理瞄准标记。

“利用显示器读取角度”：

利用显示屏(瞄准单元)，通过瞄准读出角度(瞄准单元的枢轴位置)，即，在图 像中显示的用于瞄准图像位置的虚拟标记。

“在朝向II中瞄准目标”：

在瞄准单元的位置2(朝向II)瞄准目标，即，在瞄准单元的转换之后。

“利用望远镜读取角度”：

利用望远镜(瞄准单元)的观察路径，通过瞄准读出角度(瞄准单元的枢轴位置)， 即，物理瞄准标记。

“利用显示器读取角度”：

利用使用显示屏(瞄准单元)，通过瞄准读出角度(瞄准单元的枢轴位置)，即， 在图像中显示的用于瞄准图像位置的虚拟标记。

“计算光学和数字十字光标之间的偏差”：

计算光学(物理的)和数字(虚拟的、电子的)十字光标(即，瞄准标记)之间 的差异，即，因此由在一方面使用物理瞄准标记和另一方面使用用于瞄准图像位置的 虚拟标记的不同情况下的瞄准动作和测量所产生的结果之间的偏差。

“达到精确度？”：

达到/给出期望的精确度？(即，校验基于虚拟标记指示的方向与由物理瞄准标 记指示的方向是否足够精确地对应)。

“像素转换并校正数字十字光标位置”：

将计算出的差值转换为像素(即，像素偏移)并且相应地校正电子十字光标的位 置。

如在图9中所显见的，具有叠加的电子十字光标(其在显示屏上显示以用于在改 变的第二位置(即，瞄准单元的改变的状态下，即，朝向II中)瞄准目标)的照相 机图像也能够在显示屏上由软件自动翻转显示，以提升用户的操作便利。

图12示出了在显示屏上所显示的图像中数字地放大的可能性，并且图13示出了 用于瞄准图像位置的标记按灰度和/或颜色等级表示的显示，使得在呈现给用户时利 用子显示像素分辨率(sub-displaypixelresolution)指示图像位置。

这是显而易见的，这些所示出的附图仅示意性地示出了可能的示例性实施方式。 各种方法也可以彼此结合以及与现有技术的方法相结合。