測量装置を使用して測量データを供給する方法
【課題】迅速に且つ快適に測量データを供給する測量装置を提供する。
【解決手段】測量装置は、水平及び垂直軸周りに回転し且つ結像光学系及び光学的検知器要素からなるアレイを具備している望遠鏡ユニットを有し、更に、望遠鏡ユニットのオリエンテーション信号を発生するオリエンテーションセンサー及び測量すべきオブジェクトとの間の距離信号を発生する測定ユニットを有する。処理ユニットは、命令及び各光学的検知器要素の位置を視準方向と関連付けるキャリブレーションデータを格納するメモリとプロセッサを有する。プロセッサは、測量すべきターゲット領域データを得、投影表面データを得、ターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像を表わす光学的検知器アレイにより発生された１組のピクセルデータを採取し、キャリブレーションデータを使用して画像の投影表面への投影を表わす１組の投影された画像データへ変換し測量データとしてメモリに格納する。
【解決手段】測量装置は、水平及び垂直軸周りに回転し且つ結像光学系及び光学的検知器要素からなるアレイを具備している望遠鏡ユニットを有し、更に、望遠鏡ユニットのオリエンテーション信号を発生するオリエンテーションセンサー及び測量すべきオブジェクトとの間の距離信号を発生する測定ユニットを有する。処理ユニットは、命令及び各光学的検知器要素の位置を視準方向と関連付けるキャリブレーションデータを格納するメモリとプロセッサを有する。プロセッサは、測量すべきターゲット領域データを得、投影表面データを得、ターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像を表わす光学的検知器アレイにより発生された１組のピクセルデータを採取し、キャリブレーションデータを使用して画像の投影表面への投影を表わす１組の投影された画像データへ変換し測量データとしてメモリに格納する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測量装置を使用して測量データを供給する方法、該方法を実施する手段及び対応する測量装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測量は、しばしば、例えば地形におけるリフレクタ（トリプルリフレクタ）又はターゲット等の点の位置又は角度の決定を包含する。これらの角度又は位置はテオドライト又はタキオメーター等の測量装置を使用して測定することが可能である。
【０００３】
空間内の位置は適宜の座標系における座標により定義することが可能である。例えば、１つの点の位置はそのカーテシアン座標により定義することが可能であり、該カーテシアン座標は互いに直交する３つの軸を有するカーテシアン座標系に関して定義される。然しながら、位置を測定する場合には、球座標がより適切である。図１に示したように、点Ｐの位置は、直交座標系の原点に対するその距離ｄ、該座標系の水平軸のうちの１つと該座標系の原点とその水平面上への点Ｐの投影とを接続する線との間の角度α、及び最後に該水平面に直交する座標系軸と該座標系の原点と該点とを接続する線との間の垂直角度θによって球座標で定義することが可能である。当該技術において良く知られているように、カーテシアン座標は球座標へ変換することが可能であり且つその逆も又は真である。
【０００４】
タキメーター又はトータルステーションとしても知られているテオドライト又はタキオメーター等の測量装置は、球座標を利用している。図１に模式的に示したように、既知のテオドライト又はタキオメーターは望遠鏡１を有しており、それはテオドライト又はタキオメーターのベース要素３へ固定されている垂直軸２周りに回転可能であり且つ垂直軸２周りの望遠鏡１の回転と共に回転され水平軸とも呼ばれるチルト用軸４周りに回転可能である。垂直軸２周りの回転角度及びチルト用軸周りのチルト角度は対応する水平円５及び垂直円６から読取ることが可能である。
【０００５】
図１に示したような理想的なタキオメーターにおいては、チルト用軸４は垂直軸２に対して直交しており且つ両方の軸は１つの点で交差する。更に、視準用軸又は視準軸とも呼ばれる望遠鏡１の視準線７はチルト用軸４に対して直交しており且つ更にチルト用軸４と垂直軸２との交点を通過する。
【０００６】
１つの点の位置を測定するために、理想的には、垂直軸２が完全に垂直である、即ちそれが重力の方向に向いているようにタキオメーターを配向させる。次いで、垂直軸２に直交する面によって球座標系を定義することが可能であり、その原点はチルト用軸４と垂直軸２との交点である。水平円５によって該座標系の１つの軸を定義することが可能であり、それはベース要素３に関して固定されている。上述した角度α及びθを測定するために、望遠鏡１の視準用軸７が垂直軸２周りに望遠鏡１を回転させ且つチルト用軸４周りに望遠鏡１をチルトさせることにより測定されるべき点に対して方向付けされる。角度αは該水平円から読取ることが可能であり且つ角度θは垂直円６から読取ることが可能である。該装置からのターゲット点の距離を測定するために、タキオメーターは距離測定ユニットを有しており、それは該装置から視準されたターゲット点の距離の測定を行うことを可能とする。該装置からの該点の距離を知ることにより、該カーテシアン座標を容易に得ることが可能である。
【０００７】
ビデオタキオメーターは、例えば、望遠鏡全体を置き換えるか又は望遠鏡の接眼レンズのみを置き換えるか又は望遠鏡に加えて設けることが可能なカメラを有しているという点において従来のタキオメーターと異なっている。図２に模式的に示したように、カメラ８は光学系９及びイメージセンサー１０を有している。光学系９は１つの場面における点の画像をイメージセンサー１０上に形成する。従って、測定されるべき点Ｐはイメージセンサー１０上の或る位置Ｐ´の上に結像される。イメージセンサー１０はその上に形成される画像に応答して夫々の検知信号を発生する光検知器要素１０′からなるアレイを有している。
【０００８】
ターゲット領域を測量するために既知のタキオメーター又はビデオタキオメーターが使用される場合には、そのターゲット領域に関しての測量データを得るために望遠鏡ユニットを該ターゲット領域内の興味のある全ての点に対して別々に向け直すことが必要である。従って、ターゲット領域、特にターゲット領域における与えられたオブジェクトの測量は著しく時間のかかるものである場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
測量データを供給する従来の方法及び従来の測量装置をより迅速に且つ快適に測量データを与えるために更に改善することが可能であることが判明した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上述した問題点を考慮して為されたものである。
【００１１】
本発明の実施例はより迅速に且つ快適に測量データを提供する測量装置を提供している。更に、本発明の実施例は、向上された精度で簡単な態様でパノラマ画像を与える測量装置を提供している。
【００１２】
更に、本発明の実施例は、より迅速に且つ快適に測量データを供給する測量装置を使用して測量データを供給する方法を提供している。本発明の更なる実施例は、向上された精度で簡単な態様でパノラマ画像を提供する方法を提供している。
【００１３】
本発明の１実施例によれば、距離測定ユニットの測定方法に沿って測量されるべきオブジェクトと距離測定ユニットとの間の距離を表わす距離データを発生し、水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されている距離測定ユニットと、該水平軸及び垂直軸周りの該距離測定ユニットのオリエンテーション即ち配向を表わすオリエンテーションデータを生成するオリエンテーションセンサー、該オブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し該距離測定ユニットに関して定義された空間関係を有している望遠鏡ユニットと、処理ユニットとを有している。前記処理ユニットは、画像データを生成するために該望遠鏡ユニットを制御し、該オブジェクトにおける少なくとも３つの異なるロケーションに対する距離データであって対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットによって受取られる距離データを生成するために該距離測定ユニットを制御し、該オブジェクトにおける該少なくとも３つの異なるロケーションと関連するオリエンテーションデータ及び距離データにより定義される表面を表わす表面データを得、且つ該画像データを該表面データに基づいて該表面に対して該画像の投影を表わす投影された画像データへ変換させる形態とされている。
【００１４】
従って、これらの実施例においては、本測量装置は、該オブジェクトにおける少なくとも３つのロケーションの位置及び距離の測定により画像データが投影される表面を決定する。これらのロケーションの位置は該距離測定ユニットのオリエンテーションに基づいて計算される。
【００１５】
本特許出願に関して、強調されるべきことは、「投影（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）」という用語はグラフィック又は物理的な投影へ制限されるべきものではなく「変換（ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）」として理解されるべきことである。更に、該距離測定ユニットの測定方向は、例えば、望遠鏡ユニットの光学的検知器の光軸又は中心軸に対応することが可能である。
【００１６】
例示的実施例によれば、本装置は、更に、該オブジェクトの二次元画像内の該オブジェクトにおける異なるロケーションのユーザ選択に対するインターフェースを有している。代替的に、本装置は、例えば三面体を記述するために該オブジェクトにおける異なるロケーションを予め定義する場合がある。
【００１７】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、測量データとして、該表面の距離に関する情報と共に、少なくとも投影された画像データを受信装置へ格納及び送信の少なくとも１つに対する形態とされている。該表面の形状及び／又はオリエンテーション等の付加的な情報も例えば該処理ユニットにより格納及び送信される場合がある。
【００１８】
例示的実施例によれば、該表面は面、球、円筒のうちの１つである。例えば三次元空間内において１つの面のロケーション及びオリエンテーションを完全に定義するためには３つのロケーションの測定で充分であることは自明である。１つの面を定義するために３つを超えるロケーションの測定が実施される場合には、その面の定義の精度は既知の補正方法により増加される場合がある。４つのロケーションの測定は例えば三次元空間内において１つの球のロケーション及びオリエンテーションを定義するために充分である。例えば更により多数のロケーションの測定により自由形状表面が記述される。この自由形状表面に関して、ロケーションの数は、例えば、その表面の複雑性及び意図された精度に依存する。
【００１９】
本発明の実施例によれば、測量装置が、距離測定ユニットの測定方向に沿って測定されるべきオブジェクトと該距離測定ユニットとの間の距離を表わす距離データを生成するための距離測定ユニットと、該距離測定ユニットに関して定義されている空間関係を有しており該オブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生する望遠鏡ユニットと、処理ユニットとを有している。前記処理ユニットは、画像データを生成するために該望遠鏡ユニットを制御し、距離データを生成するために該距離測定ユニットを制御し、そのロケーションが該距離データに基づいて選択され且つそれが該オブジェクトの該二次元画像内の該オブジェクトにおける少なくとも１つの楕円形及び菱形要素を識別し且つ解析することにより画像処理により選択されたオリエンテーションを有している１つの面を表わす表面データを得、且つ該画像データを該表面データに基づいて該面に対する該画像の投影を表わす投影された画像データへ変換させる形態とされている。
【００２０】
従って、これらの実施例においては、本測量装置は画像データが画像処理により投影される表面を決定する。該距離測定ユニットと該オブジェクトとの間の距離が測定される該オブジェクトにおけるロケーションは、例えば三次元空間内において該面のオリエンテーションを調節する場合にブレークオーバー点として使用することが可能である。代替的に、該面のオリエンテーションを最初に決定し且つ該面をその後に測定された距離に配置させることが可能である。少なくとも１個の楕円形又は菱形要素を識別し且つ該楕円形を円へ又は該菱形要素を矩形へ投影させるために必要な変形を決定することは、例えば、画像処理期間中に実施することが可能である。
【００２１】
例示的実施例によれば、本装置は、更に、二次元画像における該オブジェクトにおいての少なくとも１つの楕円形及び菱形要素のユーザ選択に対するインターフェースを有しており、該処理ユニットは該面のオリエンテーションの選択に対して該選択された要素を使用する形態とされている。
【００２２】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、測量データとして該面の距離に関する情報と共に少なくとも該投影された画像データを受信装置へ格納及び送信の少なくとも１つに対する形態とされている。該面のオリエンテーション等の付加的な情報も、例えば、該処理ユニットにより格納及び送信される場合がある。
【００２３】
例示的実施例によれば、該距離測定ユニットは水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されており、本装置は、更に、該水平軸及び垂直軸周りの該距離測定ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを生成するオリエンテーションセンサーを有しており、且つ該処理ユニットは、更に、該オブジェクトにおける異なるロケーションに対する距離データを生成するために該距離測定ユニットを制御する形態とされており、該距離データは対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットにより受取られる。該異なるロケーションは本装置内において予め定めておくか、又は、例えば、ユーザに対して該二次元画像を表示し且つユーザが該オブジェクトの二次元画像内の所望のロケーションを選択することを可能とさせることによりユーザインターフェースを介してユーザにより入力される場合がある。
【００２４】
本発明の実施例によれば、測量装置が距離測定ユニットの測定方向に沿って測定されるべきオブジェクトと該距離測定ユニットとの間の距離を表わす距離データを生成する距離測定ユニットと、該オブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し該距離測定ユニットに関して定義された空間関係を有している望遠鏡ユニットと、該オブジェクトの三次元データを受取るインターフェースと、処理ユニットとを有している。前記処理ユニットは、画像データを生成するために該望遠鏡ユニットを制御し、距離データを生成するために該距離測定ユニットを制御し、そのロケーションが該距離データに基づいて選択され且つそれが該三次元データにおいて定義されているような形状を有している１つの表面を表わす表面データを得、且つ該画像データを該表面データに基づいて該画像の該表面への投影を表わす投影された画像データへ変換する形態とされている。
【００２５】
従って、これらの実施例においては、本測量装置は、例えば、ＣＡＤデータ等の外部三次元データ又はデジタル地形モデルを使用することにより画像データが投影される表面を決定する。
【００２６】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、該三次元データ及び該画像データの両方に包含されている少なくとも１つの同一の特性要素を識別し且つ分析することにより画像処理により該表面のオリエンテーションを選択する形態とされている。
【００２７】
例示的実施例によれば、該距離測定ユニットは、水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されており、本装置は、更に、該水平軸及び垂直軸周りの該距離測定ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するオリエンテーションセンサーを有しており、該処理ユニットは、更に、該オブジェクトにおける少なくとも３つの異なるロケーションに対する距離データであって対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットにより受取られる距離データを生成するために該距離測定ユニットを制御する形態とされており、且つ該処理ユニットは、更に、該オブジェクトにおける該少なくとも３つの異なるロケーションと関連しているオリエンテーションデータ及び距離データを使用することにより該表面のオリエンテーションを決定する形態とされている。
【００２８】
該オブジェクトにおける該異なるロケーションは本装置内において予め定めておくか、又は、例えば、ユーザに対して該オブジェクトの二次元画像を表示し且つ該二次元画像内の所望のロケーションをユーザが選択することを可能とすることによりユーザインターフェースを介してユーザにより入力される場合がある。代替的に、前記異なるロケーションは、例えば、該三次元データに基づいて自動的に決定する場合がある。
【００２９】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、測量データとして該表面の距離に関する情報と共に少なくとも投影された画像データを受信装置へ格納及び送信する少なくとも１つに対する形態とされている。例えば、該表面の形状及び／又はオリエンテーション等の付加的な情報も該処理ユニットにより格納及び送信される場合がある。
【００３０】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、該投影された画像データにより表わされる画像の投影におけるユーザが選択した点を認識し且つ該オブジェクトにおける該選択された点の位置を決定する形態とされている。従って、該投影された画像は、例えば、該オブジェクトにおける距離を測定するために使用することが可能である。
【００３１】
例示的実施例によれば、該望遠鏡ユニットは水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されている。該望遠鏡は、更に、該水平軸及び垂直軸周りの該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを生成するオリエンテーションセンサーを有している。該処理ユニットは、更に、画像データが得られるべき方向であって複数の部分画像がターゲット領域をカバーするようにターゲット領域の複数の二次元部分画像を識別する方向を決定し、各方向における部分画像であって対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットにより受取られる部分画像データを採取するために該望遠鏡ユニットを制御し、円錐、円筒、球からなるグループから選択される形状を有しているパノラマ表面を表わすパノラマ表面データを得、各方向に対する該部分画像データを各々が該パノラマ表面に対する夫々の部分画像データの投影を表わしている１組の投影された部分画像データへ変換し、該１組の投影された部分画像データ及び夫々の投影された部分画像データに対応するオリエンテーションデータに基づいて該パノラマ表面へ投影された該ターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生する形態とされている。
【００３２】
従って、本測量装置は、パノラマ画像を発生するために使用することが可能である。上の例示的実施例においては、本装置は該パノラマ表面に対する夫々の部分画像データの投影中心に位置決めされている。前記パノラマ表面の形状は本装置内に格納することが可能である。該パノラマ表面は、予め定義した距離、又は、例えば、該距離測定ユニットと測量されるべきオブジェクトとの間の測定された距離に位置決めさせることが可能である。該望遠鏡ユニット及び該距離測定ユニットを共通のケーシング内に位置決めさせ且つ、例えば、同一のオリエンテーションセンサーを使用することが可能であることは自明である。代替的に、該望遠鏡ユニット及び該距離測定ユニットは、別々のケーシング内に位置決めさせ且つ、例えば、同一の又は別個のオリエンテーションセンサーを使用することが可能である。
【００３３】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、測量データとして、得られたパノラマ画像データを受信装置に対して格納及び送信のうちの少なくとも１つに対する形態とされている。該表面の距離及び／又は形状に関する情報等の付加的な情報も、例えば、該処理ユニットにより格納及び送信される場合がある。
【００３４】
本発明の実施例によれば、測量装置が、測量すべきオブジェクト即ち物体の二次元画像に関する画像データを発生し水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されている望遠鏡ユニットと、該水平軸及び垂直軸周りの該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するオリエンテーションセンサーと、処理ユニットとを有している。前記処理ユニットは、画像データが得られるべき方向であって、複数個の二次元部分画像がターゲット領域をカバーするようにターゲット領域の複数の二次元部分画像を識別する方向を決定し、各方向における部分画像データであって対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットによって受取られる部分画像データを採取するために該望遠鏡ユニットを制御し、円錐、円筒、球からなるグループから選択される形状を有しているパノラマ表面を表わすパノラマ表面データを得、各方向に対する該部分画像データを各々が夫々の部分画像データの該パノラマ表面への投影を表わしている１組の投影された部分画像データへ変換し、該１組の投影された部分画像データ及び夫々の投影された部分画像データに対応するオリエンテーションデータに基づいて該パノラマ表面へ投影されたターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生する形態とされている。
【００３５】
従って、本測量装置は、パノラマ画像を発生するために使用することが可能である。上の実施例においては、本装置は夫々の部分画像データの該パノラマ表面への投影の中心に位置決めされている。前記パノラマ表面の形状は本装置内に格納することが可能である。
【００３６】
例示的実施例によれば、本装置は、更に、距離測定装置の測定方向に沿って測量されるべきオブジェクトと本装置との間の距離を表わす距離データを発生し該望遠鏡ユニットに関して定義された空間関係を有している距離測定ユニットを有している。該処理ユニットは、更に、該距離データに基づいて該表面のロケーションを得るために該オブジェクトにおける少なくとも１つのロケーションに対する距離データを発生するために該距離測定ユニットを制御する形態とされている。
【００３７】
従って、該パノラマ表面は、例えば、該距離測定ユニットと該測定されるべきオブジェクトとの間の測定された距離に位置決めさせることが可能である。代替的に、該パノラマ表面は、例えば、予め定めた距離に位置決めさせることが可能である。該望遠鏡ユニット及び該距離測定ユニットは、共通のケーシング内に位置決めさせることが可能であり、且つ、例えば、同一のオリエンテーションセンサーを使用することが可能であることは自明である。代替的に、該望遠鏡ユニット及び該距離測定ユニットは、別々のケーシング内に位置決めさせ且つ、例えば、同一の又は別々のオリエンテーションセンサーを使用することが可能である。
【００３８】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、測量データとして発生されたパノラマ画像データを受信装置に対し格納及び送信の少なくとも１つに対して適合されている。例えば、該表面の距離及び／又は形状に関する情報等の付加的な情報が該処理ユニットにより格納され及び送信される場合がある。
【００３９】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、二次元部分画像がオーバーラップするように方向を決定し、且つ該オーバーラップ領域における該部分画像データ又は投影された部分画像の投影された部分画像データのピクセルデータを使用することによりオーバーラップ領域における二次元部分画像のうちの少なくとも１つの部分画像データ及び投影された部分画像データのうちの少なくとも１つにおけるピクセルデータを調節すべく適合されている。
【００４０】
例示的実施例によれば、本装置は、更に、該水平軸及び垂直軸周りに該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットのうちの少なくとも１つを回転させるための回転ドライバを有しており、且つ、夫々、該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットを所定の方向へ回転させるために該回転ドライバを制御する形態とされている。
【００４１】
例示的実施例によれば、本装置は、該二次元画像及び該画像の投影をディスプレイユニット及びタッチスクリーン上に夫々表示するため、及び夫々、該二次元画像及び該画像の投影においての該オブジェクトにおけるロケーションを選択するために、ディスプレイユニット及びポインティング装置用のインターフェース及びタッチスクリーン用のインターフェースのうちの少なくとも１つを有しており、且つ該処理ユニットは、更に、該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットの測定方向が、夫々、読取位置に対応する該オブジェクトにおけるロケーションを指し示すように該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットのうちの少なくとも１つのオリエンテーションを計算するために該ポインティング装置の位置及び該タッチスクリーンにタッチすることにより定義される位置を夫々読取り、且つ該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットを、夫々、計算されたオリエンテーションへ移動させるために該回転ドライバを制御すべく適合されている。
【００４２】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは命令を格納しているメモリとプロセッサとを有している。
【００４３】
例示的実施例によれば、該望遠鏡ユニットは結像光学系と光学的検知器要素からなるアレイとを具備しており、各検知器要素は該アレイ内における１つのロケーションを有しており且つ該結像光学系による該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生し、且つ該処理ユニットは各光学的検知器要素のロケーションを光路と関連づけるためのキャリブレーションデータを格納している。
【００４４】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、該キャリブレーションデータに基づいて、各光学的検知器要素の光路と該表面データにより表わされる表面及び該パノラマ表面データにより表わされるパノラマ表面の夫々との間の交点を解析的に検知し、且つ、夫々、該表面及び該パノラマ表面における検知された交差に対する該二次元画像の各ピクセル値を格納することにより、該画像データを投影された画像データへ変換すべく適合されている。
【００４５】
例示的実施例によれば、本装置は、デジタル画像を表示するためのディスプレイユニット及びタッチスクリーンのうちの少なくとも１つに対するインターフェースを有しており、且つ該処理ユニットは、夫々、該ディスプレイユニット及びタッチスクリーン上に該二次元画像及び該画像の投影のうちの少なくとも１つを表示すべく適合されている。
【００４６】
例示的実施例によれば、該二次元画像又は該画像の投影においての該オブジェクトにおけるロケーションを選択するために、ポインティング装置用のインターフェースが設けられるか又は該ディスプレイインターフェースがタッチスクリーン用のインターフェースであり、且つ該処理ユニットは、該ポインティング装置の位置又は該タッチスクリーンのタッチングにより定義される表示されている画像内の１つの点を表わす少なくとも１個のピクセルを定義するデータを読取るために適合されている。
【００４７】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、該二次元画像においての又は該画像の投影においてのターゲット領域及び／又は位置を制限する方向、及び、好ましくは、該ターゲット領域の範囲を定義するユーザ入力を読取ることにより該ターゲット領域を表わすターゲット領域データを採取すべく適合されている。
【００４８】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、該ポインティング装置によって又は該タッチスクリーンのタッチングによって選択される該画像の表示されている投影における２つの位置を読取り、該画像の該投影における該選択されたロケーションに対応する該オブジェクトにおける２つのロケーションの間の距離を決定し、且つその決定された距離又はその決定された距離から計算された値を表示すべく適合されている。
【００４９】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、該ポインティング装置によって又は該タッチスクリーンのタッチングによって選択される該画像の表示された投影における３つの位置を読取り、該オブジェクトにおける対応するロケーションにより定義される２つの線の間の角度を決定し、且つその決定された角度又はその決定された角度から計算された値を表示すべく適合されている。
【００５０】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、該ディスプレイユニット上に該処理ユニットにより得られたか又は該処理ユニット内に格納されている付加的な情報を表示すべく適合されている。
【００５１】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、既に測量されたターゲット領域内のロケーションを表わす測量データを格納し、且つ該測量されたロケーションのうちの少なくとも１つを表わすマークを該ディスプレイユニット上にディスプレイさせるべく適合されている。
【００５２】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、測量されるべきロケーションを表わす座標データを採取し、且つ未だに測量されるべき少なくとも１個の点を表わすマークを該ディスプレイユニット上に表示すべく適合されている。
【００５３】
本発明の実施例によれば、測量装置を使用して測量データを供給する方法が、測量されるべきオブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、水平軸及び垂直軸周りの該測量装置のオリエンテーションを表わす対応するオリエンテーションデータと共に該オブジェクトにおける少なくとも３個の異なるロケーションに対して該測量装置の測定方向に沿って該測量装置と該オブジェクトとの間の距離を表わす距離データを発生し、該距離データ及び該オブジェクトにおける該少なくとも３個の異なるロケーションと関連しているオリエンテーションデータにより定義される表面を表わす表面データを得、且つ該画像データを該表面データに基づいて該画像の該表面に対する投影を表わす投影された画像データへ変換する、上記各ステップを有している。
【００５４】
本発明の実施例によれば、測量装置を使用して測量データを供給する方法が、測量されるべきオブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、該測量装置の測定方向に沿っての該測量装置と該オブジェクトとの間の距離を表わす距離データを発生し、該距離データに基づいて面の１つのロケーションを選択することにより且つ該オブジェクトの二次元画像内の該オブジェクトにおける少なくとも１個の楕円形及び菱形要素を識別し且つ解析することにより画像処理によって該面のオリエンテーションを選択することにより該面を表わす表面データを得、且つ該画像データを該表面データに基づいて該画像の該面に対する投影を表わす投影された画像データへ変換する、上記各ステップを有している。
【００５５】
本発明の実施例によれば、測量装置を使用して測量データを供給する方法が、測量すべきオブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、該測量装置の測定方向に沿って該測量装置と該オブジェクトとの間の距離を表わす距離データを発生し、該オブジェクトの三次元データを受取り、該距離データに基づいて表面の１つのロケーションを選択し且つ該三次元データにおいて定義されているような該表面の形状を選択することにより該表面を表わす表面データを得、該画像データを該表面データに基づいて該画像の該表面に対する投影を表わす投影された画像データへ変換する、上記各ステップを包含している。
【００５６】
例示的実施例によれば、本方法は、更に、該三次元データ及び該イメージデータの両方に包含されている少なくとも１個の同一の特性要素を識別し且つ解析することにより画像処理によって該表面のオリエンテーションを決定するステップを有している。
【００５７】
例示的実施例によれば、本方法は、更に、水平軸及び垂直軸周りの該測量装置のオリエンテーションを表わす対応するオリエンテーションデータと共に該オブジェクトにおける少なくとも３つの異なるロケーションに対する距離データを発生し、且つ該距離データ及び該オブジェクトにおける該少なくとも３つの異なるロケーションと関連するオリエンテーションデータを使用することにより該表面のオリエンテーションを決定する、上記各ステップを包含している。
【００５８】
例示的実施例によれば、本方法は、更に、投影された画像データにより表わされる画像の投影におけるユーザが選択した点を認識し、且つその選択した点の該オブジェクトにおける位置を決定する、上記各ステップを包含している。
【００５９】
本発明の実施例によれば、測量装置を使用して測量データを供給する方法が、各々が測量されるべきオブジェクトの二次元部分画像に関連している部分画像データが得られるべき方向であって複数の二次元部分画像がターゲット領域をカバーするように該オブジェクトにおけるターゲット領域の複数の二次元部分画像を識別する方向を決定し、水平軸及び垂直軸周りの該測量装置のオリエンテーションを表わす対応するオリエンテーションデータと共に各方向における部分画像データを発生し、円錐と円筒と球とからなるグループからパノラマ表面の形状を選択することによりパノラマ表面を表わすパノラマ表面データを得、各方向に対する該部分画像データを各々が該パノラマ表面への夫々の部分画像データの投影を表わしている１組の投影された部分画像データへ変換し、且つ該１組の投影された部分画像データ及び夫々の投影された部分画像データに対応するオリエンテーションデータに基づいて該パノラマ表面へ投影されたターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生する、上記各ステップを有している。
【００６０】
例示的実施例によれば、本方法は、更に、二次元部分画像がオーバーラップ領域においてオーバーラップするように方向を決定し、且つ、夫々、該オーバーラップ領域においての該部分画像データ又は該投影された部分画像の投影された部分画像データのピクセルデータを使用することによって該オーバーラップ領域における二次元部分画像のうちの少なくとも１つの部分画像データ及び投影された部分画像データのうちの少なくとも１つにおけるピクセルデータを調節する、上記各ステップを包含している。
【００６１】
例示的実施例によれば、該望遠鏡ユニットは結像光学系と光学的検知器要素からなるアレイとを具備しており、各検知器要素は該アレイ内の１つのロケーションを有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生し、各光学的検知器要素の光路に対する割り付けがキャリブレーションデータ内に格納されており、且つ画像データを投影された画像データへ変換するステップが、該キャリブレーションデータに基づいて、夫々、該表面データにより表わされる表面及び該パノラマ表面データにより表わされるパノラマ表面と各光学的検知器要素の光路との間の交点を解析的に検知し、且つ該二次元画像の各ピクセル値を、夫々、該表面及び該パノラマ表面における検知された交点へ格納することにより実施される。
【００６２】
例示的実施例によれば、本方法は、更に、該画像の表示された投影においてユーザにより選択された２つの位置を読取り、該画像の投影における選択されたロケーションに対応する該オブジェクトにおける２つのロケーションの間の距離を決定し、且つその決定された距離又はその決定された距離から計算された値を表示する、上記各ステップを包含している。
【００６３】
例示的実施例によれば、本方法は、更に、ユーザにより選択された該画像の表示された投影における３つの位置を読取り、該オブジェクトにおける対応するロケーションによって定義される２つの線の間の角度を決定し、且つその決定された角度又はその決定された角度から計算された値を表示する、上記各ステップを包含している。
【００６４】
本発明の実施例によれば、測量装置の処理ユニット用のコンピュータプログラムが提供され、該コンピュータプログラムは、該測量装置が上述した方法を実施することを可能とすべく適合されている。
【００６５】
本発明の実施例によれば、コンピュータにより読取可能な格納媒体が提供され、該媒体は上のコンピュータプログラムを格納している。
【００６６】
本発明の実施例によれば、測量装置と共に使用するか又は測量装置の一部である処理ユニットが提供され、該測量装置は、水平軸及び垂直軸周りに制御可能に回転すべく装着されており且つ結像光学系と光学的検知器要素からなるアレイとを具備している望遠鏡ユニットを有しており、各検知器要素は該アレイ内の１つのロケーションを有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生し、本装置は、更に、該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーション信号を発生するオリエンテーションセンサー及び該水平軸及び垂直軸周りに該望遠鏡ユニットを回転させるための制御可能な回転ドライバを有しており、該処理ユニットは、各光学的検知器要素のロケーションを視準方向へ関連づけるキャリブレーションデータ及び命令を格納しているメモリ、及び該処理ユニットが測量装置へ接続されている場合に該命令に応答して以下の動作：測量すべきターゲット領域を表わすターゲット領域データを得ること、投影表面を表わす投影表面データを得ること、該ターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像を表わす光学的検知器アレイにより発生される１組のピクセルデータを採取すること、該１組のピクセルデータを該キャリブレーションデータを使用して該イメージの該投影表面への投影を表わす１組の投影された画像データへ変換すること、及び測量データとして少なくとも該投影された画像データを受信装置へ格納及び／又は送信すること、を実施するためのプロセッサを有している。
【００６７】
本発明の実施例によれば、測量装置が提供され、該測量装置は、水平軸及び垂直軸周りに制御可能に回転すべく装着されており結像光学系と光学的検知器要素からなるアレイとを具備している望遠鏡ユニットを有しており、各検知器要素は該アレイ内の１つのロケーションを有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生させ、本装置は、更に、該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーション信号を発生するオリエンテーションセンサー、及び該水平軸及び垂直軸周りに該望遠鏡ユニットを回転させるための制御可能な回転ドライバ、及び処理ユニットを有しており、該処理ユニットは該ドライバ、該オリエンテーションセンサー及び該回転ドライバへ接続されている。
【００６８】
本発明の実施例によれば、測量装置を使用してターゲット領域の測量データを供給する方法が提供され、該測量装置は、水平軸及び垂直軸周りに制御可能に回転すべく装着されており且つ結像光学系と光学的検知器要素からなるアレイとを具備している望遠鏡ユニットを有しており、各検知器要素は該アレイ内の１つのロケーションを有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生させる。本装置は、更に、該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーション信号を発生するオリエンテーションセンサー及び該水平軸及び垂直軸周りに該望遠鏡ユニットを回転させるための制御可能な回転ドライバを有しており、本方法は、測量すべきターゲット領域を表わすターゲット領域データを得、投影表面を表わす投影表面データを得、該ターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像を表わすピクセルからなる１組のピクセルデータを採取し、該１組のピクセルデータを該キャリブレーションデータを使用して該画像の該投影表面への投影を表わす１組の投影された画像データへ変換し、且つ測量データとして少なくとも該投影された画像データを受信装置へ格納及び／又は送信する、上記各ステップを包含している。
【００６９】
本発明の実施例によれば、測量装置へ接続されている処理ユニット又は測量装置の処理ユニット用のコンピュータプログラムが提供され、該処理ユニットは、キャリブレーションデータを格納しているメモリとプロセッサとを有しており、本測量装置は、水平軸及び垂直軸周りに制御可能に回転すべく装着されており且つ結像光学系と光学的検知器要素からなるアレイとを具備している望遠鏡ユニットを有しており、各検知器要素は該アレイ内の１つのロケーションを有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生し、本装置は、更に、該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーション信号を発生するオリエンテーションセンサー及び該水平軸及び垂直軸周りに該望遠鏡ユニットを回転させるための制御可能な回転ドライバを有しており、該コンピュータプログラムは測量されるべきターゲット領域を表わすターゲット領域データを得、投影表面を表わす投影表面データを得、該ターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像を表わす該光学的検知器アレイにより発生された１組のピクセルデータを採取し、該１組のピクセルデータを該キャリブレーションデータを使用して該画像の該投影表面への投影を表わす１組の投影された画像データへ変換し、且つ該命令が該プロセッサにより実施される場合に測量データとして少なくとも該投影された画像データを受信装置へ格納及び／又は送信するための命令を有している。
【００７０】
特に、該コンピュータプログラムの命令及び該処理ユニットにおける命令は、該命令が該プロセッサにより実施される場合には、本発明に基づく方法を実施すべく適合させることが可能である。
【００７１】
本発明の実施例は、望遠鏡ユニットを有する測量装置を使用する。該望遠鏡ユニットは水平軸及び垂直軸周りに回転可能である。当該技術において一般的であるように、垂直軸という用語は、測量装置が適切にセットアップされる場合にのみ垂直であることを必要とする軸のことを意味している。チルト用軸とも呼ばれる水平軸は、最大でチルト用軸エラーまで該垂直軸に対して直交している。該望遠鏡ユニットは、水平軸周りにそれをチルト即ち傾斜させることが可能であるようにアリダード上に装着させることが可能である。該アリダード、及びそれと共に、該望遠鏡ユニットは、該垂直軸周りに回転させることが可能である。該アリダード自身は、それに対して装置座標系を定義することが可能な適宜のベース要素上の垂直軸周りに回転すべく装着させることが可能である。
【００７２】
該望遠鏡ユニットは、例えば適宜の制御ユニットにより制御される電気モータのような駆動部によって該垂直軸及び水平軸周りに制御された態様で回転させることが可能である。該望遠鏡ユニットのオリエンテーションは、夫々、該垂直軸及び水平軸周りの垂直及び水平回転角度により定義することが可能である。好適には、これらの角度は所定の方向に対して定義される。
【００７３】
該オリエンテーションセンサーは該望遠鏡ユニットのオリエンテーション即ち配向を測定すべく作用し且つ対応するオリエンテーション信号を発生する。特に、該オリエンテーションセンサーは、垂直及び水平回転角度を測定し且つ対応するオリエンテーション信号を発生する角度センサーを有することが可能である。
【００７４】
該望遠鏡ユニットは検知器要素からなるアレイ上に測量すべき興味のある区域を結像させる結像光学系を有している。該検知器要素は光学的照射、特に可視光照射、即ち光に対して感受性があり、且つ、好適には、カラー感受性があるものとすることが可能である。特に、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ検知器アレイを使用することが可能である。
【００７５】
該結像光学系は、興味のある区域においてオブジェクトの所望の倍率を与える望遠鏡光学系を有することが可能である。然しながら、該結像光学系がファインダーカメラに対して適切な広い視野を提供すべく設計されたものとすることも可能である。特に、この場合には、該望遠鏡ユニットは従来の態様でターゲット点を視準するための接眼レンズを具備する望遠鏡を有することが可能である。該結像光学系は該望遠鏡の一部とすることが可能であり、又は該望遠鏡とは別個のものとすることが可能である。
【００７６】
該望遠鏡ユニットは、更に、該装置と視準される特定の点との間の距離を測定し且つ対応する距離信号を発生すべく作用する距離測定装置を有している。好適には、該距離測定ユニットは、特に高い反射率を有する特別のリフレクタのような与えられた共同のターゲットのみではなく任意の反射性のオブジェクトの距離のリフレクタのない測定にも適している。
【００７７】
該距離測定装置は、望遠鏡ユニット１６に関して定義された特定の関係を有している。従って、水平軸及び垂直軸周りの該距離測定装置のオリエンテーションは目盛りが付けられた水平円２４及び目盛りが付けられた垂直円２６によって明示的に又は暗示的に決定される。代替的に、該距離測定装置は、水平軸及び垂直軸周りの該距離測定装置のオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するための別個のオリエンテーションセンサーを使用することが可能である。
【００７８】
本測量装置は、更に、装置制御コンピュータ、又はプロセッサと該駆動部及びオリエンテーションセンサーへの接続のための物理的及び／又はソフトウエアインターフェースとを具備している装置制御ユニットを有することが可能である。該装置制御コンピュータは、測定されたデータを処理又は評価すべく適合させることが可能である。又、別個の評価ユニットをその目的のために設けることが可能である。
【００７９】
該処理ユニットは、本測量装置内に一体化させることが可能であり、又は本測量装置とは別体とすることが可能である。後者の場合には、該処理ユニットは、該装置制御コンピュータへのインターフェース及び／又は該駆動部、該オリエンテーションセンサー及び該検知器アレイへのインターフェースのうちの少なくとも１つを有することが可能である。該処理ユニットが本測量装置の一部である場合には、それは、好適には、本装置から着脱自在である。
【００８０】
少なくとも、該処理ユニットが本測量装置から遠隔的に使用することが可能である場合には、それは通信リンク、好適には無線通信リンク、を介してそれへリンクさせることが可能であり、且つ適宜の通信インターフェースを有することが可能である。
【００８１】
それは本測量装置を制御し且つ本測量装置によって、特に該オリエンテーションセンサー及び該検知器アレイによって得られた信号又はデータを処理すべく作用する。該メモリは、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ハードディスク又は着脱自在の格納媒体（例えば、コンパクトディスク、ＤＶＤ、ＵＳＢスティック等のフラッシュＲＯＭ、メモリカード）又はそれらの組合わせの形態で設けることが可能である。着脱自在の格納媒体が使用される場合には、該処理ユニットは、更に、該格納媒体用の適宜のドライブを有することが可能である。処理のために、該処理ユニットは少なくとも１個のプロセッサを有しており、それは、例えば、多目的マイクロプロセッサ又はビデオ情報を処理するのに特に適したＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）とすることが可能である。以下においては、簡単化のために、「プロセッサ」という用語は少なくとも２つの結合されたプロセッサの結合のことを意味する場合もある。
【００８２】
該処理ユニットは本発明に基づく本方法の少なくとも一部を実施すべく作用し且つ、更に、本測量装置がその他の動作モードで使用される場合に付加的な作業を実施することも可能である。その場合には、該メモリ内に格納されている命令はその付加的な作業を実施するための命令を有することが可能である。特に、該処理ユニットは、上述したように制御及び評価ユニットとして作用することが可能である。
【００８３】
導入部分で記載したように、該検知器要素のいずれもが該検知器要素に対して結像されたオブジェクト点に対する方向と関連づけることが可能であることが望ましい。その目的のために、本測量装置がキャリブレーションされているものと仮定する。結果的に得られるキャリブレーションは、該アレイ内又は該望遠鏡ユニット内における該検知器要素の位置の該オブジェクト点の対応する方向、且つ該オブジェクト点の距離が既知である場合には、装置座標系における該オブジェクト点の対応する座標に対してのマッピングを与えることが可能である。一般的には、キャリブレーションのために、最適なマッピングを与えるべく調節されているキャリブレーションパラメータを有しており該検知器要素の位置と該方向との間の依存性をモデリングするモデルを使用することが可能である。該キャリブレーションパラメータはキャリブレーションデータとして該メモリ内に格納され、該モデルは該メモリ内に格納されている命令のうちの幾つかにより少なくとも暗示的に実現される。ドイツ特許出願ＤＥ１０３５９４１５．９及びＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１４３６５の内容を引用によりここに取込むが、これらはキャリブレーションのための適切な方法を開示している。
【００８４】
該メモリ内に格納されている命令は、本発明に基づくコンピュータプログラムの少なくとも一部とすることが可能である。それは、任意のプログラミング言語で実現することが可能であり、且つ、更に、本測量装置を制御するための制御ソフトウエアを包含することが可能である。
【００８５】
ターゲット領域を測量するために、ターゲット領域データが得られる。ターゲット領域データは、ターゲット領域を定義することを可能とする任意のデータとすることが可能である。特に、例えば対応する垂直及び水平角度により与えられる１組の少なくとも３つの方向を使用することが可能であり、その場合に本測量装置から開始し且つ該方向に沿って延在する光線が三次元とすることが可能なターゲット領域の端部を形成する。代替的に、該ターゲット領域の範囲及び形状及び少なくとも１つの方向をターゲット領域データとして使用することが可能である。更に、該ターゲット領域データは、該望遠鏡ユニットの現在のオリエンテーション及び該結像光学系及び検知器アレイにより形成されるカメラの視野によって該ターゲット領域が定義されることを表わすデータにより与えることが可能である。
【００８６】
ターゲット領域データを得る前、それと同時又はその後に、投影表面データが得られる。ここで、投影表面データは、三次元空間内において二次元表面を定義する任意のデータとすることが可能である。
【００８７】
該ターゲット領域データ及び該投影表面データは任意の座標系で定義することが可能である。然しながら、好適には、該ターゲット領域データ及び該投影表面データは同一の座標系において定義される。
【００８８】
該ターゲット領域データを得た後に、該駆動部は、該望遠鏡ユニットが該ターゲット領域を結像させるためのオリエンテーションに既にない場合には、該ターゲット領域の少なくとも一部を該検知器アレイ上に結像させることが可能なオリエンテーションに該望遠鏡ユニットを移動させるべく制御させることが可能である。該オリエンテーションは、得られたターゲット領域データに基づいて決定することが可能である。
【００８９】
次いで、該ターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像を表わすピクセル、即ち画像要素からなる１組のピクセルデータが得られる。該ピクセルデータを得るために、該処理ユニットは、該検知器アレイにより発生された対応する信号又はデータをキャプチャ即ち捕獲することが可能である。１個のピクセルに対するピクセルデータは、ビジュアル情報又はデータを有することが可能である。検知器要素の種類に依存して、該ビジュアル情報又はデータは、エンコードされた形態におけるカラー及び／又はグレイスケール情報を表わすことが可能である。更に、該アレイ内の対応する検知器要素の位置を、例えば、各位置が検知器要素の位置に対応しているピクセルデータのシーケンス又は明示的なデータによる位置により１組のピクセルデータでエンコードさせることが可能である。更に、該データは、好適には損失のない態様で圧縮させる。
【００９０】
次いで、該ピクセルデータは投影表面に対する該ターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像の投影を表わす１組の投影された画像データへ変換される。この変換のために、該キャリブレーションデータ及びキャリブレーションのために使用したモデル、又はキャリブレーションのために使用したモデルの一部であるカメラモデルを使用して各検知器要素又は対応するピクセルの位置を対応する方向、従って、投影表面上の位置へリンクさせる。
【００９１】
該投影された画像データは、与えられた又は計算された要素に対するカラー及び／又はグレイスケール情報又は該投影された画像の位置を表わすビジュアルデータを有することが可能である。該投影された画像の該要素の位置は、三次元座標系における座標又は該投影表面の１つの位置を決定する２つの座標により表わすことが可能である。
【００９２】
更に、該投影表面上の要素に対する座標の代わりに、該投影された画像データは該投影表面のディスプレイ面への投影を表わすデータを有することが可能である。
【００９３】
次いで、該投影された画像データは、該処理ユニットのメモリ又はその他の格納媒体上に少なくとも一時的に測量データとして格納される。次いで、該投影された画像データは更なる測量目的のために使用することが可能である。更に又は代替的に、該投影された画像データは、例えばその他の適用において該データを使用する遠隔コンピュータ等の受信装置へ送信することが可能である。
【００９４】
好適には、該投影された画像データのみが測量データとして格納されるのではなく、例えば該望遠鏡ユニットの対応する配向、使用された該投影表面データ及び／又は倍率等の該投影のために使用された更なるパラメータ等の該イメージをキャプチャする場合に使用されたパラメータに関連するデータも格納される。該投影された画像データは、任意の適宜のグラフィックフォーマット、特に該投影された画像データと同一のファイル内に付加的なデータを格納する可能性を提供するグラフィックフォーマットで格納及び／又は送信させることが可能である。
【００９５】
本発明の実施例は、結像される限り該ターゲット領域内の多くの方向に対する測量情報が該投影された画像内に包含されており、且つこの情報を得るために、１つの画像をとらねばならないに過ぎず、従って測量動作は極めて高速とすることが可能であるという利点を有している。更に、更なる測量作業は投影させた画像データを使用してオフィスにおいて実施することが可能である。
【００９６】
一般的に、本測量装置はビデオテオドライトとすることが可能である。然しながら、好適には、本測量装置は、更に、視準軸に沿って測量されるべきオブジェクトと本装置との間の距離を表わす距離信号を発生する制御可能な距離測量ユニットを有しており、該距離測定ユニットは信号を送信し且つ受信するための処理ユニットへ接続されている。従って、距離測定ユニットの視準方向に沿って測量されるべきオブジェクトと本装置との間の距離を表わす距離信号を発生する制御可能な距離測定ユニットを有する測量装置用の処理ユニットにおいては、該命令は、該距離信号又は該距離信号から発生される距離データを読取るための命令を有している。コンピュータプログラムにおいては、視準方向に沿って測量されるべきオブジェクトと本装置との間の距離を表わす距離信号を発生する制御可能な距離測定ユニットを更に有する測量装置の場合に、該命令は、該距離信号又は該距離信号から発生される距離データを読取るための命令を有することが可能である。このことは、本測量装置及び該処理ユニットが視準されるターゲット点への距離を測量するために使用することが可能であり、単に１個の装置でより完全な測量を行うことを可能とするという利点を有している。
【００９７】
該測量データは地形における更なる測量のために使用されることは必要ではない。然しながら、本方法においては、該処理ユニット又は本装置はデジタル画像を表示するためのディスプレイユニット及び／又はタッチスクリーンを有することが可能であり、且つ本方法は、更に、該検知器アレイによりキャプチャされた画像及び／又は該投影された画像を、夫々、ディスプレイユニット及び／又はタッチスクリーン上に表示させることを包含することが可能である。該処理ユニットにおいては、好適には、デジタル画像を表示するためのディスプレイユニット又はタッチスクリーン用の少なくとも１つのインターフェースが設けられ、且つ該命令は、該検知器アレイによりキャプチャされた画像及び／又は該投影された画像を、夫々、該ディスプレイユニット及び／又は該タッチスクリーン上に表示させる命令を有することが可能である。該コンピュータプログラムにおいては、該命令は、該検知器アレイによりキャプチャされた画像及び／又は該投影された画像を、特に、該処理ユニット又は本測量装置のディスプレイユニット又はタッチスクリーン上に表示させる命令を有することが可能である。本測量装置は、更に、該処理装置から表示データを受取るために、該処理装置へ接続されている少なくとも１つのディスプレイユニット又は１つのタッチスクリーンを有することが可能である。この実施例は、測定の直後にユーザが測量動作の結果をチェックすることが可能であるという利点を有している。
【００９８】
該画像及び／又は該投影した画像を表示するために、該コンピュータプログラムにおいては、該命令が、該投影した画像データを表示データへ変換する命令を有することが可能であり、該表示データは該投影した画像の表示面上への投影を表わしており且つ該表示データにより表わされる画像を表示する。該処理装置においては、該命令は、該投影された画像データを表示データへ変換する命令を有することが可能であり、該表示データは該投影された画像の表示面上への投影を表わしており且つ該表示データにより表わされる画像を表示する。本方法は、更に、該投影された画像を表示データへ変換することを包含することが可能であり、該表示データは該投影された画像の表示面上への投影を表わしており、且つ該表示データにより表わされる画像を表示する。
【００９９】
好適には、該処理ユニットは、該インターフェースへ接続されている該ディスプレイユニット及び／又はタッチスクリーンを有している。
【０１００】
更に、この場合には、更なる測量のため又は本方法において使用される更なるデータを入力するために該表示された画像又は表示された投影された画像を使用することが可能である。
【０１０１】
その目的のために、該処理ユニットにおいては、該キャプチャされた又は投影された画像における点を選択するために、ポインティング装置用のインターフェースを設けることが可能であり及び／又は該表示インターフェースはタッチスクリーン用のインターフェースとすることが可能であり且つ該メモリ内に格納されている命令は該ポインティング装置の位置又は該タッチスクリーンのタッチングにより定義される表示された画像における１つの点を表わす少なくとも１個のピクセルを定義するデータに対し且つそれを読取る命令を有している。該コンピュータプログラムにおいては、該キャプチャされた又は投影された画像における点を選択するために、該命令は、夫々、該ポインティング装置の位置又は該タッチスクリーンのタッチングにより定義される表示された画像における１つの点を表わす少なくとも１個のピクセルを定義するデータを読取るための命令を有することが可能である。本方法は、更に、該ポインティング装置の位置又はタッチスクリーンのタッチングにより夫々定義される表示された画像における１つの点を表わす少なくとも１個のピクセルを定義するデータを読取ることを包含することが可能である。この実施例は、該ポインティング装置又は該タッチスクリーンのタッチングによって該表示された画像又は表示された投影された画像におけるターゲットをユーザが容易に選択することが可能であるという利点を有している。特に、該命令は、グラフィカルユーザインターフェースを表わす命令を有することが可能である。該ポインティング装置は、好適には、マウス、トラックボール、トラックポイント、タッチパッド又はジョイスティックのうちの１つとすることが可能である。タッチスクリーンの使用は、ディスプレイと位置決め手段とが単一の装置に結合されているという利点を有しており、そのことは該処理ユニットを簡単化させ且つよりコンパクトなデザインとすることを可能とする。ポインティング装置を使用する場合には、その操作は、好適には、該ポインティング装置の位置に対応する位置にマークを表示させることを包含している。該コンピュータプログラムは、対応する命令を有することが可能である。更に、該ポインティング装置の位置は、通常、該ポインティング装置の動作要素、例えばマウスボタンが動作される場合に読取られる。
【０１０２】
該投影表面データは、該処理ユニットのメモリ内に永久的に格納させることが可能であり且つそれから得ることが可能である。本方法において該投影表面をより柔軟性を持って定義することを可能とするために、該投影表面データを得るステップは、該投影表面を定義するために該投影された画像における点のデータを採取すること、該望遠鏡ユニットを該データにより定義されるオリエンテーションへ移動させること、該投影された画像における点に対応する該ターゲット領域における点と該望遠鏡ユニットとの間の距離を表わす各オリエンテーションに対する距離データを得ること、及び該オリエンテーションからの投影表面データ及び関連する距離データを決定し且つ格納すること、を包含することが可能である。該処理ユニットにおいては、該メモリ内に格納される命令は、該プロセッサが該１組の命令に応答して該投影表面を定義する該投影された画像における点のデータを採取し、該望遠鏡ユニットを該データにより定義されるオリエンテーションへ移動させるために駆動部を制御すること、各オリエンテーションに対する距離データを得るために該距離測定ユニットを制御すること、及び該オリエンテーション及び関連する距離データから決定される投影表面データを決定し且つ格納すること等の１組の命令を包含することが可能である。該コンピュータプログラムにおいては、投影表面を定義するために該投影された画像における点のデータを採取し、該データにより定義されるオリエンテーションに該望遠鏡ユニットを移動し、該望遠鏡ユニットと該投影された画像における点に対応する該ターゲット領域における点との間の距離を表わす各オリエンテーションに対する距離データを得るための命令を有することが可能である。本発明のこの実施例は、投影表面を極めて容易に選択することが可能であるという利点を有している。ここでは、該投影表面の形状は、例えば該プログラムにおける対応する命令及び／又は処理ユニットによって予め決定することが可能であり、又は１つのタイプの投影表面を選択することが可能である。投影表面データの容易な入力を可能とさせるために、該処理ユニットは装置ユニット及び入力装置を有することが可能であり、且つ該メモリ内に格納されている命令はユーザの入力を読取るためのグラフィカルユーザインターフェース用の命令を有することが可能である。該投影表面は任意の形状を有することが可能である。特に、該形状は面、円形断面を有する円筒表面、又は球とすることが可能である。更に、例えば、装置座標系と関係する場合がある表面上の点の適宜の組の座標によりデジタル地形モデル又はデジタル表面モデルを使用することが可能である。少なくとも後者の場合においては、該投影表面データはネットワーク接続を介して外部メモリから又は着脱自在な格納媒体から得ることが可能である。該処理ユニットは、ネットワークインターフェース及び／又は着脱自在な格納媒体を読取るためのドライブを有することが可能である。このことは、データを容易に得ることが可能であるという利点を有している。特に、本方法においては、本装置は視準軸に沿って測量されるべきオブジェクトと該ユニットとの間の距離を表わす距離信号を発生するために制御可能な距離測定ユニットを有することが可能であり、且つ該投影表面データを得るためのステップは、該ピクセルデータにより表わされる画像を該ディスプレイユニット及び／又はタッチスクリーン上に夫々表示させ、該タッチスクリーンをタッチすることにより定義される位置又は該ポインティング装置の位置を読取り、該距離測定ユニットの視準軸が読取位置に対応するターゲット領域における方向を指し示すように該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを計算し、該望遠鏡ユニットをその計算された位置へ移動させるために駆動部を制御し、該ユニットと該視準軸上のオブジェクトとの間の距離を表わす距離データを得且つ該距離データ及び該オリエンテーションを表わすデータに基づいている投影表面データを格納することを包含することが可能である。本測量装置が該装置と視準軸に沿って測量されるべきオブジェクトとの間の距離を表わす距離信号を発生するために制御可能な距離測定ユニットを有している場合には、該処理ユニット及び投影表面データを得るステップに対するコンピュータプログラムにおいて、該命令は該ピクセルデータにより表わされる画像をディスプレイユニット又はタッチスクリーン上に夫々表示させ、該ポインティング装置の位置又は該タッチスクリーンのタッチングにより定義される位置を読み取り該距離測定ユニットの視準軸が読取位置に対応するターゲット領域における１つの方向を指し示すように該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを計算し、該望遠鏡ユニットを計算された位置へ移動させるために駆動部を制御し、該ユニットと該視準軸上のオブジェクトとの間の距離を表わす距離データを得るために該距離測定ユニットを制御し、且つ該距離データ及び該オリエンテーションを表わすデータに基づいて投影表面データを格納するための命令を包含している。投影表面を表わすために選択されるべき点の数は該投影表面の幾何学的形状に依存する。該投影表面が面（ｐｌａｎｅ）である場合には、同一線上ではない３つの点に対して測定値をとることで充分である。該投影表面が球又は垂直である円筒の表面である場合には、本測量装置がその球又は円筒の断面の中心に位置決めされている場合には、該投影表面上の少なくとも１つの点の方向及び距離を得ることで充分である。この実施例は該投影表面データの少なくとも幾つかの非常に簡単な入力を可能としている。
【０１０３】
該投影された画像の情報内容は、該投影表面の形状が画像形成されるべき特定のオブジェクトの表面の形状に対応している場合には、特に高い。該投影表面の幾何学的形状が測量されるべきオブジェクトの幾何学的形状に対応している場合には、該画像の投影された画像への投影は所謂正射投影に対応しており、その場合には、キャプチャした画像の該投影表面上への平行投影となる。該投影表面がディスプレイユニット上に表示される表示面ではない場合には、投影された画像をその表示面へ変換させるために付加的な変換を使用することが可能である。従って、本方法は、更に、該投影された画像データを表示データへ変換させ且つ該表示データにより表わされる画像を表示することを包含することが可能である。該処理装置及び／又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、該投影された画像データを表示データへ変換し且つ該表示データにより表わされる画像を表示する命令を有することが可能である。該投影表面が例えば円筒表面等の面上に展開することが可能である場合には、該変換はそれに従って選択することが可能であり、且つ、特に、ピクセルの配置をそれに従って選択することが可能である。そうでない場合には、該変換は投影とすることが可能である。好適には、該変換は、角度及び／又は距離が該変換により歪まれるものでないようなものである。特に、球の場合には、球上の画像を面へ投影するために当該技術において幾つかの異なる投影が知られている。これらの投影の例は、Ｋｕｎｔｚ， Ｅｕｇｅｎ： Ｋａｒｔｅｎｅｔｚｅｎｔｗｕｒｆｓｌｅｈｒｅ：Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ ｕｎｄ Ａｎｗｅｎｄｕｎｇｅｎ， Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ，ドイツ、 Ｗｉｃｈｍａｎｎ、１９９０、ＩＳＢＮ ３−８７９０７−１８６−１において開示されており、その内容を引用によりここに包含させる。
【０１０４】
該ターゲット領域データは単純にメモリから読取ることが可能であり、該メモリ内には別の装置から適宜の通信リンクを介して受取った後にそれらは永久的に格納されるか又は一時的に格納される。代替的に、本方法においては、ターゲット領域データを採取するステップは、該ターゲット領域及び／又は該投影した画像における位置を制限する方向、及び、好適には、該ターゲット領域の範囲を定義するユーザ入力を読取ることを包含することが可能である。該処理ユニット及び該コンピュータプログラムにおいて、ターゲット領域データを得るステップに対して、該命令は、該プロセッサが該１組の命令に応答して該検知器アレイにより検知された画像又は該投影された画像におけるターゲット領域及び／又は位置を制限する方向、及び、好適には、該ターゲット領域の範囲を定義するユーザ入力を読取ることにより該ターゲット領域データを採取するような１組の命令を包含することが可能である。このことは、該ターゲット領域を容易に入力することが可能であるという利点を有している。該方向、即ち本装置から方向に沿っての光線は、該装置座標系に対して、又は、該装置の位置が知られている場合には、地形的方向に関連する外部座標系に対して入力させることが可能である。代替的には、該方向は該画像又は該投影された画像における対応する位置を読取り且つ前のパラグラフにおいて説明したステップを使用してキャリブレーションデータを使用して該方向を決定することにより得ることが可能である。
【０１０５】
しばしば、該ターゲット領域が該検知器装置によりキャプチャされたただ１つの画像内に結像させるのには大き過ぎる場合がある。従って、本方法においては、該ピクセルデータを採取するステップは、部分二次元画像が該ターゲット領域をカバーするように該ターゲット領域の部分二次元画像を表わすピクセルデータが得られる望遠鏡ユニットのオリエンテーションを決定し、該望遠鏡ユニットを該決定したオリエンテーションへ移動し、且つ各オリエンテーションにおいてピクセルデータを採取することを包含することが可能であり、且つ該ピクセルデータを変換するステップが、各オリエンテーションに対するピクセルデータを、キャリブレーションデータを使用して、夫々の部分画像の該投影表面への投影を表わしている１組の投影した部分画像データへ変換し、且つ投影した部分画像データから該投影表面へ投影したターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生することを包含することが可能である。該処理ユニット又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、部分的二次元画像がターゲット領域をカバーするように該ターゲット領域の部分的二次元画像を表わすピクセルデータが得られるオリエンテーションを決定し、該望遠鏡ユニットを決定したオリエンテーション内へ移動させ且つ各オリエンテーションにおけるピクセルデータを採取するために駆動部を制御し、キャリブレーションデータを使用して各オリエンテーションに対するピクセルデータを該投影表面に対する夫々の部分画像の投影を表わす１組の投影した部分画像データへ変換させ、且つ投影した部分画像データから投影表面へ投影されたターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生するために該プロセッサが１組の命令に応答するように１組の命令を包含することが可能である。この実施例は、殆ど努力なしで大きなターゲット領域を測量することも可能であるという利点を有している。特に、そのターゲット領域を測量してユーザは、パノラマ画像を得るためにターゲット領域データを発生及び／又は入力することが必要であるに過ぎない。
【０１０６】
好適には、該望遠鏡ユニットは、部分画像がオーバーラップすることが必要でないような精度で制御可能である。然しながら、高品質のパノラマ画像を得るためには、本方法においては、部分的二次元画像がオーバーラップするようにオリエンテーションが決定され、且つ本方法は、更に、夫々、オーバーラップ領域においての部分的画像又は投影された部分的画像の投影された画像データのピクセルデータを使用してオーバーラップ領域における部分的画像及び投影された部分的画像のうちの少なくとも１つの投影された画像データのうちの少なくとも１つにおけるピクセルデータを調節することを包含している。該処理ユニット及び該コンピュータプログラムにおいて、該命令は、該プロセッサが部分的な二次元画像がオーバーラップするようにオリエンテーションを決定するために１組の命令に対して、且つ、夫々、オーバーラップ領域における部分的画像又は投影した部分的画像の投影した画像データのピクセルデータを使用してオーバーラップ領域における投影した部分的画像のうちの少なくとも１つの投影した画像データ及び部分的画像のうちの少なくとも１つにおけるピクセルデータに対して応答するように１組の命令を包含することが可能である。特に、ピクセルデータ又は投影した画像データの調節は、ラジオメトリック調節による例えばカラー及び／又は輝度及び／又はグレイスケール情報等のその中に包含されるビジュアルデータを調節することを包含することが可能である。
【０１０７】
通常、該ターゲット領域において、測量動作を阻害する場合がある移動するオブジェクトが存在する場合がある。従って、本方法においては、該ピクセルデータを採取するステップが、爾後の時間において同一のターゲット領域に対応する予備的ピクセルデータを採取し且つ平均化することにより異なる時間において同一のターゲット点に対応する予備的ピクセルデータからピクセルデータを計算することを包含することが可能である。該処理ユニットにおいて及び／又は該コンピュータプログラムにおいて、該命令は、爾後の時間において同一のターゲット領域に対応する予備的ピクセルデータを採取し且つ平均化により異なる時間においての同一のターゲット点に対応する予備的ピクセルデータからピクセルデータを計算するために該プロセッサが１組の命令に応答するような１組の命令を包含することが可能である。同一の場面の画像の繰り返しのキャプチャ動作及び平均化は、移動するオブジェクトを見つけ出すための高度な画像処理アルゴリズムを使用することなしに画像又は部分的画像から少なくとも近似的に移動するオブジェクトを除去することが可能であるという利点を有している。更に、変換のために使用されるピクセルデータのより高い精度を得ることが可能である。
【０１０８】
通常、投影した画像データは検知器アレイによりキャプチャされた二次元画像のピクセルの投影表面に対する直接的投影により得ることが可能である。然しながら、本方法においては、該投影した画像は投影した画像ピクセルの配置によって表わすことが可能であり、該投影した画像ピクセルの各々は関連するビジュアルデータを有しており、且つ該ピクセルデータを変換するステップは、該１組のピクセルのうちの少なくとも１個のピクセルのピクセルデータにおけるビジュアル情報から少なくとも１つの投影した画像ピクセルに対するビジュアルデータを決定することを包含することが可能であり、該少なくとも１個のピクセルは検知器要素又は該画像のピクセルのロケーションによって定義される画像表面に対して逆投影された画像の投影された画像ピクセルのロケーションに最も近いロケーションを有している。該処理ユニットにおいて及び／又は該コンピュータプログラムにおいて、該投影された画像は投影された画像ピクセルの配置により表わすことが可能であり、該投影された画像ピクセルの各々は関連するビジュアルデータを有しており、且つ該ピクセルデータを変換するために、該命令は、該１組のピクセルのうちの少なくとも１個のピクセルのピクセルデータにおけるビジュアル情報から少なくとも１個の投影した画像ピクセルに対するビジュアルデータに対して１組の命令を包含することが可能であり、該少なくとも１個のピクセルは該検知器要素又は該画像のピクセルのロケーションにより定義される画像表面に対して逆投影された画像の投影された画像ピクセルのロケーションに最も近いロケーションを有している。この種類の投影は間接又は逆投影に対応している。投影された画像における与えられた投影された画像ピクセルロケーションから開始して、画像面、即ち検知器アレイの面内において対応する位置が決定され、該面はキャプチャされた画像又は投影表面上の投影された画像ピクセル位置に対して直接的に投影されるようなカメラモデルのピクセルを定義するために使用される。この間接又は逆投影を使用することは、ビジュアルデータ又はカラー及び／又は輝度及び／又はグレイスケール情報等のビジュアル情報の決定が直接投影におけるよりも一層高速であるという利点を有している。好適には、少なくとも１つの投影された画像ピクセルに対して、該ビジュアル情報は検知器アレイによりキャプチャされた画像における対応する位置を決定し且つ隣り合うピクセルのビジュアルデータの間での補間によりビジュアルデータを計算することにより決定される。好適には、バイリニア補間が使用される。
【０１０９】
間接投影技術の１つの利点は、隣り合うピクセルの間のギャップ又はオーバーラップを回避することが可能であるということである。別の利点は、投影表面内のピクセルが適切に選択される場合には、ディスプレイユニット上に投影した画像を表示するために更なる操作は必要ではないということである。
【０１１０】
得られた測量データ、即ち投影した画像は更なる測量作業のために使用することが可能である。これらは格納され、次いで適宜のデータ処理システムにより読取られた後に例えばオフィス等の遠隔の場所において実施することも可能である。然しながら、本方法は、又、ポインティング装置により又はタッチスクリーンをタッチすることにより選択された表示されている画像における２つの位置を読取り、投影した画像における選択した点に対応する投影した画像における２つの点の間の距離を決定し且つその決定した距離又はその決定した距離から計算した値を表示する動作を包含することが可能である。該処理ユニット及び／又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、ポインティング装置により又はタッチスクリーンをタッチすることにより選択された表示されている画像における２つの位置を読取り、該投影された画像における対応する点の間の距離を決定し、且つその決定された距離又はその決定された距離から計算された値を表示するための命令を包含することが可能である。この実施例は、夫々、投影した画像及び表示した画像のみを使用して測量を実施することが可能であり、従って更なる望遠鏡の移動は必要ではないという利点を有している。測定されたデータは、又、好適には該距離を定義する点と関連して格納させることが可能である。格納されている投影した画像データに基づいて別のコンピュータ上でこれらの動作を実施することも可能である。
【０１１１】
更に、本方法は、ポインティング装置によって又はタッチスクリーンをタッチすることによって選択された表示されている画像における３つを位置を読取り、該投影された画像における対応する点により定義される２つの線の間の角度を決定し、且つその決定された角度又はその決定された角度から計算された値を表示する動作を包含することが可能である。該処理ユニット及び／又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、ポインティング装置によって又はタッチスクリーンをタッチすることによって選択された表示されている画像内の３つの位置を読取り、投影された画像における対応する点により定義される２つの線の間の角度を決定し、且つその決定された角度又はその決定された角度から計算された値を表示するための命令を包含することが可能である。この実施例は、夫々、投影した画像及び表示した画像のみを使用して測量を実施することが可能であり、従って望遠鏡ユニットの更なる移動は必要ではないという利点を有している。測定されたデータは、又、好適には、該距離を定義する点と関連して格納することが可能である。格納されている投影した画像データに基づいて別個のコンピュータ上でこれらの動作を実施することも可能である。
【０１１２】
別の実施例においては、本方法は、ディスプレイユニット上に付加的な情報を表示する動作を有している。該処理ユニット及び／又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、ディスプレイユニット上に該処理ユニットによって得られるか又はその中に格納されている付加的な情報を表示するための１組の命令を包含することが可能である。この実施例は、同一のディスプレイからユーザが付加的な情報を読取ることが可能であり、従って該処理ユニット又は本装置を動作させることが一層快適なものとなり且つよりエラーの少ないものとなるという利点を有している。該付加的な情報は、例えば、該オリエンテーションセンサーにより検知される水平軸及び垂直軸により定義される望遠鏡ユニットの現在のオリエンテーションに関係することが可能である。
【０１１３】
別の実施例においては、本方法は、既に測量したターゲット領域内の点を表わす測量データを格納し、且つ投影した画像内の測量した点のうちの少なくとも１つを表わすマークをディスプレイユニット上に付加的な情報として表示する動作を包含している。該処理ユニット及び／又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、既に測量したターゲット領域における点を表わす測量データを格納し、且つ該投影した画像内の測量した点のうちの少なくとも１つを表わすマークをディスプレイユニット上に表示するための１組の命令を包含することが可能である。この実施例は、ユーザが測量の進捗をモニタすることを可能とする。特に、測量の中断の後に、最後に測量したターゲット点を認識することを一層簡単なものとさせる。好適には、全ての測量点がディスプレイユニット上に表示される。
【０１１４】
本方法は、又、測量すべきターゲット領域内の点を表わす座標データを採取し、且つディスプレイユニット上に投影した画像において未だに測量されるべき少なくとも１つの点を表わすマークを表示する動作を包含することが可能である。該処理ユニット及び／又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、測量すべきターゲット領域内の点を表わす座標データを採取し、且つディスプレイユニット上に投影した画像内の未だに測量すべき少なくとも１つの点を表わすマークを表示させるための１組の命令を包含することが可能である。この実施例の１つの利点は、測量すべき点の全体的なシーケンスを表示し、従って人は例えばリフレクタを測量すべき位置へより容易に移動させることが可能であるという可能性にある。好適には、未だに測量すべき点を接続する曲線が示される。このことは測量すべき幾つかのターゲット点がある状態においてより良い総括を可能とさせる。
【０１１５】
投影した画像、即ち投影した画像データを格納すること又は表示することとは別に、該投影した画像を印刷することが可能である。その目的のために、該処理ユニットはプリンタインターフェースを有することが可能であり、それは、例えば、適宜のソフトウエアインターフェースと結合してパラレルポート、ＵＳＢインターフェース、又はＩＲＤＡインターフェースとすることが可能である。
【０１１６】
該処理ユニットにおいて、更に、リフレクタユニットに対してデータを送信し且つそれからのコマンドを受取るための無線通信ユニットを設けることが可能であり、該リフレクタユニットは該処理ユニットからデータを受取り且つコマンドを該処理ユニット、ディスプレイユニット及びポインティング装置又はタッチスクリーン及びディスプレイユニット及びポインティング装置又はタッチスクリーンへ接続されているプロセッサへ夫々送信するための無線通信ユニットを具備しており、且つ該命令は、リフレクタユニットのディスプレイユニット又はタッチスクリーンの夫々に表示されるべくピクセルデータ又は投影した画像データをリフレクタユニットへ送信し、リフレクタユニットのポインティング装置又はタッチスクリーンによって選択された表示された投影された画像におけるピクセルのピクセルデータを表わすコマンドデータを読取り、選択したピクセルに対応する水平軸Ｈｚ及び垂直軸Ｖｚを決定し、且つ水平角度Ｈｚ−１８０゜及び垂直角度Ｖｚ−１８０゜へ夫々望遠鏡ユニットを回転させるために駆動部を制御するための命令を包含することが可能である。本方法は、更に、リフレクタユニットの夫々ディスプレイユニット又はタッチスクリーン上に表示されるために夫々ディスプレイユニット及びポインティング装置又はタッチスクリーンへ接続されているプロセッサ及びディスプレイユニット及びポインティング装置又はタッチスクリーンを具備しているリフレクタユニットへピクセルデータ又は投影した画像データを送り、リフレクタユニットのポインティング装置又はタッチスクリーンによって選択された表示された投影した画像内の投影された画像ピクセルの投影した画像ピクセルデータを表わすコマンドデータを受取り、選択した投影した画像ピクセルに対応する水平角度Ｈｚ及び垂直角度Ｖｚを決定し、且つ夫々水平角度Ｈｚ−１８０゜及び垂直角度Ｖｚ−１８０゜へ該望遠鏡ユニットを回転させるために駆動部を制御する動作を包含することが可能である。該コンピュータプログラムは、ピクセルデータ又は投影した画像データをディスプレイユニット及びポインティング装置又はタッチスクリーンを具備しているリフレクタユニット及びリフレクタユニットの夫々ディスプレイユニット又はタッチスクリーン上に表示されるためのプロセッサへ送り、該リフレクタユニットのポインティング装置又はタッチスクリーンによって選択される表示した投影した画像内の投影した画像ピクセルの投影した画像ピクセルデータを表わすコマンドデータを受取り、選択した投影した画像ピクセルに対応する水平角度Ｈｚ及び垂直角度Ｖｚを決定し、且つ夫々水平角度Ｈｚ−１８０゜及び垂直角度Ｖｚ−１８０゜へ該望遠鏡ユニットを回転させるために駆動部を制御するための命令を包含することが可能である。この実施例は、望遠鏡ユニットを処理のターゲットに対して少なくとも概略的に差し向けさせるためにユーザがリフレクタユニットを有益的な態様で使用することを可能とする。好適には、本測量装置は望遠鏡ユニットが移動するリフレクタを追跡するようなオリエンテーションに望遠鏡ユニットを移動させるために駆動部を制御することが可能な追跡装置を有している。
【０１１７】
本発明の別の側面によれば、コンピュータにより読取可能な格納媒体が提供され、該媒体は本発明に基づくコンピュータプログラムを格納している。該格納媒体は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＵＳＢスティック、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等の光学的格納媒体、磁気光学的格納媒体又はテープ、フロッピィディスク又はハードディスク等の磁気格納媒体とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】対応する座標系及びオブジェクト点を付したタキオメーターの概略斜視図。
【図２】ビデオタキオメーターの簡単化した斜視図。
【図３】本発明の第一例示的実施例に基づくビデオタキオメーターの正面図。
【図４】図３におけるビデオタキオメーターの望遠鏡ユニットの側面図。
【図５】図３におけるビデオタキオメーターの概略ブロック図。
【図６Ａ】本装置がコリメーションエラーを有している場合の図１におけるタキオメーターの平面図。
【図６Ｂ】本装置がチルト用軸エラーを有している場合の図１に置けるタキオメーターの正面図。
【図６Ｃ】本装置が垂直高さ指数エラーを有している場合の図１におけるタキオメーターの側面図。
【図７】図３乃至５におけるビデオタキオメーターのキャリブレーション用のセットアップを示した概略図。
【図８】図７におけるコリメーターの概略断面図。
【図９】ピンホールカメラモデルを例示した概略図。
【図１０】図３の装置のキャリブレーションに使用されるモデルにおいて使用される座標系及び軸の配置及び画像面を例示した斜視図。
【図１１】図１０における配置の平面図。
【図１２】図１１における配置の側面図。
【図１３】キャリブレーション方法の概観を示したフローチャート。
【図１４】仮想画像点の仮想距離の計算を例示した概略図。
【図１５】図４乃至６におけるビデオタキオメーターの第一イメージセンサーの１つのセクション及び該イメージセンサーの該セクションをカバーするセルの配置を示した概略図。
【図１６】装置中心に関しての方向の計算を例示した概略図。
【図１７】図３におけるビデオタキオメーターのディスプレイユニット及び該ディスプレイユニット上に表示された視準軸を表わすマークを示した概略図。
【図１８】本発明の第一好適例示的実施例に基づく測量データを供給する方法を例示したフローチャート。
【図１９】図１８におけるステップＳ１３のサブステップを例示したフローチャート。
【図２０】投影面へ投影された画像を得るためのセットアップを示した概略図。
【図２１】投影面の場合に対し図２０におけるステップＳ１８のサブステップを例示したフローチャート。
【図２２】投影面の場合に対し図２０におけるステップＳ１９のサブステップを示したフローチャート。
【図２３】投影面の場合に対し図２０におけるステップＳ２０のサブステップを示したフローチャート。
【図２４】図２０における投影ステップＳ１９及びＳ２０の例示のための画像面及び投影面を示した概略図。
【図２５】円筒へ投影された画像を得るためのセットアップを示した概略図。
【図２６】円筒への投影の場合の図２０におけるステップＳ１９のサブステップを例示したフローチャート。
【図２７】円筒への投影の場合の図２０におけるステップＳ２０のサブステップを例示したフローチャート。
【図２８】自由形状表面へ投影された画像を得るためのセットアップを示した概略図。
【図２９】本発明の第二好適例示的実施例に基づくビデオタキオメーターの望遠鏡ユニットの概略断面側面図。
【図３０】投影された画像において既に測量された点及びこれから測量されるべき点を表示するステップを例示したフローチャート。
【図３１】投影面へ投影された画像及び測量すべき点を得るためのセットアップを例示した概略図。
【図３２】図２９における本装置のカメラを所定のターゲットへ指向させる方法を説明するための画面を示した概略図。
【図３３】図２９における本装置のカメラを所定のターゲットへ指向させる方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０１１９】
以下に説明する例示的実施例においては、機能及び構造が類似しているコンポーネントには可能である限り同様の参照番号で示してある。従って、特定の実施例の個々のコンポーネントの特徴を理解するために、その他の実施例の及び本発明の要約の説明を参照すべきである。
【０１２０】
本発明の第一実施例に基づくビデオタキオメーター１１を模式的且つ簡単化した態様で図３乃至５に示してある。
【０１２１】
アリダード１２が、ビデオタキオメーター１１に対するスタンドとして作用する三脚１４のベース要素１３上に配置されている。アリダード１２は垂直軸１５周りに回転可能であり、該垂直軸は、ビデオタキオメーター１１が地面に関し正確に配向されている場合には地面に対して垂直に配向されている。アリダード１２は望遠鏡ユニット１６を担持しており、それはハウジング１７（図４参照）内において、広い視野を有するファインダーカメラ１８及びテレカメラ１９を有している。望遠鏡ユニット１６はチルト用軸２０周りに回転可能であり、その軸は最大でチルト用軸エラーまで垂直軸１５に対して直交している。従って、チルト用軸２０は垂直軸１５の周りにカメラ１８及び１９のうちの１つの回転と共に回転する。制御パネル２１（図５参照）がアリダード１２に対して着脱自在に装着されている。アリダード１２はハンドル８６によって取扱うことが可能である。
【０１２２】
回転及びチルト用駆動部２２及び２３が、夫々、垂直軸１５の周りにアリダード１２を回転させるため及びチルト用軸２０の周りに望遠鏡ユニット１６をチルト即ち傾斜させるために設けられている。
【０１２３】
垂直軸１５周りの回転角度即ち水平角度の測定のために、水平角度用のメモリ付き水平円２４及び検知用ヘッド２５が設けられている。水平円２４は垂直軸１５と同心円状である。検知用ヘッド２５はアリダード１２上に保持されており且つベース要素１３に対してのアリダード１２、従って望遠鏡ユニット１６及びカメラ１８及び１９の角度位置を検知することが可能である。
【０１２４】
回転角度、即ちチルト用軸２０周りのチルト、即ち垂直角度の測定のために、垂直角度用のメモリ付き垂直円２６がチルト用軸２０と同軸状にチルト用軸２０に対応的に装着されている。垂直角度用の検知ヘッド２７もアリダード１２上に保持されており、望遠鏡ユニット１６の角度位置を検知することが可能である。
【０１２５】
従って、メモリ付き水平円２４及びメモリ付き垂直円２６はオリエンテーションセンサーであって、水平軸及び垂直軸周りの望遠鏡ユニット１６のオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを生成する。
【０１２６】
ビデオタキオメーター１１は、更に、アリダード１２内に配置されている光学的下げ振り２８を有しており、それは垂直方向下方に向いた小型の望遠鏡を有している。該小型望遠鏡の光軸は実質的に垂直軸１２と同軸状である。従って、光学的下げ振り２８は例えば境界石等の地面上の点の上方にビデオタキオメーター１１を中心に置くか又は位置決めするために使用することが可能である。代替として、垂直下方に光ビームを射出する光学的下げ振りを使用することが可能であり、その光ビームは実質的に垂直軸１５と同軸状である。
【０１２７】
傾斜センサー即ちクリノメーター２９もアリダード１２内に配置されており、それはアリダード１２の、従ってビデオタキオメーター１１の互いに直交している２つの方向における傾斜を測定し、従って垂直軸１５が与えられた測定精度内において真の垂直方向にあるか否かをチェックし且つ従ってチルト用軸２０が最大でチルト用軸エラーまで地面に対して真の水平方向にあるか否かをチェックすることを可能とする。
【０１２８】
３個の光学的装置が、図３において正面から示されており且つ図４において横断面図で示されている望遠鏡ユニット１６内に配置されている。これらはファインダーカメラ１８と、テレカメラ即ちテレビジョンカメラ１９と距離測定装置３０である。
【０１２９】
テレカメラ１９は対物レンズ３１とフォーカシングレンズ３２を有しており、第一結像光学系及び第一イメージセンサー３３を形成している。オブジェクト又はオブジェクト点が対物レンズ３１及びフォーカシングレンズ３２によってイメージセンサー３３上に結像され、その場合に画像をイメージセンサー上にフォーカシングさせるために、フォーカシングレンズ３２は図４における矢印で示したように対物レンズ３１及びフォーカシングレンズ３２の光軸に沿って移動される。テレカメラ１９の視野はむしろ狭く且つ図４に示したように境界光線３４によって境界が決められている。
【０１３０】
ファインダーカメラ１８はテレカメラ１９の光学的要素のうちの幾つかを使用する。ファインダーカメラ１８は対物レンズ３１、対物レンズ３１の光路内に配置されているビーム分割用プリズム３５、第二結像光学系を形成している補充的対物レンズ３６及びダイヤフラム３７、及び第二イメージセンサー３８を有している。対物レンズ３１と補充的対物レンズ３６とによって形成されている結合型対物レンズはファインダーカメラ１８によってキャプチャされた場面からの光を第二イメージセンサー３８上にフォーカスさせる。該結合型対物レンズにおいて、対物レンズ３１を通過する光はビーム分割用プリズム３５の半反射性表面３９によって補充的対物レンズ３６へ反射される。補充的対物レンズ３６はファインダーカメラ１８に対する結合型対物レンズの焦点距離を減少させている。ダイヤフラム３７は数メートルより離れた距離にあるオブジェクトに対して第二イメージセンサー３８上に基本的にフォーカスされたイメージング即ち結像を確保しており、従ってファインダーカメラ１８に対してフォーカシングレンズは必要ではない。該結合型対物レンズの減少された焦点距離のために、ファインダーカメラ１８の視野（図４において制限用光線４０により示してある）はテレカメラ１９のものよりも一層大きい。好適には、ファインダーカメラ１８の視界はテレカメラ１９の視界の１０倍又はそれ以上とすることが可能である。
【０１３１】
第一及び第二イメージセンサー３３及び３８は、両方共、ＣＣＤマトリクスセンサーであり、それは光検知器要素３３′からなるアレイを有しており、それは非常に良い近似で矩形状である。該イメージセンサーによりキャプチャされた画像は以下に更に説明するユニットにより処理される。該検知器要素の各々は該アレイ内の１つのロケーション（ｌｏｃａｔｉｏｎ）を有しており、それは対応するロケーションデータにより表わされる。更に、該検知器要素の各々は第一及び第二結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答し、夫々、１個の要素即ち画像の点を表わす対応するピクセルのデータを発生する。
【０１３２】
距離測定装置（距離測定ユニット）３０は、光学的ラジエーション射出／受取ユニット４１、ビーム分割用層４３を具備するダイクロイックビーム分割用プリズム４２及び対物レンズ３１を有している。射出用／受取用ユニット４１は赤外線ラジエーション即ち照射を射出し、それはダイクロイックビーム分割用層４３によって対物レンズ３１へ向かって選択的に反射される。該赤外線照射は、次いで、地形におけるリフレクタ即ちターゲットに衝突することが可能であり、そこから帰還される。対物レンズ３１は帰還された赤外線照射をビーム分割用プリズム４２を介して射出用／受取用ユニット４１へフォーカスさせる。射出用／受取用ユニット４１は赤外線照射のパルスを射出し且つ射出用／受取用ユニット４１からターゲットへ及びそこから射出用／受取用ユニット４１へ戻るパルスの飛行時間を測定し且つその飛行時間からビデオタキオメーター１１からターゲットへの距離を決定する。
【０１３３】
ビデオタキオメーター１１のコンポーネントの何等かの動きは電子的に作り出される。図５はブロック図を示しており、そこにはビデオタキオメーター１１の種々の機能的ブロックが模式的に示されており、それらの互いの接続が含まれている。破線は夫々のコンポーネント及び装置が配置されている物理的ユニットを示している。
【０１３４】
アリダード１２内に配置されているバッテリ４４は電源ユニット４５に電力を供給し、それはビデオタキオメーター１１にパワーを供給すべく作用する。電源ユニット４５はアリダード１２及び望遠鏡ユニット１６内の全てのコンポーネント及び装置、及びそれに接続されている全てのモジュールに所要の動作電圧を供給する。説明の便宜上、これらの接続線は示していない。個々のコンポーネントはアリダード１２内のコンポーネントに対する場合のように別々の線を介して又はアリダード１２と望遠鏡ユニット１６との間のデータ及び電源線を与える中央バス４６によって接続することが可能である。チルト用軸２０上に配置されているスリップリング４７´はアリダード１２及び望遠鏡ユニット１６におけるバス４６の部分を接続している。これらのスリップリング４７´によって、望遠鏡ユニット１６内の電子的及び電気的コンポーネントはパワーを供給されることが可能であり且つアリダード１２内のコンポーネントとデータを交換することが可能である。
【０１３５】
垂直軸１５上に配置されているスリップリング４７（図３参照）は外部からの電源供給を可能とすると共に図示していないプラグを介して外部装置へ又はそれからのデータ転送を可能としている。
【０１３６】
ビデオタキオメーター１１の制御又は動作のために、ビデオタキオメーター１１は制御パネル２１及び対応するノブにより動作可能なアリダード１２上に配置されている角度エンコーダーの形態における動作要素４８，４９，５０が設けられている。
【０１３７】
ビデオタキオメーター１１の動作を制御するための重要な電気的装置は、装置制御コンピュータ即ち装置制御ユニット５１であり、それはアリダード１２内に配置されており且つ電源ユニット４５によりパワーが供給される。
【０１３８】
装置制御コンピュータ５１は揮発性メモリ、非揮発性メモリ、該非揮発性メモリ内に格納されているプログラムを実行するプロセッサを有している。該プログラムは該ビデオタキオメーターの種々のコンポーネントの動作のための命令を包含しており、特に、イメージセンサー３３及び３８の夫々から得られた画像データを予備処理し且つ制御パネル２１へ転送するための命令を有しており、そこで画像データは更に処理される。
【０１３９】
動作要素４８，４９，５０は対応するインターフェース５７を介して装置制御コンピュータ５１へ接続されている。このインターフェース５７は動作要素４８，４９，５０の夫々の回転位置に対応する信号を発生することを可能とし、それらは装置制御コンピュータ５１へ送信される。
【０１４０】
動作要素４８及び４９は垂直軸１５周りのアリダード１２の回転及びチルト用軸２０周りの望遠鏡ユニット１６のチルト動作を夫々制御すべく作用する。動作要素４８及び４９の夫々及びインターフェース５７からの信号に応答し、装置制御コンピュータ５１はアリダード１２内の制御回路５８及び５９を介して駆動部２２及び２３を制御しアリダード１２を垂直軸１５周りに回転させ且つ望遠鏡ユニット１６をチルト用軸２０周りにチルトさせる。角度測定は駆動部２２及び２３を制御するために使用することが可能である。
【０１４１】
駆動部２２及び２３は夫々動作要素４８及び４９によって単独に制御されることは必要ではないが、装置制御コンピュータ５１内に格納されており且つ実行されるプログラムに基づいて又は例えば制御パネル２１から装置制御コンピュータ５１へ送られるコマンドに基づいて制御することも可能である。
【０１４２】
駆動部２２及び２３は角度測定装置、即ち水平角度用のメモリ付き水平円２４及び対応する検知ヘッド２５、又は垂直角度用のメモリ付き垂直円２６及び対応する検知ヘッド２７と夫々共働し、従って望遠鏡ユニット１６を具備するアリダード１２は垂直軸１５周りに所望により回転させることが可能であり且つ望遠鏡ユニット１６は測定可能な態様でチルト用軸２０周りに回転させることが可能であり、且つ所望の水平及び垂直角度位置とさせることが可能である。この目的は、就中、装置制御コンピュータ５１により達成され、それは検知用ヘッド２５及び２７から信号を受取り且つ前記信号に応答して水平駆動部２２に対する制御回路５８及び垂直駆動部２３に対する制御回路５９を制御する。
【０１４３】
アリダード１２が垂直軸１５周りに回転されるべきであり且つ望遠鏡ユニット１６がチルト用軸２０周りに回転されるべきである角度は３つの態様で供給することが可能である。第一に、動作要素４８及び４９は対応する角度を装置制御コンピュータ５１へ入力することを可能とする。第二に、装置制御コンピュータ５１は例えば制御パネル２１等のビデオタキオメーター１１のその他のコンポーネントからのデータの関数として設定すべき角度を決定することが可能であり、且つ夫々制御回路５８及び５９を制御することが可能である。第三に、対応するデータを例えばＲＳ２３２インターフェース等のインターフェース６９（図７参照）を介して制御装置ユニット５１へ入力させることが可能である。
【０１４４】
装置制御コンピュータ５１へ接続されており且つアンテナ６２を具備している無線モジュール６１は遠隔制御等の遠隔装置とデータを交換すべく作用する。例えば、ビデオタキオメーター１１は図には示していないが測定のターゲット点に位置されている遠隔制御又はステーションにより遠隔制御することが可能である。
【０１４５】
イメージセンサー３３及び３８の信号を処理するために、データ圧縮ユニット６３が望遠鏡ユニット１６内に設けられており、それはイメージセンサー３３及び３８から受取ったイメージデータを圧縮させる。圧縮されたデータは装置制御コンピュータ５１へ送ることが可能であり、それはデータを予備処理及び／又は制御パネル２１へ転送することが可能である。
【０１４６】
フォーカシングレンズ３２の位置を制御するために、アリダード１２に配置されている動作要素４８及び４９と同一のタイプの動作要素５０（図５参照）がインターフェース５７を介して装置制御コンピュータ５１へ信号を供給し、該コンピュータは望遠鏡ユニット１６内に配置されているサーボ制御ユニット６４へ対応する制御信号を供給し、フォーカシングレンズ３２を移動させるための対応するフォーカシング駆動部を駆動する。この駆動部は図には示していない。
【０１４７】
装置制御コンピュータ５１は、更に、上述した光学的下げ振り２８及び傾斜センサー２９へ接続されている。
【０１４８】
本発明に基づく第一好適実施例に基づく処理ユニットを表わす制御パネル２１は、オペレータとビデオタキオメーターとの間の通信を行い且つ入力用のキーボード５２、例えばＬＣＤ等のカメラ１８又は１９の夫々の１つによりキャプチャされたイメージ及びデータの出力のためのディスプレイユニット５３、ポインティング装置１１４としてのマウス及びディスプレイユニット５３とポインティング装置１１４とキーボード５２とが接続されているコンピュータ５４が設けられている。
【０１４９】
制御パネル２１はアリダード１２内に配置されている装置制御コンピュータ５１及び電源ユニット４５へ解除可能な接続部５５を介して接続されている。制御パネル２１は着脱自在であるので、それはそれ自身のバッテリを装備することが可能であり、そのことは、制御パネル２１がアリダード１２から取り外された場合であってもコンピュータ５４が継続して動作することを確保する。
【０１５０】
コンピュータ５４は揮発性及び非揮発性セクションを具備するメモリ１１２を有している。非揮発性セクションはキャリブレーションデータ及びコンピュータプログラムの命令を格納している。コンピュータ５４は、更に、該命令に応答して後述する本発明の第一好適実施例に基づく方法を実施するためのプロセッサ１１３を有している。コンピュータ５４は、又、それ自身のプログラム及びデータメモリによって多数の測地計算を実施することが可能である。
【０１５１】
コンピュータ５４は接続部５５を介して装置制御コンピュータ５１へ接続されており、従ってコマンド及びデータは装置制御コンピュータ５１へ転送することが可能であり、且つデータ、特にイメージデータ及び角度データをコンピュータ５４へ送ることが可能である。
【０１５２】
プロセッサ１１３はメモリ１１２及びディスプレイユニット５３に対するハードウエアとソフトウエアとを有するインターフェース１１６へ接続されている。
【０１５３】
更に、プロセッサ１１３は対応するインターフェース１１５を介してポインティング装置１１４へ接続されている。メモリ１１２内の命令は、ディスプレイ５３を制御し且つマウス及びキーボード５２からの入力を読取るための命令を有しており、従ってグラフィカルユーザインターフェースが形成される。
【０１５４】
該コンピュータプログラムは更なるプログラムモジュール、即ち命令を有しており、それは、プロセッサ１１３がオブジェクト点の方向を計算するためにプロセッサ１１３が実行することが可能であり、該オブジェクト点の画像はイメージセンサー３３上のオブジェクト点のイメージの位置の関数としてテレカメラ１９によりキャプチャされたものであり且つ水平及び垂直角度はメモリ１１２内に格納されているキャリブレーションデータを使用して水平及び垂直円２４及び２６から読取られる。その目的のため及び逆計算のために、ビデオタキオメーター１１の特性によって与えられるモデルパラメータを有するモデルが使用される。
【０１５５】
制御パネル２１は本発明の第一好適実施例に基づく処理ユニットを表わしている。
【０１５６】
これらの計算の高精度を達成するために、該モデルパラメータは特定のビデオタキオメーター１１に対して決定される。以下においてはキャリブレーションデータとも呼ばれるモデルパラメータの値を決定するために、ビデオタキオメーターのキャリブレーションが実施される。このタイプのキャリブレーションは幾つかの理由により実施される。導入部において説明したように、タキオメーターの軸は理想的には垂直及び水平であるべきである。然しながら、実際には、理想的なタキオメーターに対する上述した条件は満足されることはない。そうではなく、測定精度は夫々１１及び１３の装置に対して簡単化した態様で図６Ａ乃至６Ｃ及び３において例示したような異なるタイプのエラーによって減少される場合がある。
【０１５７】
第一のエラーは垂直軸２のオリエンテーションに関するものである。それは地面に対して完全に垂直であるべきであり、即ち重力の方向に沿って指向すべきであるが、実際には、そうでない場合がある。このエラーは機械自身によってもたらされるものではなく、従って測量装置の適切なオリエンテーションによってのみ開示することが可能なものである。第二のエラーとして、視準エラー即ちコリメーションエラーが発生する場合があり、それは正しい角度からの視準軸７及び傾斜用軸４の間の角度ｇの逸れである（図６Ａ参照）。第三のエラーは所謂チルト用軸エラーであり（図６Ｂ参照）、それは正しい角度からのチルト用軸と垂直軸との間の角度の逸れである。最後に、所謂高さ指数エラーｚ０が発生する場合があり、それは視準軸と垂直軸との間の真の角度と垂直円上で読取られた対応する角度との間の逸れである（図６Ｃ参照）。これらの最後の３つのエラーは測量装置のトレランスにより発生される。正確な測定値をあたえることが可能であるためには、測量装置はキャリブレーションすることが必要であり、即ち水平円及び垂直円上で読取られる角度と対応する真の角度との間の関係が確立されねばならない。
【０１５８】
ビデオタキオメーターは、例えば、望遠鏡全体又は望遠鏡の接眼レンズのみを置き換えるか又は望遠鏡に付加して設けることが可能なカメラを有しているという点において従来のタキオメーターと異なっている。図２に模式的に示したように、測定されるべき点Ｐはイメージセンサー１０上のある位置の上に結像され、該イメージセンサーは検知器要素１０′からなる矩形状のアレイを有しており、該アレイ上の形成された画像に応答して画像のピクセルを表わすピクセルデータを生成する。該イメージセンサー上のポイント即ち点の画像の位置から測量装置からその点への方向を決定するために、該方向は真の垂直角度及び水平角度により定義されるものであり、画像センサー上の位置と空間内の対応する方向との間の関係を知ることが必要である。
【０１５９】
理想的なカメラの光軸は画像センサーの面に対して垂直であるべきであり且つ光学系は収差又は歪みのないものとすべきである。更に、該光軸はカメラの基準軸と平行であるべきである。
【０１６０】
然しながら、実際のカメラはこれらの理想的な特性を有するものではない。従って、キャリブレーション、即ち空間内の方向と画像センサー上のこれらの方向の画像の対応する位置との間のマッピングが実施される。
【０１６１】
図７に示した如く、ビデオタキオメーター１１はデータ処理システム６５及び伸縮可能なコリメーター６６を使用する測量装置をキャリブレーションする方法によりキャリブレーションすることが可能である。測量装置のキャリブレーション方法は係属中の特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１４３６５において開示されており、その内容を引用によりここに包含させる。その他のキャリブレーション方法を使用することも可能である。
【０１６２】
キャリブレーションセットアップを図７に模式的に示してある。
【０１６３】
データ処理システム６５はプロセッサ６７、プロセッサ６７により実行されるべきプログラム及び永久的及び一次的なデータを格納するメモリ６８、及びキャリブレーションに使用するためのデータを読取り且つキャリブレーションされるべき測量装置、即ちビデオタキオメーター１１へコマンドを送るためのインターフェース６９を有している。この例においては、インターフェース６９はＲＳ２３２インターフェースである。データ処理システム６５は、更に、キャリブレーション用のコンピュータプログラムが格納されているＣＤ７１の形態における格納媒体からキャリブレーション用のコンピュータプログラムを読取るためにこの場合にはＣＤ−ＲＯＭドライブ７０である格納媒体用の読取器を有している。コンピュータプログラムがＣＤ−ＲＯＭドライブ７０によってＣＤ７１から読取られ且つメモリ６８内に格納されると、それはデータ処理システムにより実行されるべきキャリブレーション方法のステップを実施するためにプロセッサ６７により実行することが可能である。
【０１６４】
データ処理システム６５は、更に、この例においては適宜のケーブルである接続部７２及びインターフェース６９を介してビデオタキオメーター１１へ接続されている。
【０１６５】
データ処理システム６５はコマンドを出力するために別の出力インターフェース８５を介してコリメーター６６へ接続されている。
【０１６６】
伸縮自在なコリメーター６６（図８参照）は仮想キャリブレーション点を発生すべく作用する。より詳細に図８に示してあるコリメーター６６は、案内管要素７３及び被案内管要素７４を有している。被案内管要素７４は、案内管要素７３により案内されたままで案内管要素７３内を摺動可能である。
【０１６７】
案内管要素７３は図には示していない装着手段によって地面に対して固定した位置に装着することが可能である。被案内管要素７４は出力インターフェース８５へ接続されており且つデータ処理システム６５により制御される例えばステップモータ等の電気的駆動部８４によって案内管要素７３と相対的に制御可能に摺動させることが可能である。
【０１６８】
案内管要素７３に対する被案内管要素７４の位置は電気的駆動部８４の位置によって完全に決定され、従って測定することは必要ではない。
【０１６９】
被案内管要素７４内に配置されている照明装置７６がスリガラススクリーン７７を照明する。照明されたスリガラススクリーン７７は第一クロスヘア即ち十字線７８を照明する。
【０１７０】
照明装置７６により射出された光の光路内に配置されているビームスプリッター７９が第一クロスヘア７８を通過した光を案内管要素７３内に装着されている対物レンズ８０へ向け直す。対物レンズ８０はクロスヘア７８を対物レンズ８０と第一クロスヘア７８との間の距離により決定される距離に実際の又は仮想の画像として結像させる。キャリブレーション目的のために、第一クロスヘア７８は対物レンズ８０とその対物レンズ側焦点との間に位置決めされる。従って、クロスヘア７８は仮想キャリブレーション点を発生するために使用することが可能なフローティングマークを表わす。
【０１７１】
第二クロスヘア８１がビームスプリッター７９を超えた対物レンズ８０の光軸上に配置されており且つ接眼レンズ８２によって観察することが可能である。
【０１７２】
更に、メモリ６８内に格納されているコンピュータプログラムはプログラムコードを包含しており、それは、プロセッサ６７上で稼動されると、プロセッサ６７をして出力インターフェース８５を介して制御コマンドを駆動部８４へ発行させてクロスヘア７８を所定の位置へ移動させ且つ後述するように仮想キャリブレーション点の対応する仮想距離を計算する。
【０１７３】
テレカメラ１９がアクティブであるビデオタキオメーター１１のキャリブレーションの場合には、キャリブレーションのために調節すべきモデルパラメータを包含するモデルが使用される。モデルパラメータを包含しているこのモデルは、又、更に後述するようにイメージセンサーによりキャプチャされた画像の処理を行うための基礎を形成する。このモデルは２つのサブモデルを有している。
【０１７４】
第一サブモデルはベース要素１３に固定されている座標系内の座標のテレカメラ１９であるカメラに固定されているカメラ座標系へ変換するためのモデルであり、それはパラメータとして該装置に設定された水平角度及び垂直角度を包含しており且つ導入部において説明したような軸エラー、即ちチルト用軸エラー及び何等かの形態のコリメーションエラー及び垂直指数エラーに関するパラメータを包含している。
【０１７５】
第二サブモデルはカメラモデルであり、それはカメラによるオブジェクト点のカメラのイメージセンサー上へのイメージング即ち結像を表わしている。この実施例においては、ピンホールモデルが使用される。
【０１７６】
該モデルにおいて、基本的に２つの座標系が使用される。第一座標系は装置座標系と呼ばれるものであり、それはベース要素１３に関して固定されている（図３参照）。それはカーテシアン座標系であり、その原点は垂直軸１５とチルト用軸２０との交点にあり且つＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交している。これらの軸が交差しない場合には、これらの軸の最も近付いた点が該座標系の原点として使用される。Ｘ軸及びＹ軸は垂直軸１５に対して直交しており従って垂直軸１５が地面に対して垂直である場合には水平である。この座標系においては、点Ｐはカーテシアン座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を有している。
【０１７７】
２番目に、カメラ座標系が使用され、それはカメラ１９に関して固定されている。それはｘ軸、ｙ軸、ｚ軸により定義され、これら３つの軸全ては互いに直交している。点Ｐの位置はカメラ座標系内の座標（ｘ，ｙ，ｚ）により記述することが可能である。
【０１７８】
以下において、装置座標系における座標は常に大文字で示してあり、一方カメラ系内の座標は常に小文字で示してある。
【０１７９】
第一に、カメラモデルを図９を参照してより詳細に説明する。
【０１８０】
カメラモデルとして使用されるピンホールモデルは、イメージセンサー上にカメラにより結像される点Ｐがイメージセンサー３３と関連しており且つ特に同一の面内にある場合がある画像面ＩＰ上への投影中心Ｏを介してこの点の投影により記述することが可能であるということを仮定している。
【０１８１】
従って、このピンホールモデルは画像面ＩＰ及び画像面と相対的な投影中心Ｏの位置により決定される。投影中心と相対的な投影中心の位置が結像光学系、即ちカメラ光学系、ここでは対物レンズ３１及びフォーカシングレンズ３２によって決定されるので、その位置は該カメラの光学的特性、特に、該カメラの結像特性を表わしている。画像面へのオブジェクト点Ｐの結像は投影中心Ｏを介しての該オブジェクト点の画像面への投影により表わされる（図９参照）。該画像面は基本的にはイメージセンサーの面であると仮定され、従ってカメラ座標系のｘ軸及びｙ軸は画像面に対して平行である。矩形状カメラ座標系のｚ軸は画像面と直交する投影中心を貫通する線である。画像は常に画像面内にあるので、その位置はｘ及びｙ座標によってのみ特性付けることが可能である。
【０１８２】
（ｘ，ｙ，ｚ）がカメラ座標系内の点Ｐの座標であり且つｘ０，ｙ０，ｚ０がカメラ座標系内の投影中心座標であるとする。従って、投影中心Ｏを介して画像面ＩＰに直交な線の貫通点Ｈｐ、即ちｚ軸は、ｘ−ｙ面内において座標ｘ０及びｙ０を有している。更に、（ｘ′，ｙ′，ｚ′）は画像面内にカメラにより発生された点Ｐの画像Ｐ′の座標を示している。カメラ光学系が歪みを発生するものでない場合には、簡単な幾何学的議論によって以下の関係が得られる（図９参照）。
【０１８３】
【数１】
【０１８４】
尚、ｃｋは投影中心と画像面との間の距離を表わす所謂カメラ定数である。従って、ｚ′＝ｃｋが成立する。
【０１８５】
カメラ光学系は画像内に歪みを形成する場合があり、その歪みはカメラ光学系において使用されるレンズの不完全性及び／又はそれらのアライメントに起因するものである。一次半径方向歪みを考慮するために、別のパラメータνを導入する。歪みにより発生される画像の位置における相対的変化は定数ｖと貫通点ＨＰから画像の半径距離の平方との積としてモデル化される。点（ｘ，ｙ，ｚ）の画像が歪みなしで画像面内の（ｘ′，ｙ′）に対応する場合には、貫通点ＨＰから画像点の平方した半径方向距離は（ｘ′−ｘ０）２＋（ｙ′−ｙ０）２である。従って、歪み補正Δｘ′及びΔｙ′が加えられ（図９参照）、その結果次式の如くになる。
【０１８６】
【数２】
【０１８７】
及び、ｖはカメラの光学系の上述した一次半径方向歪みを表わすカメラモデルパラメータである。
【０１８８】
これらの式はカメラ座標系内においてのみ有効である。オブジェクト点の座標が装置座標系内において表現されるべきである場合には、これらの座標系の間の変換が行われる。これは座標の変換用サブモデルである。
【０１８９】
通常、該変換は、座標系軸周りの３つの回転のシーケンス及び空間内のトランスレーションベクトルによって表わすことが可能である。従って、カメラ座標系内の点Ｐの座標ｐｔ＝（ｘ，ｙ，ｚ）は次式により装置座標系内の座標Ｐｔ＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へ変換される。
【０１９０】
【数３】
【０１９１】
尚、Ｔはトランスレーションベクトルであり且つＲ−１は回転行列の積Ｒの逆数である。キャリブレーション期間中に投影中心の位置及びイメージプレーン即ち画像面の位置及びオリエンテーションは調節されるので、カメラ座標系の原点は投影中心に選択することが可能であり、その結果次式が得られる。
【０１９２】
【数４】
【０１９３】
この関係をｘ′及びｙ′に対する式に挿入すると所謂共線条件式が次式の如くに得られる。
【０１９４】
【数５】
【０１９５】
尚、ｒｉｊ，ｉ，ｊ＝１，．．．，３はＲの行列要素であり且つ装置座標系における投影中心Ｏの座標は（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）である。
【０１９６】
カメラ座標系の原点は投影中心に選択されており且つｚ軸は画像面に対して直交であると仮定されているので、ＣＣＤセンサーのマトリクス即ち行列の行及び列に沿って指向されているｘ″軸及びｙ″軸を有しているイメージセンサー座標系内のイメージセンサー上で読取られる画像位置（ｘ″，ｙ″）はｘ′＝ｘ″−ｘｓ″及びｙ′＝ｙ″−ｙｓ″により与えられるカメラ座標系内の画像位置に対応しており、（ｘｓ″，ｙｓ″）はイメージセンサーにより測定される画像面とｚ軸との交差位置の座標であり、即ちその位置はイメージセンサー上の対応するピクセルの位置である。従って、上述した式において、ｘ′及びｙ′はｘ″−ｘｓ及びｙ″−ｙｓで置換される。
【０１９７】
要約すると、カメラモデルのパラメータは貫通点の座標ｘｓ，ｙｓであり、カメラ定数及びパラメータｖはカメラ光学系の歪み特性を表わしている。カメラ座標系の定義によりｘ０＝ｙ０＝０が成立する。
【０１９８】
カメラ座標系と装置座標系との間の変換は、種々の態様で派生させることが可能であり、例えば、以下に説明するように装置座標系と一致するオリエンテーションから開始してカメラ座標系の逐次的な回転を実施することにより派生させることが可能である。
【０１９９】
図１０は、座標軸ｘ，ｙ，ｚを有するカメラ座標系と、座標ｘ″，ｙ″及び座標（ｘｓ″，ｙｓ″，ｃｋ）の原点を有する画像座標系を示しており、尚ｘ″軸及びｙ″軸はｘ軸及びｙ軸と平行であり、且つそれらの装置座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との関係が示されている。図１０において、装置座標系の原点は理論的なチルト用軸と垂直軸と視準軸との交点に存在している（即ち、装置中心即ちタキオメーター中心にある）。これらの理論的な軸に対し、上述した条件が満足され、理論的垂直軸１５は地面に対して垂直であると仮定され、理論的チルト用軸２０′と理論的垂直軸１５との間の角度及び理論的視準軸８３と理論的チルト用軸２０′との間の角度は直角であると仮定される。３つの軸全てが１つの点で交差し、それは装置座標系の原点である。更に仮定されることは、実際の垂直軸が理論的垂直軸であるということである。装置座標系のＺ軸は装置の垂直軸と一致し且つＹ軸は水平円２４上にマーク付けされているゼロ方向と一致する。
【０２００】
カメラ座標系の原点は投影中心Ｏである。然しながら、図１０においては、説明の便宜上、その原点は画像面へシフトして示されている。主要な点ＨＰ、即ち投影中心を貫通し且つ画像面ＩＰに対して直交な線の貫通点は画像面内の画像座標系において座標ｘｓ″及びｙｓ″を有している。
【０２０１】
図１０乃至１２に示したように、実際のチルト用軸２０は角度ｉだけ理論的チルト用軸２０′から逸れる場合があり、それは実際のチルト用軸２０と垂直軸１５との間の角度の直角からの逸れである。従って、角度ｉはチルト用軸エラーを表わしている。
【０２０２】
更に、理論的視準軸８３は投影中心Ｏを介して走行することは必要ではない。この逸れは２つの角度ｃ０及びｚ０により表わすことが可能である。角度ｃ０は、理論的チルト用軸２０′と理論的視準軸８３によって与えられる面内において、理論的チルト用軸２０′と投影中心Ｏ及び理論的視準軸８３と理論的チルト用軸２０′との交点を通過する線との間の角度として定義される。角度ｚ０は垂直軸１５と理論的視準軸８３とによって与えられる面内において、理論的視準軸８３と投影中心Ｏ及び理論的視準軸８３と理論的チルト用軸２０′との交点を通過する線との間の角度として定義される。
【０２０３】
カメラレンズのレンズマウンティングによって定義される望遠鏡軸１１０の理論的視準軸８３からの逸れは、望遠鏡軸１１０と理論的視準軸８３との間の角度ｃＦによって定義される。
【０２０４】
カメラ座標系は、又、ビデオタキオメーター１１の方向及びどのようなエラーとも独立的であると仮定されるω、φ、κによって装置座標系の軸周りに回転させることが可能である。
【０２０５】
上述した逸れは水平円２４及び垂直円２６から読取られるように夫々の角度からの実際又は真の水平及び垂直角度の逸れを発生させる。
【０２０６】
カメラ座標系の実際の又は実効的なチルト角度は次式により与えられる。
【０２０７】
Ｖ０＝Ｖｍ＋ｚ０
これは図１０及び１２から決定することが可能である。その中で、Ｖｍは垂直円２６から読取られた垂直角度を示している。
【０２０８】
角度ｃ０ｃＦは次式の如くコリメーションエラーとして夫々投影中心及び実際の水平角度球座標上において同一の影響を有している。
【０２０９】
【数６】
【０２１０】
角度ｉはｉｃｏｔ（Ｖ０）の水平角度における逸れを発生させる。
【０２１１】
それにより垂直軸周りにカメラ座標系が回転される実効水平角度Ｈｚｅｆｆは次式の如くである。
【０２１２】
【数７】
【０２１３】
尚、Ｈｚｍは水平円２４から読取った水平角度を示している。
【０２１４】
これらの式の詳細な導出はＤｅｕｍｌｉｃｈ， Ｆ．， Ｓｔａｉｇｅｒ， Ｒ．、「
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｎｋｕｎｄｅ ｄｅｒ Ｖｅｒｍｅｓｓｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ」、ハイデルベルグ、ドイツ、第９版、２０６−２０８頁において見出すことが可能である。
【０２１５】
回転行列Ｒ−１は、装置座標系と一致するオリエンテーションにおいて開始してカメラ座標系の以下のような回転のシーケンスを考慮することにより得ることが可能である。
【０２１６】
第一に、カメラ座標系を実効水平角度Ｈｚｅｆｆだけ垂直軸周りに回転させる。回転された座標系における対応する座標は回転行列により得ることが可能である。
【０２１７】
【数８】
【０２１８】
チルト用軸エラーは角度ｉだけ変換された、即ち回転されたカメラ座標系のｙ軸周りの回転により説明される。
【０２１９】
対応する座標変換は次の回転行列により与えられる。
【０２２０】
【数９】
【０２２１】
二度回転されたカメラ座標系を、更に、実効垂直角度Ｖ０だけ二度回転されたカメラ座標系のｘ軸周りに回転させる。測地においては垂直角度が天頂から測定されることを考慮すると、この座標変換用の対応する回転行列は次式の如くになる。
【０２２２】
【数１０】
【０２２３】
４番目のステップにおいて、これまで回転されて来たカメラ座標系を、更に、現在のｙ軸周りに角度ｃＦだけ回転させる。対応する座標変換は次式の回転行列によって書くことが可能である。
【０２２４】
【数１１】
【０２２５】
最後に、最後の回転により得られたカメラ座標系を角度ωだけｘ軸周りに回転させ、角度φだけｙ軸周りに回転させ、且つ角度κだけｚ軸周りに回転させる。対応する回転行列は次式の如くである。
【０２２６】
【数１２】
【０２２７】
従って、行列要素ｒｉｊ，ｉ，ｊ＝１，．．．，３を有する完全な回転行列は次式の如くである。
【０２２８】
【数１３】
【０２２９】
図１０から、装置座標系内の投影中心Ｏの座標は次式の如くに書くことが可能である。
【０２３０】
【数１４】
【０２３１】
尚、Ｓ０は装置座標系の原点からの投影中心の距離を示している。
【０２３２】
従って、完全な変換は回転行列Ｒ及び投影中心の位置によって与えられる。この変化において使用されている変換パラメータ、即ちその変換をパラメータ化している変換パラメータはｉ，ｃ０，ｃＦ，ｚ０，Ｓ０，ω，φ，κである。該変換は、又、水平円上で読取られるような水平及び垂直角度Ｈｚｍ及びＶｍに依存する。
【０２３３】
共線条件式及び座標変換を使用して、球座標Ｈｚ、Ｖ、Ｓ、従って装置座標系におけるカーテシアン座標（Ｓｃｏｓ（Ｈｚ）ｓｉｎ（Ｖ），Ｓｓｉｎ（Ｈｚ）ｓｉｎ（Ｖ），Ｓｃｏｓ（Ｖ））を有しており、且つカメラモデルパラメータ及び以下の変換パラメータを使用して水平及び垂直角度Ｈｚｍ及びＶｍにおいて結像されるオブジェクト点の画像の位置ｘ″及びｙ″を計算することが可能である。
【０２３４】
【数１５】
【０２３５】
上の式は簡単化のために次のように書くことが可能である。
【０２３６】
【数１６】
【０２３７】
実際に、イメージセンサー３３の検知器要素の各々は該アレイ内において固定したロケーションを有しており、従ってイメージセンサー座標系内において対応する固定した座標を有している。従って、測定された座標は離散的な値を有することが可能であるに過ぎない。検知器要素の各々は結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わす１個のピクセルのデータを発生する。この例においては、ＲＧＢチャンネルを具備する検知器要素からなるアレイを使用しており、従ってピクセルデータは各チャンネルに対して対応する強度データを有している。
【０２３８】
キャリブレーション方法を図１３を参照して説明する。
【０２３９】
最初に、ユーザがビデオタキオメーター１１をコリメーター６６と相対的に所定の、例えばマークを付けた位置に設置し、その場合に、クロスヘア７８の仮想画像をイメージセンサー３３へ結像させることが可能である。その位置はコリメーターの及びカメラの特性に依存して決定され且つ仮想キャリブレーション点がクロスヘア７８を移動させることにより与えることが可能であるように選択される。更に、ビデオタキオメーター１１はその垂直軸を地球に対し垂直に、即ち地球の重力に対して平行な方向に配向される。
【０２４０】
この方法は３つの主要なセクションＳ１乃至Ｓ４へ分割細分化することが可能である。データ処理システム６５、即ちプロセッサ６７が自動的にセクションＳＣ１乃至ＳＣ３の全てのステップを実施し、コリメーター電気的駆動部８４及び測量装置１１へコマンドを発行し、必要である場合には、測量装置１１から画像位置データ及び対応するオリエンテーションデータを受取り、且つ後述する計算を実施する。キャリブレーションのために使用されるこの方法はデータ処理システム６５において実行されるコンピュータプログラムのプログラムコードの形態で設けられている。
【０２４１】
第一セクションＳＣ１において、キャリブレーション用の測定されたデータがコリメーター６６、データ処理システム６５及びビデオタキオメーター１１によって得られる。
【０２４２】
コリメーター６６によって、幾つかの仮想キャリブレーション点Ｐｉ，尚ｉ＝１，．．．，ＮでありＮは正の整数である、が与えられる。これらの仮想キャリブレーション点に対する距離データが電気的駆動部の位置又はメモリ６８内の対応するデータ、即ち光路に沿ってのクロスヘア７８と対物レンズ８０との間の距離、及び対物レンズ８０とビデオタキオメーター１１との間の既知の距離によって与えられる。更に、各キャリブレーション点に対して、キャリブレーション点の画像が異なる位置に発生され且つ該イメージセンサー及びイメージセンサー上の画像の位置を表わす対応する画像位置データ及び対応する水平角度及び垂直角度を表わすオリエンテーションデータがビデオタキオメーター１１の両方の面内において得られる。
【０２４３】
第二セクションＳＣ２において、装置座標系内のキャリブレーション点と関連している方向を表わすデータ及びモデルパラメータに対する値が最小二乗推定方法によって推定される。このセクションにおける全てのステップもデータ処理システム６５内のコンピュータプログラムによって実施される。
【０２４４】
第三セクションＳＣ３においては、得られたモデルパラメータを、測量装置、即ちビデオタキオメーター１１内にキャリブレーションデータとして格納し、それは、イメージセンサー上の与えられた位置に対して、装置座標系において、且つ、イメージセンサー３３上に結像された点のビデオタキオメーターからの距離が既知である場合には、対応するカーテシアン座標における対応する方向を計算するために使用される。
【０２４５】
データ処理システム６５上で、キャリブレーション用のコンピュータプログラムが開始され、且つ最初に図には示していないディスプレイ及びキーボードを介して正の整数Ｎを入力することを必要とする。整数Ｎを入力した後に、該プログラムは第一キャリブレーション点と関連している距離データの入力を要求する。これらのデータの入力の後に、プロセッサ６７は該データを該データ処理システムのメモリ６８内に格納する。
【０２４６】
セクションＳＣ１において、各測定された点に対して、即ちＮ回以下のステップが実行される。
【０２４７】
最初に、対物レンズ８０に関してその位置を変化させることによりコリメーター６６内のクロスヘア７８の仮想画像を発生させることにより新たなキャリブレーション点が与えられる。その目的のために、プロセッサ６７は電気的駆動部８４を制御して対物レンズ８０の焦点と対物レンズ８０との間で距離ΔＦだけクロスヘア７８を移動させる。
【０２４８】
次いで、測量装置、即ちビデオタキオメーター１１と仮想キャリブレーション点との間の距離Ｄが得られる。図１４はこの計算を示している。この図において、第一クロスヘア７８が簡単化のために対物レンズ８０の光軸上に示されている。距離Ｄを計算するために、対物レンズ８０、より精密にはビデオタキオメーター側上の対物レンズ８０の主面Ｈからのクロスヘア７８の仮想画像の距離ｓが対物レンズ８０の焦点距離及び対物レンズ８０の焦点からのクロスヘア７８の距離Δｆから次のように計算される。
【０２４９】
【数１７】
【０２５０】
次いで、仮想画像距離ｓを対物レンズ８０、即ち上述した主面Ｈと測量装置、即ちビデオタキオメーター１１の垂直軸との間の距離ＳＴｈ／Ｈへ加算される。
【０２５１】
次いで、与えられたキャリブレーション点に対して、異なる画像がイメージセンサー３３上に発生され且つ対応する画像位置データ及びオリエンテーションデータが得られ且つデータ処理システム６５内に格納される。
【０２５２】
キャリブレーションのために必要とされるキャリブレーション点の画像の発生及びデータの発生は以下の如くである。
【０２５３】
第一発生ステップは第一キャリブレーション点に対して行われる。次続のキャリブレーション点に対して、この発生ステップは、少なくとも、コリメーターがキャリブレーション点を与えるために使用されており且つ測量装置即ちビデオタキオメーター１１と相対的なコリメーターのオリエンテーションが、望遠鏡ユニット１６、即ちカメラ１９の再オリエンテーションを除いて、不変のままである場合には、必要である場合に行うことが必要であるに過ぎない。この発生ステップにおいて、カメラ１９は発生されたキャリブレーション点に対して指向される。この実施例においては、キャリブレーション点の画像がイメージセンサー３３上に表われれば充分である。
【０２５４】
更に、カメラを第一面とさせ、そのことは、カメラ１９の垂直角度が０ゴンと２００ゴンとの間にあることを意味し、尚０ゴン（ｇｏｎ）は垂直円２６により決定される天頂である。
【０２５５】
次に、第二発生ステップにおいて、カメラ１９が回転され且つチルトされてイメージセンサー３３上のキャリブレーション点の画像をイメージセンサー３３上の所定の開始位置へ移動させる。好適には、その開始位置は画像センサー３３の角部のうちの１つ近くに位置されている。この目的のために、データ処理システム６５内に格納されているコンピュータプログラムは、イメージセンサー３３によりキャプチャされた画像のような画像におけるオブジェクト認識用のプログラムモジュールを有している。データ処理システム６５のメモリ６８内において、クロスヘア７８を表わすテンプレートが格納されている。既知のオブジェクト認識技術、例えばテンプレートマッチングアルゴリズムを使用することにより、キャプチャされた画像、即ちイメージセンサー３３上のキャリブレーション点の画像の位置が得られる。コンピュータプログラムは、キャリブレーション点の画像を開始位置近くへ移動させるためにカメラ１９を垂直軸１５周りに与えられたインクリメントだけ回転させ及び／又はチルト用軸２０周りにチルトさせるべきであるか否かを計算する。次いでそれは測量装置に対して対応するコマンドを発行し、その場合に装置制御コンピュータ５１は対応するコマンドを受取り且つカメラ１９を駆動部２２及び／又は２３によって夫々の角度だけ移動させる。次いで、キャリブレーション点の画像が開始位置に到達するまで新たな画像がキャプチャされ且つ該プロセスが繰り返される。それにより、キャリブレーション点の画像が開始位置に近付くに従い角度インクリメントの寸法を減少させることが可能である。
【０２５６】
第三発生ステップにおいて、該プログラムはキャリブレーション点の画像のターゲット位置としてイメージセンサーをカバーするマトリクス即ち行列のセル内のランダムな位置を計算する。その目的のために、該イメージセンサーは所定の正の整数Ｌ及びＭでＬ×Ｍ行列に分割されており且つ該セルの幾何学的中心が計算される。図１５において、セル８８はイメージセンサー３３をカバーする矩形状のアレイに配列されている。これらのセルの幾何学的中心は×印で示されている。幾何学的中心の各々に対して且つ該行列内の各方向に対して、擬似ランダム数発生器を使用してランダム数が決定され、そのランダム数の大きさは対応する方向におけるセルの寸法の半分未満であり且つ夫々の方向における幾何学的中心の座標へ加算される。その結果得られる該セルの各々におけるランダム位置が白色の○印で図１５において示されている。このランダム数の使用はイメージセンサーにおける欠陥性の光検知要素の影響を著しく減少させる。何故ならば、画像位置が常に欠陥性ピクセル上にあることを回避することが可能だからである。これらの位置はデータ処理システム６５のメモリ６８内に格納される。
【０２５７】
第四発生ステップにおいて、望遠鏡ユニット１６、従ってカメラ１９が回転され且つチルトされてイメージセンサー３３上のキャリブレーション点の画像をターゲット位置へ移動させる。その目的のために、第二発生ステップにおけるものと同一のアルゴリズムを使用することが可能である。キャリブレーション点の画像がターゲット位置に到達すると、画像位置データ、即ち画像面内の画像の座標ｘ″及びｙ″が格納され且つオリエンテーションデータ、即ち水平円及び垂直円により夫々決定される水平角度Ｈｚｍ及び垂直角度Ｖｍがデータ処理システム６５から測量装置へ送られる対応するコマンドに応答して測量装置から読み取られる。
【０２５８】
画像位置データ及びオリエンテーションデータが各ターゲット位置に対して格納された後に、第五発生ステップにおいて、カメラ１９は第二面内のキャリブレーション点へ指向され、即ち垂直円によって決定される垂直角度は２００及び４００ゴンの間である。該キャリブレーション点の画像が該第二面内にあるイメージセンサー３３上に表われることを確保するために、カメラは、好適には、垂直軸１５周りに２００ゴンだけ回転され次いで４００ゴン−第四発生ステップにおける最後のターゲット位置に対して得られた垂直角度だけチルトさせる。
【０２５９】
以下の２つの発生ステップは第三及び第四ステップに対応しており、その唯一の差異はカメラ１９が第二面内にあるということである。
【０２６０】
セクションＳＣ２のステップはコンピュータプログラムによって実行される。各キャリブレーション点Ｐｉ，ｉ＝１，．．．，Ｎに対して、Ｑ個の画像ｊ，ｊ＝１，．．．，Ｑ、尚Ｑは正の整数、が発生され且つ対応する画像位置及びオリエンテーションデータがこれらのデータを読取ることが得られると、モデルパラメータが調節され、従ってモデルパラメータ、装置座標系におけるキャリブレーション点の方向、及び夫々のオリエンテーションデータの関数としてキャリブレーション点の画像の位置を予測するモデルは、測定された画像位置データを当て嵌める。この推定方法、即ち最小二乗による古典的な調節方法と均等な最小二乗推定は、全てのキャリブレーション点ｉ及び該キャリブレーション点の全ての画像ｊにわたっての次式の和により与えられる誤差関数Ｅ（ｉ，ｃ０，ｃＦ，ｚ０，ω，φ，κ；Ｓ０，ｃｋ，ｘｓ，ｙｓ，ｖ；｛Ｓｌ，｛ｘｌｊ″，ｙｌｊ″，Ｖｍｌｊ，Ｈｚｍｌｊ｝｝）に基づいている。
【０２６１】
【数１８】
【０２６２】
ここで、Ｓｌ，｛ｘｌｊ″，ｙｌｊ″，Ｖｍｌｊ，Ｈｚｍｌｊ｝はキャリブレーション点ｌに対する距離及び該キャリブレーション点の全ての画像に対するデータセットｊ＝１，．．．，Ｑを示しており、画像ｊに対するデータセットは画像位置データｘｌｊ″，ｙｌｊ″及び垂直及び水平角度Ｖｍｌｊ，Ｈｚｍｌｊセットを有している。
【０２６３】
誤差関数Ｅは、Ｂｅｎｎｉｎｇ， Ｗｉｌｈｅｌｍ「Ｓｔａｔｉｓｔｉｋ ｉｎ Ｇｅｏｄａｓｉｅ， Ｇｅｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｕｎｄ Ｂａｕｗｅｓｅｎ」、ハイデルベルグ、ドイツ、２００２、ＩＳＢＮ ３−８７９０７−３８３−Ｘ、１４０頁に記載されているようなガウス・ニュートンアルゴリズム等の適宜の最小化手順を使用して最小化される。
【０２６４】
セクションＳＣ３において、コンピュータプログラムにより得られたモデルデータが制御パネル、即ち処理ユニットのメモリ内にキャリブレーションデータとして格納される。その目的のために、データ処理システム６５はこれらのデータをインターフェース６９及び接続部７２を介して測量装置、即ちビデオタキオメーター１１へ送り、該ビデオタキオメーターはこれらのデータをコンピュータ５４のメモリ１１２の非揮発性メモリ部分内に格納する。
【０２６５】
本方法の性能は、以下の例により例示することが可能である。この例においては、上述した方法の変形例が使用されるが、その場合に、各角度結合に対して１つを超える測定が行われる。角度測定精度１″を有する装置に組込まれている固定焦点が１００ｍで焦点距離が３００ｍｍを有するカメラをキャリブレーションするためには、例えば２０ｍ、８０ｍ、５００ｍの距離における３つのキャリブレーション点及び、例えば、８×６個の位置のグリッド内に配置されている望遠鏡位置当たり全部で４８個の角度の組合わせを使用することが可能である。ランダムな逸れが０．０５ピクセルを超えるものではない角度組み合わせ当たり３０個の測定値がとられ且つ対応するデータが使用される場合には、その装置を垂直方向及び水平方向において約１″の方向測定精度でキャリブレーションすることが可能である。従って、本方法は、又、比較的大きな焦点距離を有するカメラのキャリブレーションに適している。
【０２６６】
該モデルを使用して、イメージセンサー上のオブジェクト点の画像の画像位置データから、装置座標系に関するオブジェクト点の方向を計算することが可能である（図１６参照）。式（２）を使用して、
【０２６７】
【数１９】
【０２６８】
尚、
【０２６９】
【数１９ａ】
【０２７０】
は装置座標系の原点から投影中心Ｏへのベクトルを示しており、結像されたオブジェクト点Ｔに対応する測定された画像位置データｘＰ′，ｙＰ′を該装置、即ちビデオタキオメーター１１の座標系へ変換することが可能である。ＰＴ′は測定した画像位置に対応する方向を表わす装置座標系におけるベクトルである。投影中心Ｏ及び点ＰＴ′は両方共測量装置に関する座標によって既知であり、且つ結像光線ａを定義し、その上にｘＰ′，ｙＰ′により表わされるイメージセンサー上の位置に結像されるオブジェクト点が位置される。該光線はビデオタキオメーター中心、即ち装置座標系の原点を交差することは必要ではないので、ビデオタキオメーター中心からのオブジェクト点Ｐの距離（近似的距離）はビデオタキオメーター中心に関しての方向の正しい計算のために与えられなければならない。この距離はビデオタキオメーター中心、即ち装置座標系の原点周りに伸びる球の半径として使用され、且つ結像光線ａによって交差される。このように、２つの座標トリプレットが得られて、それはカメラの機能を具備している望遠鏡ユニット１６の位置に依存して方向計算のために使用することが可能である。ビデオタキオメーター中心が該結像光線に近ければ近い程、この方法は与えられた距離からの依存性はより少なくなる。
【０２７１】
メモリ１１２は更に、上のパラグラフにおいて説明した手順及び式（１）に基づいて位置又は方向を計算するためにプロセッサ１１３に対する命令を格納している。
【０２７２】
ビデオテオドライト１１のコンピュータ５４、即ちメモリ１１２内において、距離測定装置３０が距離を測定する方向と一致する視準軸をディスプレイ５３上に表示する（図１７参照）例えばクロスヘアである視準軸マーク１１１を表示するためにプログラムコードが格納されている。ディスプレイ５３上の対応する位置は、該装置内に格納されているキャリブレーションパラメータから計算することが可能であり、又は一度計算し、次いで該装置内に、例えばコンピュータ５４の非揮発性メモリ内に永久的に格納することが可能である。ファインダーカメラ１８も、上述した本方法、データ処理システム、コリメーター及びコンピュータプログラムを使用してキャリブレーションすることが可能である。投影中心の位置が該モデルにおける単なる１組のパラメータとして見えるかも知れないが、光路が真っ直ぐではないという事実はキャリブレーション方法の修正を必要とするものではない。
【０２７３】
別の実施例においては、カメラの歪みに対するより詳細なモデルが使用され、その場合にも、より高い次数及び／又は半径対称的でないものが使用される。Ｌｕｈｍａｎｎ， Ｔｈｏｍａｓ「Ｎａｈｂｅｒｅｉｃｈｓｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｉｅ： Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ， Ｍｅｔｈｏｄｅｎ ｕｎｄ Ａｎｗｅｎｄｕｎｇｅｎ」、ハイデルベルグ、ドイツ、２０００、ＩＳＢＭ ３−８７９０７−３２１−Ｘ、１１９乃至１２２頁は上述した方法の対応する修正を開示している。
【０２７４】
キャリブレーションされたビデオタキオメーター１１は、本発明の第一好適実施例に基づく方法に従って測量情報を与えるために使用することが可能である。
【０２７５】
その目的のために、メモリ１１２は、命令がプロセッサ１１３により実行される場合に本方法を実行するための命令を格納している。
【０２７６】
第一に、ユーザ１３４（図２０参照）はビデオタキオメーター１１を所望の位置、例えば任意の位置又は所定の座標により定義された位置にセットアップし且つその垂直軸を垂直のオリエンテーションとさせ、その場合に、該垂直軸は地球の重力に対して平行である。その作業のために、ユーザは光学的下げ振り２８を使用することが可能である。
【０２７７】
次いで、ユーザ１３４はコンピュータ５４のメモリ１１２内のコンピュータプログラムを開始させることにより測量を開始する。実施されるステップは図１８におけるフローチャートに例示されている。一点鎖線の左側の部分はユーザによる動作を示しており、一方中央のコラムはプロセッサ１１３による動作を例示している。右側のコラムはこの方法において発生され及び／又は使用されるデータの幾つかを例示している。
【０２７８】
この方法は基本的に４つのセクションＳ１０乃至Ｓ１３に細分化することが可能であり、それに続くセクションＳ１４乃至Ｓ１６は５番目のセクションを形成している。
【０２７９】
ユーザがセクションＳ１０においてキーボード５２又はポインティング装置１１４を介して開始コマンドを入力すると、プロセッサ１１３はメモリ１１２の非揮発性部分からキャリブレーションデータを得る。
【０２８０】
セクションＳ１１において、該プロセッサは三次元空間における（パノラマ）投影表面を表わすデータを得る。この投影表面は、第一イメージセンサー３３によって得られる画像が投影される表面である。プロセッサ１１３はこれらのデータをメモリ１１２内に投影表面データとして格納する。
【０２８１】
セクションＳ１２において、該プロセッサはターゲット領域を表わすデータを得ることにより測量すべきターゲット領域を決定する。次いで、該プロセッサはターゲット領域を定義するターゲット領域データをメモリ１１２内に格納する。
【０２８２】
セクションＳ１３において、プロセッサ１１３は検知器要素からなるアレイ、即ちテレカメラ１９の第一イメージセンサー３３を使用してターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像を表わす光学的検知器アレイによって発生された１組のピクセルデータを採取する。次いで、それは該１組のピクセルデータをキャリブレーションデータ、ターゲット領域データ及び投影表面データを使用して、該投影表面への該画像の投影を表わす１組の投影した画像データへ変換する。該ピクセルデータの幾つかの採取及び該変換は逐次的又は同時的に発生することが可能である。
【０２８３】
ピクセルデータを採取し且つ該ピクセルデータを変換するためのセクションＳ１３は、３つの主要な動作に分割することが可能であり、即ちターゲット領域をカバーするために部分画像をキャプチャすべき望遠鏡ユニットのオリエンテーションのシーケンスを決定すること、部分画像の各々に対しピクセルデータを得ること、及びキャリブレーションデータ及び投影表面データを使用してピクセルデータにより表わされる画像を投影表面への投影を表わす投影された画像データへ変換すること、及び、１つを超えるキャプチャ部分画像の場合には、部分画像をマウントすることにより得られるターゲット領域の（パノラマ）画像を表わす変換されたピクセルデータのサブセットを決定することである。投影された部分画像は矩形１３２によって図２０及び２５において例示してある。
【０２８４】
ターゲット領域をカバーするために部分画像をキャプチャすべき望遠鏡ユニットのオリエンテーションのシーケンスに対して、プロセッサ１１３はターゲット領域データ、即ちターゲット領域を取囲む端部又は角部方向を定義する水平及び垂直角度、結像光学系及び検知器アレイ１３により形成されるテレカメラ１９の水平及び垂直ビューイング角度、及び隣りの部分画像の間の所望のオーバーラップ、からターゲット領域をカバーするのに必要な部分画像の数を決定する。この例においては、水平角度の間の最大差及び垂直角度の間の最大差が決定され、且つ水平ビューイング角度及び垂直ビューイング角度と夫々比較される。その差をメモリ１１２内に永久的に格納されている所望のオーバーラップにより減算された対応するビューイング角度によって割算することにより、水平及び垂直方向において必要な部分画像の数が計算される。完全なパノラマ画像の場合には、水平角度範囲は４００ゴン、即ち３６０゜をカバーする。
【０２８５】
更に、プロセッサ１１３は望遠鏡ユニット１６のオリエンテーションのシーケンスを決定し且つ格納し、従って該オリエンテーションの各々においてキャプチャされた１組の部分画像はターゲット領域をカバーし、２つの隣り合う部分画像は、所定量だけそれらの端部に沿ってオーバーラップしており、そのことはオーバーラップのピクセルの数が与えられ且つ所定数としてメモリ１１２内に格納される。例えば、第一部分画像、即ち第一オリエンテーションは、該部分画像の左上角部がカメラによって見られるターゲット領域の角部を取囲む最も小さな矩形の左上角部と一致するように選択することが可能である。次いで、次続のオリエンテーションは、部分画像が図３１に示されるような蛇行経路に沿ってとられるように選択することが可能である。ターゲット領域が充分に小さい場合には、該シーケンスは単一の部分画像、従って単一のオリエンテーションを包含するに過ぎない場合がある。
【０２８６】
通常、ピクセルデータを得る動作及びピクセルデータを変換する動作は、最初にピクセルデータが得られ、次いで全ての変換が実施されるように行うことが可能である。然しながら、この例においては、１つの部分画像に対するピクセルデータを得た後に、次の部分画像に対するピクセルデータを得る前に又は得ている間に対応するピクセルデータが投影表面へ変換される。
【０２８７】
１つの部分画像に対するピクセルデータを得るステップは、望遠鏡ユニット１６をその後にオリエンテーションの決定されたシーケンスにおけるオリエンテーションへ移動させるべく駆動部を制御すること、及びオリエンテーションの各々に対する検知器アレイからピクセルデータを読取ることを包含している。次いで、該ピクセルデータは一次的にメモリ１１２内に格納される。
【０２８８】
この例においては、部分画像を表わすピクセルデータの殆どを投影面へ変換させるために間接的な投影技術が使用される。その目的のために、投影された画像は与えられた数の投影された画像ピクセルによって表現され、それらは、投影表面として面又は円筒である場合に、所定の配列で投影表面上に位置される。
【０２８９】
図１９に示した如く、検知器要素からなるアレイによりキャプチャされた画像又は部分画像のピクセルデータを変換するステップは、投影表面を表わすパラメータを決定するためのステップＳ１８、該画像の角部ピクセルを投影表面へ直接的に投影するステップＳ１９、及び間接投影により投影された画像の投影された画像ピクセルに対するビジュアルデータを決定するステップＳ２０を有している（図２８参照）。
【０２９０】
直接的に角部ピクセルを投影するステップＳ１９は、画像又は部分画像の角部ピクセルを決定し且つ式（２）により角部ピクセルと関連する方向により定義される投影表面上の投影された画像角部ピクセルの位置を決定し且つ、装置座標系の原点を通過する夫々の角部ピクセルと関連する方向に沿っての光線が投影表面と交差するこの例においては、式（２）の後に説明したステップを包含している。それは、更に、夫々の角部ピクセルのビジュアルデータを結果的に得られる投影された画像角部ピクセルへ割当てることを包含している。
【０２９１】
間接投影により投影された画像の投影された画像ピクセルに対するビジュアルデータを決定するステップＳ２０は、投影された画像角部ピクセルでない各投影された画像ピクセルに対して、式（１）を使用して投影されるべき画像の面内の位置の座標を決定し、決定された位置におけるピクセル及び、オプションとして、隣りのピクセルのビジュルデータを使用してその位置に対するビジュアルデータを計算し、且つ該ビジュルデータを投影された画像ピクセルへ割当てることを包含している。
【０２９２】
ステップＳ１９乃至Ｓ２０の詳細について以下に説明する。
【０２９３】
１個を超える部分画像がキャプチャされる場合には、ステップＳ１３は、更に、パノラマ画像データにより定義される合体された投影された画像を得るために投影された部分画像のマウンティングを包含している。この動作は極めて簡単であり、というのは、全ての投影された画像データは同一の投影表面内に定義されており、従って投影された画像データにより投影された（部分）画像の表現の場合には、投影された画像ピクセルの位置は既知であるからである。投影された部分画像の配置は図２０及び２５に例示してある。部分画像がオーバーラップしない場合には、マウントされるべき投影された部分画像の投影された部分画像データは単一の画像を表わすデータ構造に配置される。オーバーラップが存在する場合には、２つのオーバーラップする投影された部分画像のうちの１つのオーバーラップするピクセルが省略される。省略されないオーバーラップするピクセルへ割当てられた投影された画像ピクセルデータは、維持されたピクセルの投影された画像ピクセルデータか又はオーバーラップするピクセルのピクセルデータの平均とすることが可能である。
【０２９４】
ターゲット領域をカバーするために１つを超える画像がキャプチャされる場合には、ステップＳ１４において、プロセッサ１１３はオーバーラップする投影された部分画像のオーバーラップするピクセルの間のオーバーラップ情報を使用して投影された画像データを調節する。
【０２９５】
ステップＳ１５において、該プロセッサは投影した画像、即ち投影した画像データ、及び付加的な情報をメモリ１１２内のデータ構造内に測量データとして格納する。
【０２９６】
更なる処理に依存して、該投影された画像データ及び付加的な情報は無線モジュール６１を介して例えば遠隔コンピュータの別の格納装置へ転送することが可能である。更に、該投影された画像データ及び該付加的な情報は図には示していない制御パネル２１のＰＣＭＣＩＡスロット内のアダプタを介して挿入されるコンパクトフラッシュカード等の着脱自在な格納装置上に格納することが可能である。該付加的な情報は、例えば、画像がキャプチャされた場合のキャリブレーションデータ及び角度センサー２４，２５及び２２，２３により検知されるような水平及び垂直角度Ｈｚ及びＶｚを包含することが可能である。好適には、該投影された画像は、又、投影ピクセルに分解される。次いで、投影された画像データは投影ピクセルの特性を表わす１組の投影ピクセルデータを有している。次いで、該付加的な情報は更に方向情報、例えば各投影されたピクセルに対して決定された水平及び垂直角度を包含することが可能である。
【０２９７】
該格納されたデータは、更なる測量作業のため又は遠隔コンピュータにおいて、例えばオフィスにおいて、得られた測量データに基づいてのみ更なる測量動作Ｓ１７を実施するためにプロセッサにより使用することが可能である。
【０２９８】
ステップＳ１６において、該プロセッサは投影された画像を表示するためにディスプレイユニット５３を制御する。その目的のために、それは投影された画像データから表示データを作成し且つこれらのデータを対応する画像を表示するディスプレイユニット５３へ送る。
【０２９９】
明らかに、セクションＳ１１乃至Ｓ１３において実施されるべき詳細な動作は投影表面のタイプに依存する。従って、詳細なステップを異なるタイプの投影表面に対して以下に説明する。投影した部分画像のマウンティングは全てのタイプの投影表面に対して同一であるのでこのサブステップについては更に説明することは必要ではない。
【０３００】
セクションＳ１１の第一ステップにおいて、該プロセッサは４つのタイプの投影表面、即ち面、円筒、球、自由形状表面の選択を表示するためにディスプレイユニット５３を制御する。次いで、それはキーボード５２からの入力として又はポインティング装置、例えばマウスボタンの選択ボタンを動作する場合のポインティング装置の位置として読取り、４つのタイプの投影表面のうちの１つを定義するデータを選択する。その他の実施例においては、単に１つのタイプの表面が使用可能である場合がある。その場合には、この選択ステップは省略される。表面のタイプは投影表面データの一部として格納されている。
【０３０１】
以下のステップは、選択のタイプに依存して異なる。読み易くするために、選択ステップに続くステップのシーケンスを各タイプの投影表面に対して別々に説明する。
【０３０２】
図２１は面である投影表面の場合に対するステップを示している。この場合は図２０に模式的に示してあり、それはターゲット領域の前方にビデオタキオメーター１１を有するユーザ１３４を示している。
【０３０３】
プロセッサ１１３は、面を定義する投影表面データを入力するための３つの代案を表示するためにディスプレイユニット５３を制御し、即ち、キーボード５２を使用しての数字入力、遠隔格納装置又はコンピュータから無線モジュール６１を介してのデータの読取、又は測量装置１１と相対的に該面を定義する３つの点の位置の測定による定義である。いずれの場合においても、共線状ではない３つの点の座標が読取られ、それが投影表面１３５を定義する（図２０参照）。
【０３０４】
ユーザによる対応する選択を読取った後に、プロセッサ１１３は、水平及び垂直角度の形態における投影表面データ及び測量装置１１からの距離をキーボード５２から読取り且つそのデータを投影表面データのデータとして格納する。
【０３０５】
又は、プロセッサ１１３は無線モジュール６１、装置制御コンピュータ２１及び接続部５５を介して水平及び垂直角度の形態におけるデータ及び測量装置１１からの距離を読取り且つ該データを投影表面データのデータとして格納する。
【０３０６】
又は、プロセッサ１１３はディスプレイユニット５３を制御してテレカメラ１９により現在キャプチャされた画像を表示させ且つその選択要素が動作された場合にポインティング装置からの入力を読取り、該入力はディスプレイユニット５３上に表示された画像上の位置、即ち対応するピクセルを定義する。該入力を読取る間に、ユーザは望遠鏡ユニット１６を新しい方向に向けることが可能である。従って、ユーザは表示された画像内の適宜の点を選択することにより点を選択することが可能である。図２０においては、対応する点は参照番号１３３で示してある。該画像点は共線上のものであってはならない。好適には、ユーザは、最初に、投影された画像の左下角部の点の位置を入力し、次いで投影された画像における垂直線を表わす２つの点の位置を入力する。
【０３０７】
これら３つの点１３３の各々に対して、プロセッサ１１３はその方向、即ちキャリブレーションデータ及び式（２）の後に説明したステップを含む式（２）を使用してその位置と関連する水平及び垂直角度を決定し、その場合にｘ″及びｙ″はポインティング装置を使用して得られる座標により与えられる。
【０３０８】
次いで、プロセッサ１１３は駆動部２２及び２３を制御して望遠鏡ユニット１６を回転させその視準軸を決定した水平及び垂直角度により与えられるオリエンテーションに設定する。望遠鏡ユニット１６が所望のオリエンテーションに到達すると、プロセッサ１１３は距離測定装置３０を制御して距離測定装置３０から該視準軸上のオブジェクトへの距離を測定し且つ対応する距離信号を生成する。処理ユニット２１、特に、プロセッサ１１３がその距離信号を受取り且つそれを距離データへ変換する。次いで、プロセッサ１１３がその距離データを装置座標光学系内の点の位置を定義する夫々の点に対して投影表面データとして対応する水平及び垂直角度と関連してメモリ１１２内に格納する。
【０３０９】
次に、ステップＳ１２において、ターゲット領域が定義される。最初に、該プロセッサは４００ゴンの完全なパノラマを得るべきであるか又はその一部のみを得るべきであるかの情報をグラフィカルユーザインターフェースを介して得る。
【０３１０】
第一の場合においては、プロセッサ１１３はキーボード５２から又はポインティング装置１１４の位置として垂直方向におけるパノラマ画像の中心の位置を定義する角度データを読取る。更に、それは、キーボード５２から対応するデータを読取ることにより該パノラマ画像の高さを読取り、該データは該パノラマ画像の境界の垂直位置を表わすか、又は垂直方向における少なくとも一方の境界又は中心とその高さとを表わす。プロセッサ１１３はこれらのデータをターゲット領域データとしてメモリ１１２内に格納する。
【０３１１】
第二の場合においては、少なくとも２つ、通常は４つの角部点が投影面を定義する点１３３の場合と同じ態様で得られ、その場合に距離データは得ることは必要ではない。ターゲット領域が矩形状断面を有している場合には、単に２つの点、図２０においては左下角部点１３０及び右上角部点１３１を決定することが必要であるに過ぎない。というのは、他の２つの点は幾何学的計算により得られるからである。４つの点の場合には、水平角度の最大絶対差を有する点がパノラマ画像の水平角度及びその水平角度位置を定義し、且つ垂直角度の最大絶対差を有する点がパノラマ画像の高さ及び垂直位置を定義する。次いで、これらのデータはターゲット領域データとしてメモリ１１２内に格納される。
【０３１２】
投影された画像ピクセルにより投影された画像を定義するために、プロセッサ１１３はターゲット領域における長さ当たり、例えばｍ当たりの投影された画像のピクセル数を定義する倍率を読取る。
【０３１３】
この目的のために、最初に、最適倍率が決定される。該プロセッサは該面に対して直交な方向に沿っての該装置への該投影面の距離Ｄｏｒｔｈｏ及び次式の比を計算する。
【０３１４】
【数２０】
【０３１５】
尚、ｆは結像光学系の焦点距離を示している。ｆの値は該メモリ内に格納される。
【０３１６】
該プロセッサは最適倍率を計算し且つ格納する。
【０３１７】
【数２１】
【０３１８】
尚、Ｉｐｉｘｅｌは検知器アレイの検知器要素、即ちキャプチャした画像におけるピクセルの長さを示している。この倍率の使用は、本装置とオブジェクト面との間の最も小さな距離に対して、カメラの最大分解能が使用されることを確保する。この値を増加することは推奨されない。何故ならば、分解能を増加させることが出来ないからである。倍率を減少させることは減少させた精度となる。
【０３１９】
プロセッサ１１３はディスプレイユニット５３を制御して最適なスケールを表示し且つキーボード５２又はグラフィカルユーザインターフェースを介しての確認情報又は異なる倍率を読取る。
【０３２０】
投影面を表わすパラメータを決定し且つ１つの部分画像に対するピクセルデータを対応する投影した部分画像データへ変換するステップＳ１８乃至Ｓ２０が面投影表面の場合に対して図２１乃至２３においてより詳細に示されている。
【０３２１】
最初に、ステップＳ２１乃至Ｓ２７において、投影表面の表現が上述した少なくとも３つの点を定義する投影表面データを使用して得られる（図２１参照）。
【０３２２】
ステップＳ２１において、プロセッサ１１３が投影された画像の左下角部を定義する第一点及び投影された画像における好適には垂直線を定義するその他の２つの点を決定する。
【０３２３】
ステップＳ２２において、プロセッサ１１３は全ての３つの点に対して装置座標系における垂直角度Ｖｚ及び水平角度Ｈｚを計算する。
【０３２４】
ステップＳ２３において、プロセッサ１１３は装置座標系における３つの対応する投影した点のカーテシアン座標を計算し、該座標はステップＳ２１において決定された点と関連する計算された水平及び垂直角度Ｈｚ及びＶｚを有する光線と該投影表面との交差を表わす。
【０３２５】
ステップＳ２４において、プロセッサ１１３はステップＳ２３における第二及び第三の投影された点を接続する装置座標系における第一ベクトルを計算する。
【０３２６】
次いで、ステップＳ２５において、プロセッサ１１３は第一ベクトルに直交し且つ投影面内を延在する第二ベクトルを計算する。その目的のために、第一ベクトルと第一の投影した点と第二及び第三の投影した点のうちの１つとを接続するベクトルとの間のベクトル積を使用することが可能である。
【０３２７】
ステップＳ２６において、プロセッサ１１３は第一及び第二ベクトルを長さ１へスケーリングさせて該座標をこれらのベクトルの長さにより割算することにより単位ベクトルＥ２及びＥ１の座標を得る。次いで、該投影面は以下のパラメトリック表現を有している。
【０３２８】
【数２２】
【０３２９】
装置座標系においては、ＲＵＬは第一点に対応する投影表面上の点へのベクトルを示し且つａ及びｂは任意の実数であり且つＲａｂは投影面内の点Ｒａｂの座標（ａ，ｂ）として見ることが可能なパラメータａ及びｂによって定義される投影表面内の点へのベクトルである。
【０３３０】
ステップＳ２７において、プロセッサ１１３は第一点のカーテシアン座標及び該２つの単位ベクトルをメモリ１１２内に格納する。
【０３３１】
投影した画像の表現のために、投影した画像ピクセルが使用され、それらは所望の分解能、即ち上で読まれた倍率で定義される。この例においては、投影面上の矩形状アレイ内のクワドラチック即ち二次ピクセルが使用される（図２４参照）。各投影された画像ピクセルＵｉｊは式（３）により与えられる位置が割当てられる。
【０３３２】
【数２３】
【０３３３】
尚、ｉ＝１，．．．，Ｎ，ｊ＝１，．．．，Ｍは、Ｎ及びＭが投影された画像の水平及び垂直方向におけるピクセルの最大数を示す場合には、負でない整数である。従って、上の表現ａ＝ｉ／Ｎ及びｂ＝ｊ／Ｍを使用する。以下においてピクセル又は投影したピクセルの位置とはその幾何学的中心の位置を意味している。
【０３３４】
その投影は図２４に示されており、それはキャプチャされた部分画像を左側に示しており且つ投影した部分画像を右側に示している。各画像は正方形により視覚化したピクセルから構成されている。
【０３３５】
角部ピクセルＣ１，．．．，Ｃ４を直接的に投影するステップＳ１９は、画像又は部分画像の角部ピクセルを決定すること、及び式（２）の後に説明したステップを含む式（２）による角部ピクセルと関連する方向により定義される投影表面上の投影された画像角部ピクセルの位置を決定することを包含している。矩形状の投影された画像に対してそれまで単に２個の角部ピクセルが決定されている場合には、その他の２つの角部ピクセルが決定され、それは既に得られた角部ピクセルにより定義される矩形の角部を形成する。従って、いずれにおいても４個の角部ピクセルが存在する。図２２は各角部ピクセルに対するステップＳ１９のサブステップを示している。プロセッサ１１３は、角部ピクセルの各々に対して２つのステップで投影された画像角部ピクセルの位置を表わす座標を計算する。
【０３３６】
ステップＳ２８において、プロセッサ１１３は画像面内の夫々の角部ピクセルの座標及び式（２）の後のパラグラフにおいて説明したステップを含む式（２）、即ちキャリブレーションデータの幾つか及びキャリブレーションのために使用したモデルに基づく式を使用して、夫々の角部ピクセルと関連する水平及び垂直角度Ｈｚ及びＶｚを計算する。これらの角度はターゲット領域の端部に対応する角部方向を定義する。
【０３３７】
ステップＳ２９において、プロセッサ１１３は装置座標系の原点から開始し且つ角度Ｈｚ及びＶｚ及び投影表面により定義される方向を有する光線の交点の座標を決定する。これらの座標は角部ピクセルの投影、即ち夫々の投影された画像角部ピクセルを定義する。該光線は次式で表わすことが可能である。
【０３３８】
【数２４】
【０３３９】
尚、Ｒは装置座標系の原点から距離ｃ（ｃは任意の実数）を有する線上の点に向かうベクトルである。上述したように、該面は以下の表現を有している。
【０３４０】
【数２５】
【０３４１】
従って、上述した式の左側を等置することにより、与えられた角度Ｈｚ及びＶｚに対するａ，ｂ，ｃに対する３つの式が得られ、それらは標準的な公式を使用して解くことが可能である。その解はａ，ｂ，ｃを計算するための対応する命令によってコンピュータプログラムにおいて表現することが可能である。
【０３４２】
ステップＳ３０において、プロセッサ１１３は夫々の角部ピクセルのビジュアルデータを結果的に得られる投影された画像角部ピクセルＰＣ１，．．．，ＰＣ４へ割当てる。
【０３４３】
従って、投影された画像角部ピクセルはａ及びｂに対する値、即ち、夫々ｉ，ｊ、及び割当てられたビジュアルデータによって定義される。
【０３４４】
ステップＳ２０の間接投影が投影された画像角部ピクセルではない投影された画像ピクセルの各々に対して実施される。投影された画像ピクセルはオーバーラップ無しで完全に投影された画像区域をカバーするように配置されているので、間接投影を使用することは投影表面におけるピクセルの直接投影のオーバーラップに起因する問題を回避する。
【０３４５】
これらの投影した画像ピクセルの各々に対するステップが図２３においてより詳細に示されている。
【０３４６】
ステップＳ３１において、該プロセッサは、投影した画像ピクセルＰＵｉｊのＲｉｊの与えられた位置に対して、式（３）を使用して装置座標系における対応する座標を計算する。
【０３４７】
ステップＳ３２において、プロセッサ１１３は装置座標系における計算された座標及び式（１）を使用して投影された座標ピクセルに対応する画像面内の位置を決定する。この目的のために、プロセッサ１１３は計算された座標から水平及び垂直角度Ｈｚ及びＶｚを計算し、次いで、式（１）を使用して得られた値から画像面における座標を計算する。この計算のためにもキャリブレーションデータの幾つかが使用される。
【０３４８】
ステップＳ３３Ａにおいて、該プロセッサは計算された位置に対するビジュアル情報を決定する。該ビジュアル情報はピクセルＰＵｉｊへ割当てられるべきものである。この目的のために、プロセッサ１１３は図２４においてハッチングした正方形として示されている計算された位置に最も近いキャプチャした画像に対するピクセル間でビジュアルデータのバイリニア補間を実施する。バイリニア補間は、通常、当該技術において既知である。Ｐｒｅｓｓ，Ｗ． Ｈ．， ｅｔ ａｌ．「Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｒｅｃｉｐｅｓ ｉｎ Ｃ」第二版、１９９２年、ＩＳＢＮ ０−５２１−４３１０８−５、１２３−１２４頁、又はＬｕｈｍａｎｎ， Ｔ．「Ｎａｈｂｅｒｅｉｃｈｓｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｉｅ」、ハイデルベルグ、Ｗｉｃｈｍａｎｎ、２０００年、ＩＳＢＮ ３−８７９０７−３２１−Ｘ、３８５−３８６頁の部分はバイリニア補間を記載しており且つ引用によりここに取込む。ビジュアル情報が、例えば、ＲＧＢチャンネルにおいてコード化されたカラー情報である場合には、補間はチャンネルＲ，Ｇ，Ｂの各々に対して行われる。
【０３４９】
ステップＳ３３Ｂにおいて、プロセッサ１１３は計算したビジュアルデータをｉ及びｊへ割当て且つビジュアルデータ及びｉ及びｊが投影した画像データを表わすように該ビジュアルデータを格納する。
【０３５０】
次いで、部分画像をマウントさせてパノラマ画像を形成する。その目的のために、各部分画像において、右及び底部のオーバーラップ領域におけるピクセルは最も右側及び底部の部分画像を除いて全て省略する。
【０３５１】
次のステップＳ１４において、プロセッサ１１３は省略したピクセルの情報を使用してオーバーラップ領域における投影した部分画像データのラジオメトリック調節を実施する。より詳細には、それは同じ位置に対応する部分的投影画像のピクセルにおける強度を比較する。次いで、それは、倍率で乗算することにより全てのピクセルに対して、該部分画像、蛇行シーケンスが使用される場合には、その経路に沿っての次の投影した画像のうちの１つにおける強度を調節し、従ってオーバーラップ領域における強度は一致する。
【０３５２】
結果的に得られる投影した画像ピクセルデータはステップＳ１５において投影した画像データとして格納される。このステップにおいても、付加的なデータ、例えば投影表面及び／又はその画像又は部分画像をキャプチャする場合に使用された水平及び垂直角度を格納することが可能である。
【０３５３】
ステップ１６において、プロセッサ１１３がディスプレイユニット５３を制御して投影された画像データに基づいて画像を表示する。
【０３５４】
代替的に、ユーザは投影表面として円筒表面を選択することが可能である。これは図２５に例示してあり、その場合には、円筒表面が参照番号１９１で示してある。
【０３５５】
該円筒の軸は垂直である、即ち装置の垂直軸と平行であると仮定されており、且つ装置座標系の原点を介して走行している。従って、それは装置座標系のＺ軸である。この円筒表面への投影の場合には、円筒表面上の位置が円周方向に沿って延在するｘ座標及び円筒軸に沿って延在し、従ってｘ方向に対して直交するｙ座標によって定義される。
【０３５６】
投影された画像のピクセルは矩形状のアレイを形成し、該ピクセルの幾何学的中心はｘ及びｙ方向において等距離である。このピクセルの配置はディスプレイユニット５３上に簡単な表示を可能とする。というのは、面ディスプレイユニット５３上の投影した画像ピクセルの表示は円筒表面を面上に展開することに対応しているからである。
【０３５７】
次に、Ｓ１２において、ターゲット領域を定義せねばならない。プロセッサ１１３は、最初に、完全なパノラマを得るのか又は一部のみかの情報をグラフィカルユーザインターフェースを介して得る。
【０３５８】
第一の場合においては、プロセッサ１１３はキーボード５２から又は位置決め装置の位置として垂直方向におけるパノラマ画像の中心の位置を定義する角度データを読取る。更に、それは、キーボード５２から対応するデータを読取ることによりパノラマ画像の高さを読取り、該データはパノラマ画像の境界の垂直位置を表わすか、又は垂直方向における少なくとも一方の境界又は中心及び高さを表わしている。プロセッサ１１３はこれらのデータをターゲット領域データとして該メモリ内に格納する。
【０３５９】
２番目の場合においては、４つの角部点が面に対して投影の場合と同じように得られる。水平角度の最大の絶対差を有している点がパノラマ画像の水平角度及びその水平角度位置を定義し、且つ垂直角度の最大絶対差を有している点がパノラマ画像の高さ及びその垂直位置を定義する。これらのデータはターゲット領域データとしてメモリ１１２内に格納される。
【０３６０】
ステップＳ１８において、投影表面として円筒表面の場合には、投影ピクセルによって投影した画像を定義するために、プロセッサ１１３は、倍率を読取り、該倍率は、水平方向における例えば度当たり又はゴン当たり等の単位角度当たりの投影した部分画像のピクセル数と、結像光学系と検知器用アレイとに依存し且つ既知である水平方向における例えば度当たり又はゴン当たり等の単位角度当たりの検知器アレイによりキャプチャされた画像のピクセル数との比を定義する。
【０３６１】
更に、プロセッサ１１３は、単位角度当たりの検知器要素の対応する数によって与えられる単位角度、例えばゴン当たりの水平方向おけるピクセル数を倍率と乗算することによりこの例においてはゴン当たりである単位角度当たりの投影した画像のピクセル数である係数ｑを計算する。更に、該プロセッサは投影した画像のピクセルの単位で投影表面、即ち円筒表面Ｒｐａｎの半径を計算し且つ格納する。
【０３６２】
【数２６】
【０３６３】
ステップＳ１９において、円筒状の投影表面の場合には、プロセッサ１１３はキャプチャした画像の全ての４つの角部ピクセルの投影表面に対する直接投影を行う。このステップは、各角部ピクセルに対して、図２６に示したステップを有している。
【０３６４】
ステップＳ３４及びＳ３６は投影面の場合に対するステップＳ２８及びＳ３０に対応して、従ってこれらのステップはより明らかに定義することが必要なものではない。
【０３６５】
然しながら、ステップＳ３５において、それはステップＳ２９に類似したものであり、プロセッサ１１３は、ステップＳ３４において計算された水平及び垂直角度Ｈｚ及びＶｚにより与えられる方向における投影中心の原点から延在する光線の及び該投影表面の交点を表わす座標を決定する。より詳細には、プロセッサ１１３は次式を使用して投影した画像のピクセルの単位における夫々の角度ピクセルのｘ座標ｘｐａｎを計算する。
【０３６６】
ｘｐａｎ＝ｑ・Ｈｚ
又、プロセッサ１１３は次式を使用して投影した画像のピクセルの単位で４つの角部ピクセルのｙ座標ｙｐａｎを計算する。
【０３６７】
【数２７】
【０３６８】
ここで、ｈｐａｎはピクセル単位でのパノラマ画像の高さ、即ち垂直方向におけるその広がりを示している。マイナスの記号は、使用されているグラフィックシステムにおいてはｙ軸が下方へ向いているという事実に起因している。
【０３６９】
その結果、角部ピクセルのピクセル位置ｘｐａｎ，ｙｐａｎは既知である。
【０３７０】
面投影表面の場合におけるように、投影された画像を形成する全てのその他の投影された画像ピクセルに対する投影された画像ピクセルデータは、ステップＳ２０における間接投影により得られる。これらのピクセルの各々に対して実施されるステップは図２７に示してある。
【０３７１】
ステップＳ３７において、プロセッサ１１３は夫々の投影された画像ピクセルの座標を決定する。
【０３７２】
ステップＳ３８において、プロセッサ１１３は装置座標系における決定された座標から画像面における１つの位置を決定する。それは、最初に、装置座標系の原点を介して投影された画像ピクセルから走行する光線の水平及び垂直角度Ｈｚ，Ｖを計算する。
【０３７３】
【数２８】
【０３７４】
次いで、プロセッサ１１３はキャリブレーションデータ及び式（１）を使用してＨｚ及びＶからキャプチャした画像の画像面における座標ｘ″及びｙ″を計算する。
【０３７５】
面投影表面の場合におけるように、ステップＳ３９において、プロセッサ１１３は該座標により定義される位置に最も近いキャプチャした画像に対するピクセルの間でのバイリニア補間により計算された座標ｘ″，ｙ″に対するビジュアルデータを計算する。
【０３７６】
ステップＳ４０において、それは該ビジュアルデータを座標ｘｐａｎ及びｙｐａｎへ割当て且つ該ビジュアルデータを投影した画像データとして格納する。投影した画像の全てのピクセルのピクセルデータが１つのパターン内に格納される場合にはｘｐａｎ−ｙｐａｎ座標を省略することが可能であり、従って該パターンにおける該位置から該座標を派生させることが可能である。
【０３７７】
面投影表面の場合におけるように、部分画像をマウントさせてパノラマ画像を形成する。
【０３７８】
投影表面として球状表面が選択されている場合には、該プロセッサは以下の式を使用する。
【０３７９】
【数２９】
【０３８０】
ここで、ｃｐａｎは選択された角度単位、例えばゴンにおいてのパノラマ画像の中心である。
【０３８１】
投影された画像の１つの面への投影は、例えば、Ｋｕｎｔｚ， Ｅｕｇｅｎ「Ｋａｒｔｅｎｎｅｔｚｅｎｔｗｕｒｆｓｌｅｈｒｅ： Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ ｕｎｄ Ａｕｗｅｎｄｕｎｇｅｎ」、カールスルーエ、ドイツ、Ｗｉｃｈｍａｎｎ、１９９０年、ＩＳＢＮ ３−８７９０７−１８６−１に開示されているような標準的な投影方法を使用して得ることが可能であり、尚この文献を引用によりここに包含させる。
【０３８２】
４番面の代替案として、該投影表面は自由形状表面、例えば図２８に例示してあるようなデジタル表面モデル又はデジタル地形モデルとすることが可能である。
【０３８３】
投影表面データを得るためのステップＳ１１は、ここでは、例えば無線モジュール６１を使用して格納媒体から投影表面データを読取ることを包含している。
【０３８４】
デジタル地形モデル又はＣＡＤデータとすることが可能な自由形状表面は、１つの面内の格子点の四角形格子及び夫々の格子点にわたる該面に対して直交する方向における各表面点に対する高さデータにより定義することが可能であり、該高さデータは格子点、即ち該面からの表面点Ｇの距離を表わしている。本特許出願においては、デジタル地形モデル又はＣＡＤデータが一般的に三次元データを表わすために使用されている。
【０３８５】
該投影した画像はその他のタイプの表面の場合におけるように得られる。
【０３８６】
デジタル地形モデルの場合には、自由形状表面への投影はキャプチャした画像の直交投影となり、それはデジタル地形モデル、即ち投影表面上の平行投影におけるターゲット領域を示す。キャプチャした画像において見えない地形の部分又はキャプチャした部分画像のうちの１つは投影した画像において空白区域へ通じ且つ任意の所望のカラー又は輝度、例えば黒で示すことが可能である。
【０３８７】
更なる測量動作として、例えば、特に投影面が使用される場合には、投影した画像において距離を測定することが可能である。対応するステップは、ポインティング装置により選択された表示されている投影された画像における２つの位置を読取り、投影した画像における選択した点に対応する装置座標系における点間の距離を決定し、且つその決定した距離をディスプレイユニット５３上に表示する動作を包含している。この目的のために、プロセッサ１１３は例えばマウスボタンを押すことにより選択信号が与えられる場合にポインティング装置の位置を読取リ、且つ投影面内における座標（ａ，ｂ）を決定する。それは、次いで、式（３）を使用して選択された点の各々に対するカーテシアン座標を計算する。それは、最後に、当業者に既知の標準的な公式を使用して点間の線の長さを計算し、その長さをメモリ１１２内に格納し、且つ付加的なデータとして該投影した画像においてディスプレイユニット５３上にその長さを表示する。
【０３８８】
特に、投影面（ｐｌａｎｅ）の場合には、測量動作は、又、ポインティング装置により選択された表示された投影された画像における３つの位置を読取り、該投影された画像における対応する点により定義される２つの線の間の角度を決定し、且つその決定されたものをディスプレイユニット５３上に表示することを包含することが可能である。最初にプロセッサ１１３が表示されている投影された画像における位置、例えばａ及びｂ、を装置座標系におけるカーテシアン座標へ変換する。次いで、選択した１つの点に対応する装置座標系における同一の点において開始し且つ残された選択された点のうちの１つに対応する装置座標系における他方の点のうちの１つで終了することにより２つのベクトルを決定する。標準の公式を使用して、これらの線の間の角度をプロセッサ１１３が計算することが可能である。
【０３８９】
更に、デジタル地形モデルに基づく自由形状表面として提示された投影表面１３７（図２８参照）の場合には、本装置は、該モデルに対し更なる点を与えるために使用することが可能である。この目的のために、ユーザは、ポインティング装置を使用して、該デジタル地形モデルの別の点を形成する１つの点を投影された画像において選択する。プロセッサ１１３は選択動作が行われた場合にポインティング装置により示されている位置を読取ることにより表示されている投影された画像における選択された点ＰＳの位置データを得る。それは、次いで、式（２）の後のパラグラフにおいて説明したステップを含む式（２）から装置座標系における光線Ｌ及びその光線の投影表面との交点の座標を計算する。これらの座標はデジタル地形モデルを定義するために使用することが可能な別の点を表わす。
【０３９０】
代替的に、式（２）の後のパラグラフで説明したステップを含む式（２）により水平及び垂直角度を決定した後に、プロセッサ１１３は視準軸を具備する望遠鏡ユニット１６を駆動部２２及び２３を制御することにより計算した方向へ向けさせることが可能である。それは、次いで、選択した点に対応する地形内の点への距離を測定し且つこの距離及び対応する水平及び垂直角度又は等価なカーテシアン座標をデジタル地形モデルにおける別の点のデータとしてメモリ１１内に格納させるために距離測定装置３０を制御することが可能である。
【０３９１】
望遠鏡ユニット１６′を具備する本発明の第二好適実施例に基づくビデオタキオメーター１１′を図２９に示してある。望遠鏡ユニット１６′は上述した望遠鏡ユニット１６とは異なっている。更に、装置制御コンピュータ５１及びメモリ１１２内に格納されているコンピュータプログラムは第一の例のビデオタキオメーター１１におけるものと異なっている。
【０３９２】
それは第一の例示的実施例におけるような対物レンズ３１、フォーカシングレンズ９１、反転プリズム９２、クロスヘア９３、接眼レンズ９４によって形成される望遠鏡８９を有している。図２９における矢印によって示したように望遠鏡の光軸に沿ってフォーカシングレンズ９１を移動させることによりクロスヘア９３上に画像をフォーカスさせる。この望遠鏡はターゲットを視準するために使用される。
【０３９３】
望遠鏡ユニット１６′における更なる装置は、追跡装置即ちトラッカーによって構成されており、それはターゲット点に位置されているリフレクタを自動的に視準し且つそれが１つの点から別の点へ運ばれる場合にそれを追跡すべく作用する。該トラッカーは、光学的照射の幅狭の束を射出する送信器と、該束がそれを介して送信方向に入射され且つ該ターゲットで反射した後に受光方向へ入射する対物レンズ３１と、受光光学系と、ターゲットにより反射して戻され且つ受光光学系によりフォーカスされる該束の位置を検知する受光器９５と、ターゲットにより反射して戻される光線束の位置が受光器９５上で一定であるように望遠鏡ユニット１６′又はアリダード１２夫々を案内する閉ループ制御部とを有している。
【０３９４】
より詳細には、該トラッカーの送信器は例えばレーザダイオード等の好適には赤外である光学的照射を射出する照射供給源９６、及び第一コリメーティング光学系９７及びプリズム９８を有する送信光学系を有しており、プリズム９８の傾斜面１０８において、照射供給源９６から供給され且つ第一コリメーター光学系９７によりコリメートされた光線束は対物レンズ３１の光軸の方向に反射される。該受光光学系は分割用プリズム９９及び第二コリメーター光学系１００によって形成されている。最後に、受光器９５は該送信器からの照射に対して感受性のある幾つかの検知要素を有している。受光器９５に対して、例えば、クオドラントダイオード又はカメラ回路を使用することが可能である。
【０３９５】
該トラッカーの送信器は光線束を送信し、それは照射供給源９６により射出され、第一コリメーター光学系９７によりコリメートされ且つプリズム９８によって対物レンズ３１の光学系上へ偏向されて対物レンズ３１の中心を介してターゲットへ向けられる。該光線束は例えばトリプルミラー又はリフレクタ等のターゲットによってタキオメーターへ反射して戻され、次いで対物レンズ３１を介して再度望遠鏡ユニット１６′へ入る。そのターゲットへ及びそれから戻る経路上において、最初は幅狭であった光線束は該ターゲットから充分に離れた距離においてかなり広がり、その帰路において対物レンズ３１の直径全体を占めることとなり、従ってプリズム９８へ入射することのない光線束の部分はダイクロイックミラー１０１をパスする。該送信器によって射出された光線束の波長は、実質的な反射なしで該光線束がダイクロイックミラー１０１をパスするように選択されており、従って前記ミラーは前記束に関して実際的に何等影響を有するものではない。ダイクロイックミラー１０１を通過した光線束は、次いで、分割用プリズム９９へ入る。その分割用層は該送信器により射出された照射の波長において選択的に反射させ、従ってそれは分割用プリズム９９へ入って来た光線束を第二コリメーター光学系１１０の方向に偏向させるが可視光は通過させる。第二コリメーター光学系１００は該送信器からの光線束であってターゲットにより反射された光線束を該トラッカーの受光器９５上へフォーカスさせる。受光器９５上のターゲットの画像の位置が所定位置、例えば中心から逸れる場合には、該トラッカーはそのような逸れの量及び方向に関する信号を装置制御コンピュータ（図３には示していない）へ供給し、それは受光器９５上の画像がこの例においては中心である所定位置に再度来るように、必要である場合には、アリダード１２と共に、望遠鏡ユニット１６′を回転させるために駆動部を制御する。
【０３９６】
更に、ファインダーカメラ１０２が望遠鏡ユニット１６′内に設けられている。ファインダーカメラ１０２はカメラ対物レンズ１０３とイメージセンサー１０４とを有している。イメージセンサー１０４の信号は装置制御コンピュータ５１へ接続されている画像処理回路１０５によって処理される。ファインダーカメラ１０２は測定すべきターゲットをより容易に見つけ出すために使用することが可能である。ファインダーカメラ１０２は、ピンホールカメラモデルの投影中心は、原理的に、垂直軸に関して任意に位置させることが可能であるので、第一の例示的実施例において記載したのと同一の方法を使用してキャリブレーションすることが可能である。
【０３９７】
距離測定装置１０６はターゲットに対して照射を指向させ且つそれによって反射して戻される照射を受取ることによりターゲットからタキオメーターへの距離を測定する。距離測定装置１０６は該望遠鏡のコンポーネントによって及び更なるコンポーネントによって形成されている。図２９においては明示的に示しておらず且つ例えばレーザーダイオード等の所定の波長範囲内の赤外線照射をパルスモードで射出する赤外光供給源が赤外照射を、送信／受光光学系１０７によりフォーカシングした後に、プリズム９８の表面１０８へ指向させ、それは赤外光供給源からの光に対して反射性であり且つそれをそこからダイクロイックミラー１０１へ通過させ、それは距離測定装置１０６の赤外光供給源からの赤外光に対して反射性であり、従って、その赤外光を対物レンズ３１へ偏向させる。該赤外光供給源及び送信／受光光学系１０７は、赤外光供給源により射出される光線束が距離測定装置１０６の光路に沿って対物レンズ３１の焦点幅である対物レンズ３１からの距離においてフォーカスされるように配置され且つ形成されており、従って、ほぼ平行な光線束が対物レンズ３１によって射出され、前記光線束は、次いで、例えばトリプルミラー等のリフレクターであるターゲット、又は例えば家屋の壁等の自然のターゲットへ入射する。反射された光線束は対物レンズ３１、ダイクロイックミラー１０１及びプリズム９８の表面１０８を介してターゲットから同一の経路に沿って送信／受光光学系１０７へ戻り、該光学系は該光線束を該照射を検知する距離測定装置１０６の受光要素（図２９には示していない）上へフォーカスさせる。従って、ターゲットへの距離は射出と受光との間のパルスの経過時間から決定され、その経過時間は対応する電子回路によって決定される。該光線束は対物レンズ３１の光軸に沿って射出されるので、該望遠鏡により視準されたターゲットへの距離はその光軸上で決定される。
【０３９８】
その他のコンポーネントは第一の例示的実施例のものに対応しており且つ対応するコンポーネントに対して同一の参照番号を使用している。更に、第一例示的実施例の説明におけるこれらのコンポーネントに対する説明はこの例示的実施例にも適用される。
【０３９９】
通常、本装置は上述したのと同一の方法を使用して且つテレカメラ１９の代わりにファインダーカメラを使用してキャリブレーションすることが可能である。
【０４００】
投影した画像の発生は上述したのと同一の態様で行われる。
【０４０１】
更に、図３１に示したように、遠隔制御ユニット１２１及びポールに装着されたリフレクタ１２２を有するリフレクタステーション１２０が使用される。
【０４０２】
遠隔制御ユニット１２１はディスプレイユニット１９０、グラフィックタブレット及びポインティング装置としての対応する点及び制御セクションを有している。代替的に、それは該ディスプレイユニット、グラフィックテーブル及び対応するペンの代わりにディスプレイ及びポインティング装置としてタッチスクリーン及びペンを有することが可能である。該制御セクションはビデオタキオメーター１１′の無線モジュール６１と共に動作するのに適した無線ネットワークインターフェースを具備している。特に、該制御セクションは無線接続を介して投影された画像データを受取り且つ対応する画像をディスプレイユニット上に表示させることが可能である。それはユーザがペンを使用してタブレット上の１つの点にタッチする場合に、該タブレットから位置情報を得ることが可能である。それは無線接続を介して対応するデータをビデオタキオメーター１１′、特に、コンピュータ５４へ転送することが可能であり、従ってコンピュータ５４と遠隔制御ユニット１２１との結合は本発明の更なる好適な例示的実施例に基づく処理ユニットを表わすものとして見ることが可能である。
【０４０３】
測量のために、ユーザはビデオタキオメーター１１′を遠隔モードで使用することが可能であり、その場合には本装置はリフレクタステーション１２０から制御される。本発明の第二好適実施例に基づく以下の方法は少なくとも１つ、通常幾つかのターゲット点が調査されるべき場合に特に適している。
【０４０４】
最初に、ターゲット領域の投影された画像が第一実施例において説明したように発生される。
【０４０５】
測量作業についてのより良い概観を得るために、測量すべき、即ち調査すべき点及び既に測量された、即ち調査された、は投影された画像においてマーク付けすることが可能である。全ての制御コマンド、信号及びデータは無線インターフェースを介して本装置と動作ユニットとの間で転送される。対応するステップは図３０に示してある。
【０４０６】
投影された画像を発生し且つ表示した後に、ステップＳ４１において、プロセッサ１１３は測量すべき点の座標を読取る。プロセッサ１１３はこれらを座標をキーボードから、格納媒体、即ち動作パネル２１のＰＣＭＣＩＡスロット内に挿入したコンパクトフラッシュメモリカードから、又は無線モジュール６１を介して読取り且つそれらをメモリ１１２内に格納する。
【０４０７】
ステップＳ４２において、プロセッサ１１３は投影された画像データ、即ち測量すべき点に対応する投影された画像のピクセルの位置を計算し且つディスプレイユニット５３及び遠隔制御ユニット１２１を制御して投影された画像において測量すべき点に対し第一マーク１２４を表示させる。それは、更に、ディスプレイユニットを制御して該点を接続するポリゴン即ち多角形を表示させる。
【０４０８】
プロセッサ１１３は本装置の装置制御コンピュータ５１を制御して調査モードで動作させ、即ち本装置は追跡装置を使用してリフレクタステーション１２０のリフレクタ１２２を追跡するために自動的に制御される。ユーザは、ここで、リフレクタ制御ユニット１２１のディスプレイユニット上の位置をモニタしながら調査すべき位置に対してリフレクタステーション１２０を移動させる。該制御ユニットは、望遠鏡ユニット１６′をリフレクタ１２２の方向へ自動的に移動させる。
【０４０９】
ユーザが遠隔制御ユニット１２１上の動作要素ディスプレイを動作してその点の測量、即ち調査を完了すると、ステップＳ４３において、プロセッサ１１３は例えばキーボードからのユーザの測定コマンド入力を読取り且つ本装置を制御して水平及び垂直角度及びリフレクタ１２２と本装置との間の距離を測定し、対応する信号を発生し且つそれらをプロセッサ１１３へ送る。プロセッサ１１３は該信号をデータへ変換し且つディスプレイユニット５３及び遠隔制御ユニット１２１のディスプレイを制御して測定したデータを表示させ、該データもメモリ１１２内に格納される。
【０４１０】
次いで、ユーザはリフレクタステーション１２０を調査すべき次の点近くの位置へ移動させ且つ測定を繰り返すことが可能である。
【０４１１】
このプロセスは、リフレクタステーション１２０が与えられたトレランスで調査すべき点に到達するまで繰り返すことが可能である。点及びリフレクタステーションのビジュアルディスプレイのために、非常に僅かな数のサイクルが必要とされるに過ぎない。所望の精度に何時到達したかを決定するために、プロセッサ１１３は実際の測定した水平及び垂直角度と測定した距離とを対応する格納されているデータに対して比較する。
【０４１２】
該角度及び距離データが所定の最大エラー未満だけ異なるものである場合には、ステップＳ４４において、プロセッサ１１３は第一マーク１２４の代わりに第二マーク１２５を表示する。該第二マークは、その点が調査の対象であることを表わす。
【０４１３】
別の適用例においては、望遠鏡ユニット１６′をリフレクタステーション１２０へ向けて少なくとも近似的に指向させるために画像を使用する（図３２及び図３３参照）。
【０４１４】
その目的のために、上述したリフレクタステーション１２０も使用される。
【０４１５】
図３２に示した如く、投影表面として円筒表面１３６が選択される。次いで、ターゲット領域の投影されたパノラマ画像が上述した如くに発生され且つ遠隔制御ユニット１２１へ転送される。
【０４１６】
ステップＳ４５において、該プロセッサは表示された投影されている画像における基準点の位置データを得る。ユーザはリフレクタステーション１２０と本装置１１′とを接続する線に沿ってターゲット領域におけるターゲット点１２６を視準する。次いで、ユーザはポインティング装置を使用して投影されている画像内の選択されているターゲット点を選択する。プロセッサ１１３はポインティング装置が操作された場合のポインティング装置の位置を読取る。
【０４１７】
ステップＳ４６において、プロセッサ１１３は位置データからの位置に対応する水平及び垂直角度Ｈｚ及びＶｚを計算する。
【０４１８】
ステップＳ４７において、プロセッサ１１３は水平及び垂直角度の形態で本装置と相対的にリフレクタステーションが近似的に位置されている方向を決定する。
【０４１９】
Ｈｚｒｅｆｌｅｃｔｏｒ＝１８０゜−Ｈｚ
Ｖｚｒｅｆｌｅｃｔｏｒ＝１８０゜−Ｖｚ
次いで、ステップＳ４８において、該プロセッサは計算された水平及び垂直角度Ｈｚｒｅｆｌｅｃｔｏｒ及びＶｚｒｅｆｌｅｃｔｏｒにより定義させるオリエンテーションに望遠鏡ユニットを移動させるべく駆動部を制御する。
【０４２０】
ここでユーザは望遠鏡ユニット１６′の決定されたオリエンテーションにおいて開始して更なる測量作業を実施することが可能である。
【０４２１】
本発明をある例示的実施例に関して説明したが、多くの代替例、修正例、及び変形例が当業者にとって明らかなものであることを自明である。従って、ここで記載した本発明の例示的実施例は如何なる場合においても例示的なものであり、制限的なものでないことが意図されている。特許請求の範囲に定義されているように本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに種々の変更を行うことを可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は測量装置を使用して測量データを供給する方法、該方法を実施する手段及び対応する測量装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測量は、しばしば、例えば地形におけるリフレクタ（トリプルリフレクタ）又はターゲット等の点の位置又は角度の決定を包含する。これらの角度又は位置はテオドライト又はタキオメーター等の測量装置を使用して測定することが可能である。
【０００３】
空間内の位置は適宜の座標系における座標により定義することが可能である。例えば、１つの点の位置はそのカーテシアン座標により定義することが可能であり、該カーテシアン座標は互いに直交する３つの軸を有するカーテシアン座標系に関して定義される。然しながら、位置を測定する場合には、球座標がより適切である。図１に示したように、点Ｐの位置は、直交座標系の原点に対するその距離ｄ、該座標系の水平軸のうちの１つと該座標系の原点とその水平面上への点Ｐの投影とを接続する線との間の角度α、及び最後に該水平面に直交する座標系軸と該座標系の原点と該点とを接続する線との間の垂直角度θによって球座標で定義することが可能である。当該技術において良く知られているように、カーテシアン座標は球座標へ変換することが可能であり且つその逆も又は真である。
【０００４】
タキメーター又はトータルステーションとしても知られているテオドライト又はタキオメーター等の測量装置は、球座標を利用している。図１に模式的に示したように、既知のテオドライト又はタキオメーターは望遠鏡１を有しており、それはテオドライト又はタキオメーターのベース要素３へ固定されている垂直軸２周りに回転可能であり且つ垂直軸２周りの望遠鏡１の回転と共に回転され水平軸とも呼ばれるチルト用軸４周りに回転可能である。垂直軸２周りの回転角度及びチルト用軸周りのチルト角度は対応する水平円５及び垂直円６から読取ることが可能である。
【０００５】
図１に示したような理想的なタキオメーターにおいては、チルト用軸４は垂直軸２に対して直交しており且つ両方の軸は１つの点で交差する。更に、視準用軸又は視準軸とも呼ばれる望遠鏡１の視準線７はチルト用軸４に対して直交しており且つ更にチルト用軸４と垂直軸２との交点を通過する。
【０００６】
１つの点の位置を測定するために、理想的には、垂直軸２が完全に垂直である、即ちそれが重力の方向に向いているようにタキオメーターを配向させる。次いで、垂直軸２に直交する面によって球座標系を定義することが可能であり、その原点はチルト用軸４と垂直軸２との交点である。水平円５によって該座標系の１つの軸を定義することが可能であり、それはベース要素３に関して固定されている。上述した角度α及びθを測定するために、望遠鏡１の視準用軸７が垂直軸２周りに望遠鏡１を回転させ且つチルト用軸４周りに望遠鏡１をチルトさせることにより測定されるべき点に対して方向付けされる。角度αは該水平円から読取ることが可能であり且つ角度θは垂直円６から読取ることが可能である。該装置からのターゲット点の距離を測定するために、タキオメーターは距離測定ユニットを有しており、それは該装置から視準されたターゲット点の距離の測定を行うことを可能とする。該装置からの該点の距離を知ることにより、該カーテシアン座標を容易に得ることが可能である。
【０００７】
ビデオタキオメーターは、例えば、望遠鏡全体を置き換えるか又は望遠鏡の接眼レンズのみを置き換えるか又は望遠鏡に加えて設けることが可能なカメラを有しているという点において従来のタキオメーターと異なっている。図２に模式的に示したように、カメラ８は光学系９及びイメージセンサー１０を有している。光学系９は１つの場面における点の画像をイメージセンサー１０上に形成する。従って、測定されるべき点Ｐはイメージセンサー１０上の或る位置Ｐ´の上に結像される。イメージセンサー１０はその上に形成される画像に応答して夫々の検知信号を発生する光検知器要素１０′からなるアレイを有している。
【０００８】
ターゲット領域を測量するために既知のタキオメーター又はビデオタキオメーターが使用される場合には、そのターゲット領域に関しての測量データを得るために望遠鏡ユニットを該ターゲット領域内の興味のある全ての点に対して別々に向け直すことが必要である。従って、ターゲット領域、特にターゲット領域における与えられたオブジェクトの測量は著しく時間のかかるものである場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
測量データを供給する従来の方法及び従来の測量装置をより迅速に且つ快適に測量データを与えるために更に改善することが可能であることが判明した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上述した問題点を考慮して為されたものである。
【００１１】
本発明の実施例はより迅速に且つ快適に測量データを提供する測量装置を提供している。更に、本発明の実施例は、向上された精度で簡単な態様でパノラマ画像を与える測量装置を提供している。
【００１２】
更に、本発明の実施例は、より迅速に且つ快適に測量データを供給する測量装置を使用して測量データを供給する方法を提供している。本発明の更なる実施例は、向上された精度で簡単な態様でパノラマ画像を提供する方法を提供している。
【００１３】
本発明の１実施例によれば、距離測定ユニットの測定方法に沿って測量されるべきオブジェクトと距離測定ユニットとの間の距離を表わす距離データを発生し、水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されている距離測定ユニットと、該水平軸及び垂直軸周りの該距離測定ユニットのオリエンテーション即ち配向を表わすオリエンテーションデータを生成するオリエンテーションセンサー、該オブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し該距離測定ユニットに関して定義された空間関係を有している望遠鏡ユニットと、処理ユニットとを有している。前記処理ユニットは、画像データを生成するために該望遠鏡ユニットを制御し、該オブジェクトにおける少なくとも３つの異なるロケーションに対する距離データであって対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットによって受取られる距離データを生成するために該距離測定ユニットを制御し、該オブジェクトにおける該少なくとも３つの異なるロケーションと関連するオリエンテーションデータ及び距離データにより定義される表面を表わす表面データを得、且つ該画像データを該表面データに基づいて該表面に対して該画像の投影を表わす投影された画像データへ変換させる形態とされている。
【００１４】
従って、これらの実施例においては、本測量装置は、該オブジェクトにおける少なくとも３つのロケーションの位置及び距離の測定により画像データが投影される表面を決定する。これらのロケーションの位置は該距離測定ユニットのオリエンテーションに基づいて計算される。
【００１５】
本特許出願に関して、強調されるべきことは、「投影（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）」という用語はグラフィック又は物理的な投影へ制限されるべきものではなく「変換（ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）」として理解されるべきことである。更に、該距離測定ユニットの測定方向は、例えば、望遠鏡ユニットの光学的検知器の光軸又は中心軸に対応することが可能である。
【００１６】
例示的実施例によれば、本装置は、更に、該オブジェクトの二次元画像内の該オブジェクトにおける異なるロケーションのユーザ選択に対するインターフェースを有している。代替的に、本装置は、例えば三面体を記述するために該オブジェクトにおける異なるロケーションを予め定義する場合がある。
【００１７】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、測量データとして、該表面の距離に関する情報と共に、少なくとも投影された画像データを受信装置へ格納及び送信の少なくとも１つに対する形態とされている。該表面の形状及び／又はオリエンテーション等の付加的な情報も例えば該処理ユニットにより格納及び送信される場合がある。
【００１８】
例示的実施例によれば、該表面は面、球、円筒のうちの１つである。例えば三次元空間内において１つの面のロケーション及びオリエンテーションを完全に定義するためには３つのロケーションの測定で充分であることは自明である。１つの面を定義するために３つを超えるロケーションの測定が実施される場合には、その面の定義の精度は既知の補正方法により増加される場合がある。４つのロケーションの測定は例えば三次元空間内において１つの球のロケーション及びオリエンテーションを定義するために充分である。例えば更により多数のロケーションの測定により自由形状表面が記述される。この自由形状表面に関して、ロケーションの数は、例えば、その表面の複雑性及び意図された精度に依存する。
【００１９】
本発明の実施例によれば、測量装置が、距離測定ユニットの測定方向に沿って測定されるべきオブジェクトと該距離測定ユニットとの間の距離を表わす距離データを生成するための距離測定ユニットと、該距離測定ユニットに関して定義されている空間関係を有しており該オブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生する望遠鏡ユニットと、処理ユニットとを有している。前記処理ユニットは、画像データを生成するために該望遠鏡ユニットを制御し、距離データを生成するために該距離測定ユニットを制御し、そのロケーションが該距離データに基づいて選択され且つそれが該オブジェクトの該二次元画像内の該オブジェクトにおける少なくとも１つの楕円形及び菱形要素を識別し且つ解析することにより画像処理により選択されたオリエンテーションを有している１つの面を表わす表面データを得、且つ該画像データを該表面データに基づいて該面に対する該画像の投影を表わす投影された画像データへ変換させる形態とされている。
【００２０】
従って、これらの実施例においては、本測量装置は画像データが画像処理により投影される表面を決定する。該距離測定ユニットと該オブジェクトとの間の距離が測定される該オブジェクトにおけるロケーションは、例えば三次元空間内において該面のオリエンテーションを調節する場合にブレークオーバー点として使用することが可能である。代替的に、該面のオリエンテーションを最初に決定し且つ該面をその後に測定された距離に配置させることが可能である。少なくとも１個の楕円形又は菱形要素を識別し且つ該楕円形を円へ又は該菱形要素を矩形へ投影させるために必要な変形を決定することは、例えば、画像処理期間中に実施することが可能である。
【００２１】
例示的実施例によれば、本装置は、更に、二次元画像における該オブジェクトにおいての少なくとも１つの楕円形及び菱形要素のユーザ選択に対するインターフェースを有しており、該処理ユニットは該面のオリエンテーションの選択に対して該選択された要素を使用する形態とされている。
【００２２】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、測量データとして該面の距離に関する情報と共に少なくとも該投影された画像データを受信装置へ格納及び送信の少なくとも１つに対する形態とされている。該面のオリエンテーション等の付加的な情報も、例えば、該処理ユニットにより格納及び送信される場合がある。
【００２３】
例示的実施例によれば、該距離測定ユニットは水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されており、本装置は、更に、該水平軸及び垂直軸周りの該距離測定ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを生成するオリエンテーションセンサーを有しており、且つ該処理ユニットは、更に、該オブジェクトにおける異なるロケーションに対する距離データを生成するために該距離測定ユニットを制御する形態とされており、該距離データは対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットにより受取られる。該異なるロケーションは本装置内において予め定めておくか、又は、例えば、ユーザに対して該二次元画像を表示し且つユーザが該オブジェクトの二次元画像内の所望のロケーションを選択することを可能とさせることによりユーザインターフェースを介してユーザにより入力される場合がある。
【００２４】
本発明の実施例によれば、測量装置が距離測定ユニットの測定方向に沿って測定されるべきオブジェクトと該距離測定ユニットとの間の距離を表わす距離データを生成する距離測定ユニットと、該オブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し該距離測定ユニットに関して定義された空間関係を有している望遠鏡ユニットと、該オブジェクトの三次元データを受取るインターフェースと、処理ユニットとを有している。前記処理ユニットは、画像データを生成するために該望遠鏡ユニットを制御し、距離データを生成するために該距離測定ユニットを制御し、そのロケーションが該距離データに基づいて選択され且つそれが該三次元データにおいて定義されているような形状を有している１つの表面を表わす表面データを得、且つ該画像データを該表面データに基づいて該画像の該表面への投影を表わす投影された画像データへ変換する形態とされている。
【００２５】
従って、これらの実施例においては、本測量装置は、例えば、ＣＡＤデータ等の外部三次元データ又はデジタル地形モデルを使用することにより画像データが投影される表面を決定する。
【００２６】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、該三次元データ及び該画像データの両方に包含されている少なくとも１つの同一の特性要素を識別し且つ分析することにより画像処理により該表面のオリエンテーションを選択する形態とされている。
【００２７】
例示的実施例によれば、該距離測定ユニットは、水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されており、本装置は、更に、該水平軸及び垂直軸周りの該距離測定ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するオリエンテーションセンサーを有しており、該処理ユニットは、更に、該オブジェクトにおける少なくとも３つの異なるロケーションに対する距離データであって対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットにより受取られる距離データを生成するために該距離測定ユニットを制御する形態とされており、且つ該処理ユニットは、更に、該オブジェクトにおける該少なくとも３つの異なるロケーションと関連しているオリエンテーションデータ及び距離データを使用することにより該表面のオリエンテーションを決定する形態とされている。
【００２８】
該オブジェクトにおける該異なるロケーションは本装置内において予め定めておくか、又は、例えば、ユーザに対して該オブジェクトの二次元画像を表示し且つ該二次元画像内の所望のロケーションをユーザが選択することを可能とすることによりユーザインターフェースを介してユーザにより入力される場合がある。代替的に、前記異なるロケーションは、例えば、該三次元データに基づいて自動的に決定する場合がある。
【００２９】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、測量データとして該表面の距離に関する情報と共に少なくとも投影された画像データを受信装置へ格納及び送信する少なくとも１つに対する形態とされている。例えば、該表面の形状及び／又はオリエンテーション等の付加的な情報も該処理ユニットにより格納及び送信される場合がある。
【００３０】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、該投影された画像データにより表わされる画像の投影におけるユーザが選択した点を認識し且つ該オブジェクトにおける該選択された点の位置を決定する形態とされている。従って、該投影された画像は、例えば、該オブジェクトにおける距離を測定するために使用することが可能である。
【００３１】
例示的実施例によれば、該望遠鏡ユニットは水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されている。該望遠鏡は、更に、該水平軸及び垂直軸周りの該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを生成するオリエンテーションセンサーを有している。該処理ユニットは、更に、画像データが得られるべき方向であって複数の部分画像がターゲット領域をカバーするようにターゲット領域の複数の二次元部分画像を識別する方向を決定し、各方向における部分画像であって対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットにより受取られる部分画像データを採取するために該望遠鏡ユニットを制御し、円錐、円筒、球からなるグループから選択される形状を有しているパノラマ表面を表わすパノラマ表面データを得、各方向に対する該部分画像データを各々が該パノラマ表面に対する夫々の部分画像データの投影を表わしている１組の投影された部分画像データへ変換し、該１組の投影された部分画像データ及び夫々の投影された部分画像データに対応するオリエンテーションデータに基づいて該パノラマ表面へ投影された該ターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生する形態とされている。
【００３２】
従って、本測量装置は、パノラマ画像を発生するために使用することが可能である。上の例示的実施例においては、本装置は該パノラマ表面に対する夫々の部分画像データの投影中心に位置決めされている。前記パノラマ表面の形状は本装置内に格納することが可能である。該パノラマ表面は、予め定義した距離、又は、例えば、該距離測定ユニットと測量されるべきオブジェクトとの間の測定された距離に位置決めさせることが可能である。該望遠鏡ユニット及び該距離測定ユニットを共通のケーシング内に位置決めさせ且つ、例えば、同一のオリエンテーションセンサーを使用することが可能であることは自明である。代替的に、該望遠鏡ユニット及び該距離測定ユニットは、別々のケーシング内に位置決めさせ且つ、例えば、同一の又は別個のオリエンテーションセンサーを使用することが可能である。
【００３３】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、測量データとして、得られたパノラマ画像データを受信装置に対して格納及び送信のうちの少なくとも１つに対する形態とされている。該表面の距離及び／又は形状に関する情報等の付加的な情報も、例えば、該処理ユニットにより格納及び送信される場合がある。
【００３４】
本発明の実施例によれば、測量装置が、測量すべきオブジェクト即ち物体の二次元画像に関する画像データを発生し水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されている望遠鏡ユニットと、該水平軸及び垂直軸周りの該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するオリエンテーションセンサーと、処理ユニットとを有している。前記処理ユニットは、画像データが得られるべき方向であって、複数個の二次元部分画像がターゲット領域をカバーするようにターゲット領域の複数の二次元部分画像を識別する方向を決定し、各方向における部分画像データであって対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットによって受取られる部分画像データを採取するために該望遠鏡ユニットを制御し、円錐、円筒、球からなるグループから選択される形状を有しているパノラマ表面を表わすパノラマ表面データを得、各方向に対する該部分画像データを各々が夫々の部分画像データの該パノラマ表面への投影を表わしている１組の投影された部分画像データへ変換し、該１組の投影された部分画像データ及び夫々の投影された部分画像データに対応するオリエンテーションデータに基づいて該パノラマ表面へ投影されたターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生する形態とされている。
【００３５】
従って、本測量装置は、パノラマ画像を発生するために使用することが可能である。上の実施例においては、本装置は夫々の部分画像データの該パノラマ表面への投影の中心に位置決めされている。前記パノラマ表面の形状は本装置内に格納することが可能である。
【００３６】
例示的実施例によれば、本装置は、更に、距離測定装置の測定方向に沿って測量されるべきオブジェクトと本装置との間の距離を表わす距離データを発生し該望遠鏡ユニットに関して定義された空間関係を有している距離測定ユニットを有している。該処理ユニットは、更に、該距離データに基づいて該表面のロケーションを得るために該オブジェクトにおける少なくとも１つのロケーションに対する距離データを発生するために該距離測定ユニットを制御する形態とされている。
【００３７】
従って、該パノラマ表面は、例えば、該距離測定ユニットと該測定されるべきオブジェクトとの間の測定された距離に位置決めさせることが可能である。代替的に、該パノラマ表面は、例えば、予め定めた距離に位置決めさせることが可能である。該望遠鏡ユニット及び該距離測定ユニットは、共通のケーシング内に位置決めさせることが可能であり、且つ、例えば、同一のオリエンテーションセンサーを使用することが可能であることは自明である。代替的に、該望遠鏡ユニット及び該距離測定ユニットは、別々のケーシング内に位置決めさせ且つ、例えば、同一の又は別々のオリエンテーションセンサーを使用することが可能である。
【００３８】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、測量データとして発生されたパノラマ画像データを受信装置に対し格納及び送信の少なくとも１つに対して適合されている。例えば、該表面の距離及び／又は形状に関する情報等の付加的な情報が該処理ユニットにより格納され及び送信される場合がある。
【００３９】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、二次元部分画像がオーバーラップするように方向を決定し、且つ該オーバーラップ領域における該部分画像データ又は投影された部分画像の投影された部分画像データのピクセルデータを使用することによりオーバーラップ領域における二次元部分画像のうちの少なくとも１つの部分画像データ及び投影された部分画像データのうちの少なくとも１つにおけるピクセルデータを調節すべく適合されている。
【００４０】
例示的実施例によれば、本装置は、更に、該水平軸及び垂直軸周りに該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットのうちの少なくとも１つを回転させるための回転ドライバを有しており、且つ、夫々、該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットを所定の方向へ回転させるために該回転ドライバを制御する形態とされている。
【００４１】
例示的実施例によれば、本装置は、該二次元画像及び該画像の投影をディスプレイユニット及びタッチスクリーン上に夫々表示するため、及び夫々、該二次元画像及び該画像の投影においての該オブジェクトにおけるロケーションを選択するために、ディスプレイユニット及びポインティング装置用のインターフェース及びタッチスクリーン用のインターフェースのうちの少なくとも１つを有しており、且つ該処理ユニットは、更に、該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットの測定方向が、夫々、読取位置に対応する該オブジェクトにおけるロケーションを指し示すように該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットのうちの少なくとも１つのオリエンテーションを計算するために該ポインティング装置の位置及び該タッチスクリーンにタッチすることにより定義される位置を夫々読取り、且つ該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットを、夫々、計算されたオリエンテーションへ移動させるために該回転ドライバを制御すべく適合されている。
【００４２】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは命令を格納しているメモリとプロセッサとを有している。
【００４３】
例示的実施例によれば、該望遠鏡ユニットは結像光学系と光学的検知器要素からなるアレイとを具備しており、各検知器要素は該アレイ内における１つのロケーションを有しており且つ該結像光学系による該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生し、且つ該処理ユニットは各光学的検知器要素のロケーションを光路と関連づけるためのキャリブレーションデータを格納している。
【００４４】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、該キャリブレーションデータに基づいて、各光学的検知器要素の光路と該表面データにより表わされる表面及び該パノラマ表面データにより表わされるパノラマ表面の夫々との間の交点を解析的に検知し、且つ、夫々、該表面及び該パノラマ表面における検知された交差に対する該二次元画像の各ピクセル値を格納することにより、該画像データを投影された画像データへ変換すべく適合されている。
【００４５】
例示的実施例によれば、本装置は、デジタル画像を表示するためのディスプレイユニット及びタッチスクリーンのうちの少なくとも１つに対するインターフェースを有しており、且つ該処理ユニットは、夫々、該ディスプレイユニット及びタッチスクリーン上に該二次元画像及び該画像の投影のうちの少なくとも１つを表示すべく適合されている。
【００４６】
例示的実施例によれば、該二次元画像又は該画像の投影においての該オブジェクトにおけるロケーションを選択するために、ポインティング装置用のインターフェースが設けられるか又は該ディスプレイインターフェースがタッチスクリーン用のインターフェースであり、且つ該処理ユニットは、該ポインティング装置の位置又は該タッチスクリーンのタッチングにより定義される表示されている画像内の１つの点を表わす少なくとも１個のピクセルを定義するデータを読取るために適合されている。
【００４７】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、該二次元画像においての又は該画像の投影においてのターゲット領域及び／又は位置を制限する方向、及び、好ましくは、該ターゲット領域の範囲を定義するユーザ入力を読取ることにより該ターゲット領域を表わすターゲット領域データを採取すべく適合されている。
【００４８】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、該ポインティング装置によって又は該タッチスクリーンのタッチングによって選択される該画像の表示されている投影における２つの位置を読取り、該画像の該投影における該選択されたロケーションに対応する該オブジェクトにおける２つのロケーションの間の距離を決定し、且つその決定された距離又はその決定された距離から計算された値を表示すべく適合されている。
【００４９】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、更に、該ポインティング装置によって又は該タッチスクリーンのタッチングによって選択される該画像の表示された投影における３つの位置を読取り、該オブジェクトにおける対応するロケーションにより定義される２つの線の間の角度を決定し、且つその決定された角度又はその決定された角度から計算された値を表示すべく適合されている。
【００５０】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、該ディスプレイユニット上に該処理ユニットにより得られたか又は該処理ユニット内に格納されている付加的な情報を表示すべく適合されている。
【００５１】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、既に測量されたターゲット領域内のロケーションを表わす測量データを格納し、且つ該測量されたロケーションのうちの少なくとも１つを表わすマークを該ディスプレイユニット上にディスプレイさせるべく適合されている。
【００５２】
例示的実施例によれば、該処理ユニットは、測量されるべきロケーションを表わす座標データを採取し、且つ未だに測量されるべき少なくとも１個の点を表わすマークを該ディスプレイユニット上に表示すべく適合されている。
【００５３】
本発明の実施例によれば、測量装置を使用して測量データを供給する方法が、測量されるべきオブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、水平軸及び垂直軸周りの該測量装置のオリエンテーションを表わす対応するオリエンテーションデータと共に該オブジェクトにおける少なくとも３個の異なるロケーションに対して該測量装置の測定方向に沿って該測量装置と該オブジェクトとの間の距離を表わす距離データを発生し、該距離データ及び該オブジェクトにおける該少なくとも３個の異なるロケーションと関連しているオリエンテーションデータにより定義される表面を表わす表面データを得、且つ該画像データを該表面データに基づいて該画像の該表面に対する投影を表わす投影された画像データへ変換する、上記各ステップを有している。
【００５４】
本発明の実施例によれば、測量装置を使用して測量データを供給する方法が、測量されるべきオブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、該測量装置の測定方向に沿っての該測量装置と該オブジェクトとの間の距離を表わす距離データを発生し、該距離データに基づいて面の１つのロケーションを選択することにより且つ該オブジェクトの二次元画像内の該オブジェクトにおける少なくとも１個の楕円形及び菱形要素を識別し且つ解析することにより画像処理によって該面のオリエンテーションを選択することにより該面を表わす表面データを得、且つ該画像データを該表面データに基づいて該画像の該面に対する投影を表わす投影された画像データへ変換する、上記各ステップを有している。
【００５５】
本発明の実施例によれば、測量装置を使用して測量データを供給する方法が、測量すべきオブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、該測量装置の測定方向に沿って該測量装置と該オブジェクトとの間の距離を表わす距離データを発生し、該オブジェクトの三次元データを受取り、該距離データに基づいて表面の１つのロケーションを選択し且つ該三次元データにおいて定義されているような該表面の形状を選択することにより該表面を表わす表面データを得、該画像データを該表面データに基づいて該画像の該表面に対する投影を表わす投影された画像データへ変換する、上記各ステップを包含している。
【００５６】
例示的実施例によれば、本方法は、更に、該三次元データ及び該イメージデータの両方に包含されている少なくとも１個の同一の特性要素を識別し且つ解析することにより画像処理によって該表面のオリエンテーションを決定するステップを有している。
【００５７】
例示的実施例によれば、本方法は、更に、水平軸及び垂直軸周りの該測量装置のオリエンテーションを表わす対応するオリエンテーションデータと共に該オブジェクトにおける少なくとも３つの異なるロケーションに対する距離データを発生し、且つ該距離データ及び該オブジェクトにおける該少なくとも３つの異なるロケーションと関連するオリエンテーションデータを使用することにより該表面のオリエンテーションを決定する、上記各ステップを包含している。
【００５８】
例示的実施例によれば、本方法は、更に、投影された画像データにより表わされる画像の投影におけるユーザが選択した点を認識し、且つその選択した点の該オブジェクトにおける位置を決定する、上記各ステップを包含している。
【００５９】
本発明の実施例によれば、測量装置を使用して測量データを供給する方法が、各々が測量されるべきオブジェクトの二次元部分画像に関連している部分画像データが得られるべき方向であって複数の二次元部分画像がターゲット領域をカバーするように該オブジェクトにおけるターゲット領域の複数の二次元部分画像を識別する方向を決定し、水平軸及び垂直軸周りの該測量装置のオリエンテーションを表わす対応するオリエンテーションデータと共に各方向における部分画像データを発生し、円錐と円筒と球とからなるグループからパノラマ表面の形状を選択することによりパノラマ表面を表わすパノラマ表面データを得、各方向に対する該部分画像データを各々が該パノラマ表面への夫々の部分画像データの投影を表わしている１組の投影された部分画像データへ変換し、且つ該１組の投影された部分画像データ及び夫々の投影された部分画像データに対応するオリエンテーションデータに基づいて該パノラマ表面へ投影されたターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生する、上記各ステップを有している。
【００６０】
例示的実施例によれば、本方法は、更に、二次元部分画像がオーバーラップ領域においてオーバーラップするように方向を決定し、且つ、夫々、該オーバーラップ領域においての該部分画像データ又は該投影された部分画像の投影された部分画像データのピクセルデータを使用することによって該オーバーラップ領域における二次元部分画像のうちの少なくとも１つの部分画像データ及び投影された部分画像データのうちの少なくとも１つにおけるピクセルデータを調節する、上記各ステップを包含している。
【００６１】
例示的実施例によれば、該望遠鏡ユニットは結像光学系と光学的検知器要素からなるアレイとを具備しており、各検知器要素は該アレイ内の１つのロケーションを有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生し、各光学的検知器要素の光路に対する割り付けがキャリブレーションデータ内に格納されており、且つ画像データを投影された画像データへ変換するステップが、該キャリブレーションデータに基づいて、夫々、該表面データにより表わされる表面及び該パノラマ表面データにより表わされるパノラマ表面と各光学的検知器要素の光路との間の交点を解析的に検知し、且つ該二次元画像の各ピクセル値を、夫々、該表面及び該パノラマ表面における検知された交点へ格納することにより実施される。
【００６２】
例示的実施例によれば、本方法は、更に、該画像の表示された投影においてユーザにより選択された２つの位置を読取り、該画像の投影における選択されたロケーションに対応する該オブジェクトにおける２つのロケーションの間の距離を決定し、且つその決定された距離又はその決定された距離から計算された値を表示する、上記各ステップを包含している。
【００６３】
例示的実施例によれば、本方法は、更に、ユーザにより選択された該画像の表示された投影における３つの位置を読取り、該オブジェクトにおける対応するロケーションによって定義される２つの線の間の角度を決定し、且つその決定された角度又はその決定された角度から計算された値を表示する、上記各ステップを包含している。
【００６４】
本発明の実施例によれば、測量装置の処理ユニット用のコンピュータプログラムが提供され、該コンピュータプログラムは、該測量装置が上述した方法を実施することを可能とすべく適合されている。
【００６５】
本発明の実施例によれば、コンピュータにより読取可能な格納媒体が提供され、該媒体は上のコンピュータプログラムを格納している。
【００６６】
本発明の実施例によれば、測量装置と共に使用するか又は測量装置の一部である処理ユニットが提供され、該測量装置は、水平軸及び垂直軸周りに制御可能に回転すべく装着されており且つ結像光学系と光学的検知器要素からなるアレイとを具備している望遠鏡ユニットを有しており、各検知器要素は該アレイ内の１つのロケーションを有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生し、本装置は、更に、該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーション信号を発生するオリエンテーションセンサー及び該水平軸及び垂直軸周りに該望遠鏡ユニットを回転させるための制御可能な回転ドライバを有しており、該処理ユニットは、各光学的検知器要素のロケーションを視準方向へ関連づけるキャリブレーションデータ及び命令を格納しているメモリ、及び該処理ユニットが測量装置へ接続されている場合に該命令に応答して以下の動作：測量すべきターゲット領域を表わすターゲット領域データを得ること、投影表面を表わす投影表面データを得ること、該ターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像を表わす光学的検知器アレイにより発生される１組のピクセルデータを採取すること、該１組のピクセルデータを該キャリブレーションデータを使用して該イメージの該投影表面への投影を表わす１組の投影された画像データへ変換すること、及び測量データとして少なくとも該投影された画像データを受信装置へ格納及び／又は送信すること、を実施するためのプロセッサを有している。
【００６７】
本発明の実施例によれば、測量装置が提供され、該測量装置は、水平軸及び垂直軸周りに制御可能に回転すべく装着されており結像光学系と光学的検知器要素からなるアレイとを具備している望遠鏡ユニットを有しており、各検知器要素は該アレイ内の１つのロケーションを有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生させ、本装置は、更に、該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーション信号を発生するオリエンテーションセンサー、及び該水平軸及び垂直軸周りに該望遠鏡ユニットを回転させるための制御可能な回転ドライバ、及び処理ユニットを有しており、該処理ユニットは該ドライバ、該オリエンテーションセンサー及び該回転ドライバへ接続されている。
【００６８】
本発明の実施例によれば、測量装置を使用してターゲット領域の測量データを供給する方法が提供され、該測量装置は、水平軸及び垂直軸周りに制御可能に回転すべく装着されており且つ結像光学系と光学的検知器要素からなるアレイとを具備している望遠鏡ユニットを有しており、各検知器要素は該アレイ内の１つのロケーションを有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生させる。本装置は、更に、該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーション信号を発生するオリエンテーションセンサー及び該水平軸及び垂直軸周りに該望遠鏡ユニットを回転させるための制御可能な回転ドライバを有しており、本方法は、測量すべきターゲット領域を表わすターゲット領域データを得、投影表面を表わす投影表面データを得、該ターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像を表わすピクセルからなる１組のピクセルデータを採取し、該１組のピクセルデータを該キャリブレーションデータを使用して該画像の該投影表面への投影を表わす１組の投影された画像データへ変換し、且つ測量データとして少なくとも該投影された画像データを受信装置へ格納及び／又は送信する、上記各ステップを包含している。
【００６９】
本発明の実施例によれば、測量装置へ接続されている処理ユニット又は測量装置の処理ユニット用のコンピュータプログラムが提供され、該処理ユニットは、キャリブレーションデータを格納しているメモリとプロセッサとを有しており、本測量装置は、水平軸及び垂直軸周りに制御可能に回転すべく装着されており且つ結像光学系と光学的検知器要素からなるアレイとを具備している望遠鏡ユニットを有しており、各検知器要素は該アレイ内の１つのロケーションを有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生し、本装置は、更に、該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーション信号を発生するオリエンテーションセンサー及び該水平軸及び垂直軸周りに該望遠鏡ユニットを回転させるための制御可能な回転ドライバを有しており、該コンピュータプログラムは測量されるべきターゲット領域を表わすターゲット領域データを得、投影表面を表わす投影表面データを得、該ターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像を表わす該光学的検知器アレイにより発生された１組のピクセルデータを採取し、該１組のピクセルデータを該キャリブレーションデータを使用して該画像の該投影表面への投影を表わす１組の投影された画像データへ変換し、且つ該命令が該プロセッサにより実施される場合に測量データとして少なくとも該投影された画像データを受信装置へ格納及び／又は送信するための命令を有している。
【００７０】
特に、該コンピュータプログラムの命令及び該処理ユニットにおける命令は、該命令が該プロセッサにより実施される場合には、本発明に基づく方法を実施すべく適合させることが可能である。
【００７１】
本発明の実施例は、望遠鏡ユニットを有する測量装置を使用する。該望遠鏡ユニットは水平軸及び垂直軸周りに回転可能である。当該技術において一般的であるように、垂直軸という用語は、測量装置が適切にセットアップされる場合にのみ垂直であることを必要とする軸のことを意味している。チルト用軸とも呼ばれる水平軸は、最大でチルト用軸エラーまで該垂直軸に対して直交している。該望遠鏡ユニットは、水平軸周りにそれをチルト即ち傾斜させることが可能であるようにアリダード上に装着させることが可能である。該アリダード、及びそれと共に、該望遠鏡ユニットは、該垂直軸周りに回転させることが可能である。該アリダード自身は、それに対して装置座標系を定義することが可能な適宜のベース要素上の垂直軸周りに回転すべく装着させることが可能である。
【００７２】
該望遠鏡ユニットは、例えば適宜の制御ユニットにより制御される電気モータのような駆動部によって該垂直軸及び水平軸周りに制御された態様で回転させることが可能である。該望遠鏡ユニットのオリエンテーションは、夫々、該垂直軸及び水平軸周りの垂直及び水平回転角度により定義することが可能である。好適には、これらの角度は所定の方向に対して定義される。
【００７３】
該オリエンテーションセンサーは該望遠鏡ユニットのオリエンテーション即ち配向を測定すべく作用し且つ対応するオリエンテーション信号を発生する。特に、該オリエンテーションセンサーは、垂直及び水平回転角度を測定し且つ対応するオリエンテーション信号を発生する角度センサーを有することが可能である。
【００７４】
該望遠鏡ユニットは検知器要素からなるアレイ上に測量すべき興味のある区域を結像させる結像光学系を有している。該検知器要素は光学的照射、特に可視光照射、即ち光に対して感受性があり、且つ、好適には、カラー感受性があるものとすることが可能である。特に、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ検知器アレイを使用することが可能である。
【００７５】
該結像光学系は、興味のある区域においてオブジェクトの所望の倍率を与える望遠鏡光学系を有することが可能である。然しながら、該結像光学系がファインダーカメラに対して適切な広い視野を提供すべく設計されたものとすることも可能である。特に、この場合には、該望遠鏡ユニットは従来の態様でターゲット点を視準するための接眼レンズを具備する望遠鏡を有することが可能である。該結像光学系は該望遠鏡の一部とすることが可能であり、又は該望遠鏡とは別個のものとすることが可能である。
【００７６】
該望遠鏡ユニットは、更に、該装置と視準される特定の点との間の距離を測定し且つ対応する距離信号を発生すべく作用する距離測定装置を有している。好適には、該距離測定ユニットは、特に高い反射率を有する特別のリフレクタのような与えられた共同のターゲットのみではなく任意の反射性のオブジェクトの距離のリフレクタのない測定にも適している。
【００７７】
該距離測定装置は、望遠鏡ユニット１６に関して定義された特定の関係を有している。従って、水平軸及び垂直軸周りの該距離測定装置のオリエンテーションは目盛りが付けられた水平円２４及び目盛りが付けられた垂直円２６によって明示的に又は暗示的に決定される。代替的に、該距離測定装置は、水平軸及び垂直軸周りの該距離測定装置のオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するための別個のオリエンテーションセンサーを使用することが可能である。
【００７８】
本測量装置は、更に、装置制御コンピュータ、又はプロセッサと該駆動部及びオリエンテーションセンサーへの接続のための物理的及び／又はソフトウエアインターフェースとを具備している装置制御ユニットを有することが可能である。該装置制御コンピュータは、測定されたデータを処理又は評価すべく適合させることが可能である。又、別個の評価ユニットをその目的のために設けることが可能である。
【００７９】
該処理ユニットは、本測量装置内に一体化させることが可能であり、又は本測量装置とは別体とすることが可能である。後者の場合には、該処理ユニットは、該装置制御コンピュータへのインターフェース及び／又は該駆動部、該オリエンテーションセンサー及び該検知器アレイへのインターフェースのうちの少なくとも１つを有することが可能である。該処理ユニットが本測量装置の一部である場合には、それは、好適には、本装置から着脱自在である。
【００８０】
少なくとも、該処理ユニットが本測量装置から遠隔的に使用することが可能である場合には、それは通信リンク、好適には無線通信リンク、を介してそれへリンクさせることが可能であり、且つ適宜の通信インターフェースを有することが可能である。
【００８１】
それは本測量装置を制御し且つ本測量装置によって、特に該オリエンテーションセンサー及び該検知器アレイによって得られた信号又はデータを処理すべく作用する。該メモリは、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ハードディスク又は着脱自在の格納媒体（例えば、コンパクトディスク、ＤＶＤ、ＵＳＢスティック等のフラッシュＲＯＭ、メモリカード）又はそれらの組合わせの形態で設けることが可能である。着脱自在の格納媒体が使用される場合には、該処理ユニットは、更に、該格納媒体用の適宜のドライブを有することが可能である。処理のために、該処理ユニットは少なくとも１個のプロセッサを有しており、それは、例えば、多目的マイクロプロセッサ又はビデオ情報を処理するのに特に適したＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）とすることが可能である。以下においては、簡単化のために、「プロセッサ」という用語は少なくとも２つの結合されたプロセッサの結合のことを意味する場合もある。
【００８２】
該処理ユニットは本発明に基づく本方法の少なくとも一部を実施すべく作用し且つ、更に、本測量装置がその他の動作モードで使用される場合に付加的な作業を実施することも可能である。その場合には、該メモリ内に格納されている命令はその付加的な作業を実施するための命令を有することが可能である。特に、該処理ユニットは、上述したように制御及び評価ユニットとして作用することが可能である。
【００８３】
導入部分で記載したように、該検知器要素のいずれもが該検知器要素に対して結像されたオブジェクト点に対する方向と関連づけることが可能であることが望ましい。その目的のために、本測量装置がキャリブレーションされているものと仮定する。結果的に得られるキャリブレーションは、該アレイ内又は該望遠鏡ユニット内における該検知器要素の位置の該オブジェクト点の対応する方向、且つ該オブジェクト点の距離が既知である場合には、装置座標系における該オブジェクト点の対応する座標に対してのマッピングを与えることが可能である。一般的には、キャリブレーションのために、最適なマッピングを与えるべく調節されているキャリブレーションパラメータを有しており該検知器要素の位置と該方向との間の依存性をモデリングするモデルを使用することが可能である。該キャリブレーションパラメータはキャリブレーションデータとして該メモリ内に格納され、該モデルは該メモリ内に格納されている命令のうちの幾つかにより少なくとも暗示的に実現される。ドイツ特許出願ＤＥ１０３５９４１５．９及びＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１４３６５の内容を引用によりここに取込むが、これらはキャリブレーションのための適切な方法を開示している。
【００８４】
該メモリ内に格納されている命令は、本発明に基づくコンピュータプログラムの少なくとも一部とすることが可能である。それは、任意のプログラミング言語で実現することが可能であり、且つ、更に、本測量装置を制御するための制御ソフトウエアを包含することが可能である。
【００８５】
ターゲット領域を測量するために、ターゲット領域データが得られる。ターゲット領域データは、ターゲット領域を定義することを可能とする任意のデータとすることが可能である。特に、例えば対応する垂直及び水平角度により与えられる１組の少なくとも３つの方向を使用することが可能であり、その場合に本測量装置から開始し且つ該方向に沿って延在する光線が三次元とすることが可能なターゲット領域の端部を形成する。代替的に、該ターゲット領域の範囲及び形状及び少なくとも１つの方向をターゲット領域データとして使用することが可能である。更に、該ターゲット領域データは、該望遠鏡ユニットの現在のオリエンテーション及び該結像光学系及び検知器アレイにより形成されるカメラの視野によって該ターゲット領域が定義されることを表わすデータにより与えることが可能である。
【００８６】
ターゲット領域データを得る前、それと同時又はその後に、投影表面データが得られる。ここで、投影表面データは、三次元空間内において二次元表面を定義する任意のデータとすることが可能である。
【００８７】
該ターゲット領域データ及び該投影表面データは任意の座標系で定義することが可能である。然しながら、好適には、該ターゲット領域データ及び該投影表面データは同一の座標系において定義される。
【００８８】
該ターゲット領域データを得た後に、該駆動部は、該望遠鏡ユニットが該ターゲット領域を結像させるためのオリエンテーションに既にない場合には、該ターゲット領域の少なくとも一部を該検知器アレイ上に結像させることが可能なオリエンテーションに該望遠鏡ユニットを移動させるべく制御させることが可能である。該オリエンテーションは、得られたターゲット領域データに基づいて決定することが可能である。
【００８９】
次いで、該ターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像を表わすピクセル、即ち画像要素からなる１組のピクセルデータが得られる。該ピクセルデータを得るために、該処理ユニットは、該検知器アレイにより発生された対応する信号又はデータをキャプチャ即ち捕獲することが可能である。１個のピクセルに対するピクセルデータは、ビジュアル情報又はデータを有することが可能である。検知器要素の種類に依存して、該ビジュアル情報又はデータは、エンコードされた形態におけるカラー及び／又はグレイスケール情報を表わすことが可能である。更に、該アレイ内の対応する検知器要素の位置を、例えば、各位置が検知器要素の位置に対応しているピクセルデータのシーケンス又は明示的なデータによる位置により１組のピクセルデータでエンコードさせることが可能である。更に、該データは、好適には損失のない態様で圧縮させる。
【００９０】
次いで、該ピクセルデータは投影表面に対する該ターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像の投影を表わす１組の投影された画像データへ変換される。この変換のために、該キャリブレーションデータ及びキャリブレーションのために使用したモデル、又はキャリブレーションのために使用したモデルの一部であるカメラモデルを使用して各検知器要素又は対応するピクセルの位置を対応する方向、従って、投影表面上の位置へリンクさせる。
【００９１】
該投影された画像データは、与えられた又は計算された要素に対するカラー及び／又はグレイスケール情報又は該投影された画像の位置を表わすビジュアルデータを有することが可能である。該投影された画像の該要素の位置は、三次元座標系における座標又は該投影表面の１つの位置を決定する２つの座標により表わすことが可能である。
【００９２】
更に、該投影表面上の要素に対する座標の代わりに、該投影された画像データは該投影表面のディスプレイ面への投影を表わすデータを有することが可能である。
【００９３】
次いで、該投影された画像データは、該処理ユニットのメモリ又はその他の格納媒体上に少なくとも一時的に測量データとして格納される。次いで、該投影された画像データは更なる測量目的のために使用することが可能である。更に又は代替的に、該投影された画像データは、例えばその他の適用において該データを使用する遠隔コンピュータ等の受信装置へ送信することが可能である。
【００９４】
好適には、該投影された画像データのみが測量データとして格納されるのではなく、例えば該望遠鏡ユニットの対応する配向、使用された該投影表面データ及び／又は倍率等の該投影のために使用された更なるパラメータ等の該イメージをキャプチャする場合に使用されたパラメータに関連するデータも格納される。該投影された画像データは、任意の適宜のグラフィックフォーマット、特に該投影された画像データと同一のファイル内に付加的なデータを格納する可能性を提供するグラフィックフォーマットで格納及び／又は送信させることが可能である。
【００９５】
本発明の実施例は、結像される限り該ターゲット領域内の多くの方向に対する測量情報が該投影された画像内に包含されており、且つこの情報を得るために、１つの画像をとらねばならないに過ぎず、従って測量動作は極めて高速とすることが可能であるという利点を有している。更に、更なる測量作業は投影させた画像データを使用してオフィスにおいて実施することが可能である。
【００９６】
一般的に、本測量装置はビデオテオドライトとすることが可能である。然しながら、好適には、本測量装置は、更に、視準軸に沿って測量されるべきオブジェクトと本装置との間の距離を表わす距離信号を発生する制御可能な距離測量ユニットを有しており、該距離測定ユニットは信号を送信し且つ受信するための処理ユニットへ接続されている。従って、距離測定ユニットの視準方向に沿って測量されるべきオブジェクトと本装置との間の距離を表わす距離信号を発生する制御可能な距離測定ユニットを有する測量装置用の処理ユニットにおいては、該命令は、該距離信号又は該距離信号から発生される距離データを読取るための命令を有している。コンピュータプログラムにおいては、視準方向に沿って測量されるべきオブジェクトと本装置との間の距離を表わす距離信号を発生する制御可能な距離測定ユニットを更に有する測量装置の場合に、該命令は、該距離信号又は該距離信号から発生される距離データを読取るための命令を有することが可能である。このことは、本測量装置及び該処理ユニットが視準されるターゲット点への距離を測量するために使用することが可能であり、単に１個の装置でより完全な測量を行うことを可能とするという利点を有している。
【００９７】
該測量データは地形における更なる測量のために使用されることは必要ではない。然しながら、本方法においては、該処理ユニット又は本装置はデジタル画像を表示するためのディスプレイユニット及び／又はタッチスクリーンを有することが可能であり、且つ本方法は、更に、該検知器アレイによりキャプチャされた画像及び／又は該投影された画像を、夫々、ディスプレイユニット及び／又はタッチスクリーン上に表示させることを包含することが可能である。該処理ユニットにおいては、好適には、デジタル画像を表示するためのディスプレイユニット又はタッチスクリーン用の少なくとも１つのインターフェースが設けられ、且つ該命令は、該検知器アレイによりキャプチャされた画像及び／又は該投影された画像を、夫々、該ディスプレイユニット及び／又は該タッチスクリーン上に表示させる命令を有することが可能である。該コンピュータプログラムにおいては、該命令は、該検知器アレイによりキャプチャされた画像及び／又は該投影された画像を、特に、該処理ユニット又は本測量装置のディスプレイユニット又はタッチスクリーン上に表示させる命令を有することが可能である。本測量装置は、更に、該処理装置から表示データを受取るために、該処理装置へ接続されている少なくとも１つのディスプレイユニット又は１つのタッチスクリーンを有することが可能である。この実施例は、測定の直後にユーザが測量動作の結果をチェックすることが可能であるという利点を有している。
【００９８】
該画像及び／又は該投影した画像を表示するために、該コンピュータプログラムにおいては、該命令が、該投影した画像データを表示データへ変換する命令を有することが可能であり、該表示データは該投影した画像の表示面上への投影を表わしており且つ該表示データにより表わされる画像を表示する。該処理装置においては、該命令は、該投影された画像データを表示データへ変換する命令を有することが可能であり、該表示データは該投影された画像の表示面上への投影を表わしており且つ該表示データにより表わされる画像を表示する。本方法は、更に、該投影された画像を表示データへ変換することを包含することが可能であり、該表示データは該投影された画像の表示面上への投影を表わしており、且つ該表示データにより表わされる画像を表示する。
【００９９】
好適には、該処理ユニットは、該インターフェースへ接続されている該ディスプレイユニット及び／又はタッチスクリーンを有している。
【０１００】
更に、この場合には、更なる測量のため又は本方法において使用される更なるデータを入力するために該表示された画像又は表示された投影された画像を使用することが可能である。
【０１０１】
その目的のために、該処理ユニットにおいては、該キャプチャされた又は投影された画像における点を選択するために、ポインティング装置用のインターフェースを設けることが可能であり及び／又は該表示インターフェースはタッチスクリーン用のインターフェースとすることが可能であり且つ該メモリ内に格納されている命令は該ポインティング装置の位置又は該タッチスクリーンのタッチングにより定義される表示された画像における１つの点を表わす少なくとも１個のピクセルを定義するデータに対し且つそれを読取る命令を有している。該コンピュータプログラムにおいては、該キャプチャされた又は投影された画像における点を選択するために、該命令は、夫々、該ポインティング装置の位置又は該タッチスクリーンのタッチングにより定義される表示された画像における１つの点を表わす少なくとも１個のピクセルを定義するデータを読取るための命令を有することが可能である。本方法は、更に、該ポインティング装置の位置又はタッチスクリーンのタッチングにより夫々定義される表示された画像における１つの点を表わす少なくとも１個のピクセルを定義するデータを読取ることを包含することが可能である。この実施例は、該ポインティング装置又は該タッチスクリーンのタッチングによって該表示された画像又は表示された投影された画像におけるターゲットをユーザが容易に選択することが可能であるという利点を有している。特に、該命令は、グラフィカルユーザインターフェースを表わす命令を有することが可能である。該ポインティング装置は、好適には、マウス、トラックボール、トラックポイント、タッチパッド又はジョイスティックのうちの１つとすることが可能である。タッチスクリーンの使用は、ディスプレイと位置決め手段とが単一の装置に結合されているという利点を有しており、そのことは該処理ユニットを簡単化させ且つよりコンパクトなデザインとすることを可能とする。ポインティング装置を使用する場合には、その操作は、好適には、該ポインティング装置の位置に対応する位置にマークを表示させることを包含している。該コンピュータプログラムは、対応する命令を有することが可能である。更に、該ポインティング装置の位置は、通常、該ポインティング装置の動作要素、例えばマウスボタンが動作される場合に読取られる。
【０１０２】
該投影表面データは、該処理ユニットのメモリ内に永久的に格納させることが可能であり且つそれから得ることが可能である。本方法において該投影表面をより柔軟性を持って定義することを可能とするために、該投影表面データを得るステップは、該投影表面を定義するために該投影された画像における点のデータを採取すること、該望遠鏡ユニットを該データにより定義されるオリエンテーションへ移動させること、該投影された画像における点に対応する該ターゲット領域における点と該望遠鏡ユニットとの間の距離を表わす各オリエンテーションに対する距離データを得ること、及び該オリエンテーションからの投影表面データ及び関連する距離データを決定し且つ格納すること、を包含することが可能である。該処理ユニットにおいては、該メモリ内に格納される命令は、該プロセッサが該１組の命令に応答して該投影表面を定義する該投影された画像における点のデータを採取し、該望遠鏡ユニットを該データにより定義されるオリエンテーションへ移動させるために駆動部を制御すること、各オリエンテーションに対する距離データを得るために該距離測定ユニットを制御すること、及び該オリエンテーション及び関連する距離データから決定される投影表面データを決定し且つ格納すること等の１組の命令を包含することが可能である。該コンピュータプログラムにおいては、投影表面を定義するために該投影された画像における点のデータを採取し、該データにより定義されるオリエンテーションに該望遠鏡ユニットを移動し、該望遠鏡ユニットと該投影された画像における点に対応する該ターゲット領域における点との間の距離を表わす各オリエンテーションに対する距離データを得るための命令を有することが可能である。本発明のこの実施例は、投影表面を極めて容易に選択することが可能であるという利点を有している。ここでは、該投影表面の形状は、例えば該プログラムにおける対応する命令及び／又は処理ユニットによって予め決定することが可能であり、又は１つのタイプの投影表面を選択することが可能である。投影表面データの容易な入力を可能とさせるために、該処理ユニットは装置ユニット及び入力装置を有することが可能であり、且つ該メモリ内に格納されている命令はユーザの入力を読取るためのグラフィカルユーザインターフェース用の命令を有することが可能である。該投影表面は任意の形状を有することが可能である。特に、該形状は面、円形断面を有する円筒表面、又は球とすることが可能である。更に、例えば、装置座標系と関係する場合がある表面上の点の適宜の組の座標によりデジタル地形モデル又はデジタル表面モデルを使用することが可能である。少なくとも後者の場合においては、該投影表面データはネットワーク接続を介して外部メモリから又は着脱自在な格納媒体から得ることが可能である。該処理ユニットは、ネットワークインターフェース及び／又は着脱自在な格納媒体を読取るためのドライブを有することが可能である。このことは、データを容易に得ることが可能であるという利点を有している。特に、本方法においては、本装置は視準軸に沿って測量されるべきオブジェクトと該ユニットとの間の距離を表わす距離信号を発生するために制御可能な距離測定ユニットを有することが可能であり、且つ該投影表面データを得るためのステップは、該ピクセルデータにより表わされる画像を該ディスプレイユニット及び／又はタッチスクリーン上に夫々表示させ、該タッチスクリーンをタッチすることにより定義される位置又は該ポインティング装置の位置を読取り、該距離測定ユニットの視準軸が読取位置に対応するターゲット領域における方向を指し示すように該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを計算し、該望遠鏡ユニットをその計算された位置へ移動させるために駆動部を制御し、該ユニットと該視準軸上のオブジェクトとの間の距離を表わす距離データを得且つ該距離データ及び該オリエンテーションを表わすデータに基づいている投影表面データを格納することを包含することが可能である。本測量装置が該装置と視準軸に沿って測量されるべきオブジェクトとの間の距離を表わす距離信号を発生するために制御可能な距離測定ユニットを有している場合には、該処理ユニット及び投影表面データを得るステップに対するコンピュータプログラムにおいて、該命令は該ピクセルデータにより表わされる画像をディスプレイユニット又はタッチスクリーン上に夫々表示させ、該ポインティング装置の位置又は該タッチスクリーンのタッチングにより定義される位置を読み取り該距離測定ユニットの視準軸が読取位置に対応するターゲット領域における１つの方向を指し示すように該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを計算し、該望遠鏡ユニットを計算された位置へ移動させるために駆動部を制御し、該ユニットと該視準軸上のオブジェクトとの間の距離を表わす距離データを得るために該距離測定ユニットを制御し、且つ該距離データ及び該オリエンテーションを表わすデータに基づいて投影表面データを格納するための命令を包含している。投影表面を表わすために選択されるべき点の数は該投影表面の幾何学的形状に依存する。該投影表面が面（ｐｌａｎｅ）である場合には、同一線上ではない３つの点に対して測定値をとることで充分である。該投影表面が球又は垂直である円筒の表面である場合には、本測量装置がその球又は円筒の断面の中心に位置決めされている場合には、該投影表面上の少なくとも１つの点の方向及び距離を得ることで充分である。この実施例は該投影表面データの少なくとも幾つかの非常に簡単な入力を可能としている。
【０１０３】
該投影された画像の情報内容は、該投影表面の形状が画像形成されるべき特定のオブジェクトの表面の形状に対応している場合には、特に高い。該投影表面の幾何学的形状が測量されるべきオブジェクトの幾何学的形状に対応している場合には、該画像の投影された画像への投影は所謂正射投影に対応しており、その場合には、キャプチャした画像の該投影表面上への平行投影となる。該投影表面がディスプレイユニット上に表示される表示面ではない場合には、投影された画像をその表示面へ変換させるために付加的な変換を使用することが可能である。従って、本方法は、更に、該投影された画像データを表示データへ変換させ且つ該表示データにより表わされる画像を表示することを包含することが可能である。該処理装置及び／又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、該投影された画像データを表示データへ変換し且つ該表示データにより表わされる画像を表示する命令を有することが可能である。該投影表面が例えば円筒表面等の面上に展開することが可能である場合には、該変換はそれに従って選択することが可能であり、且つ、特に、ピクセルの配置をそれに従って選択することが可能である。そうでない場合には、該変換は投影とすることが可能である。好適には、該変換は、角度及び／又は距離が該変換により歪まれるものでないようなものである。特に、球の場合には、球上の画像を面へ投影するために当該技術において幾つかの異なる投影が知られている。これらの投影の例は、Ｋｕｎｔｚ， Ｅｕｇｅｎ： Ｋａｒｔｅｎｅｔｚｅｎｔｗｕｒｆｓｌｅｈｒｅ：Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ ｕｎｄ Ａｎｗｅｎｄｕｎｇｅｎ， Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ，ドイツ、 Ｗｉｃｈｍａｎｎ、１９９０、ＩＳＢＮ ３−８７９０７−１８６−１において開示されており、その内容を引用によりここに包含させる。
【０１０４】
該ターゲット領域データは単純にメモリから読取ることが可能であり、該メモリ内には別の装置から適宜の通信リンクを介して受取った後にそれらは永久的に格納されるか又は一時的に格納される。代替的に、本方法においては、ターゲット領域データを採取するステップは、該ターゲット領域及び／又は該投影した画像における位置を制限する方向、及び、好適には、該ターゲット領域の範囲を定義するユーザ入力を読取ることを包含することが可能である。該処理ユニット及び該コンピュータプログラムにおいて、ターゲット領域データを得るステップに対して、該命令は、該プロセッサが該１組の命令に応答して該検知器アレイにより検知された画像又は該投影された画像におけるターゲット領域及び／又は位置を制限する方向、及び、好適には、該ターゲット領域の範囲を定義するユーザ入力を読取ることにより該ターゲット領域データを採取するような１組の命令を包含することが可能である。このことは、該ターゲット領域を容易に入力することが可能であるという利点を有している。該方向、即ち本装置から方向に沿っての光線は、該装置座標系に対して、又は、該装置の位置が知られている場合には、地形的方向に関連する外部座標系に対して入力させることが可能である。代替的には、該方向は該画像又は該投影された画像における対応する位置を読取り且つ前のパラグラフにおいて説明したステップを使用してキャリブレーションデータを使用して該方向を決定することにより得ることが可能である。
【０１０５】
しばしば、該ターゲット領域が該検知器装置によりキャプチャされたただ１つの画像内に結像させるのには大き過ぎる場合がある。従って、本方法においては、該ピクセルデータを採取するステップは、部分二次元画像が該ターゲット領域をカバーするように該ターゲット領域の部分二次元画像を表わすピクセルデータが得られる望遠鏡ユニットのオリエンテーションを決定し、該望遠鏡ユニットを該決定したオリエンテーションへ移動し、且つ各オリエンテーションにおいてピクセルデータを採取することを包含することが可能であり、且つ該ピクセルデータを変換するステップが、各オリエンテーションに対するピクセルデータを、キャリブレーションデータを使用して、夫々の部分画像の該投影表面への投影を表わしている１組の投影した部分画像データへ変換し、且つ投影した部分画像データから該投影表面へ投影したターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生することを包含することが可能である。該処理ユニット又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、部分的二次元画像がターゲット領域をカバーするように該ターゲット領域の部分的二次元画像を表わすピクセルデータが得られるオリエンテーションを決定し、該望遠鏡ユニットを決定したオリエンテーション内へ移動させ且つ各オリエンテーションにおけるピクセルデータを採取するために駆動部を制御し、キャリブレーションデータを使用して各オリエンテーションに対するピクセルデータを該投影表面に対する夫々の部分画像の投影を表わす１組の投影した部分画像データへ変換させ、且つ投影した部分画像データから投影表面へ投影されたターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生するために該プロセッサが１組の命令に応答するように１組の命令を包含することが可能である。この実施例は、殆ど努力なしで大きなターゲット領域を測量することも可能であるという利点を有している。特に、そのターゲット領域を測量してユーザは、パノラマ画像を得るためにターゲット領域データを発生及び／又は入力することが必要であるに過ぎない。
【０１０６】
好適には、該望遠鏡ユニットは、部分画像がオーバーラップすることが必要でないような精度で制御可能である。然しながら、高品質のパノラマ画像を得るためには、本方法においては、部分的二次元画像がオーバーラップするようにオリエンテーションが決定され、且つ本方法は、更に、夫々、オーバーラップ領域においての部分的画像又は投影された部分的画像の投影された画像データのピクセルデータを使用してオーバーラップ領域における部分的画像及び投影された部分的画像のうちの少なくとも１つの投影された画像データのうちの少なくとも１つにおけるピクセルデータを調節することを包含している。該処理ユニット及び該コンピュータプログラムにおいて、該命令は、該プロセッサが部分的な二次元画像がオーバーラップするようにオリエンテーションを決定するために１組の命令に対して、且つ、夫々、オーバーラップ領域における部分的画像又は投影した部分的画像の投影した画像データのピクセルデータを使用してオーバーラップ領域における投影した部分的画像のうちの少なくとも１つの投影した画像データ及び部分的画像のうちの少なくとも１つにおけるピクセルデータに対して応答するように１組の命令を包含することが可能である。特に、ピクセルデータ又は投影した画像データの調節は、ラジオメトリック調節による例えばカラー及び／又は輝度及び／又はグレイスケール情報等のその中に包含されるビジュアルデータを調節することを包含することが可能である。
【０１０７】
通常、該ターゲット領域において、測量動作を阻害する場合がある移動するオブジェクトが存在する場合がある。従って、本方法においては、該ピクセルデータを採取するステップが、爾後の時間において同一のターゲット領域に対応する予備的ピクセルデータを採取し且つ平均化することにより異なる時間において同一のターゲット点に対応する予備的ピクセルデータからピクセルデータを計算することを包含することが可能である。該処理ユニットにおいて及び／又は該コンピュータプログラムにおいて、該命令は、爾後の時間において同一のターゲット領域に対応する予備的ピクセルデータを採取し且つ平均化により異なる時間においての同一のターゲット点に対応する予備的ピクセルデータからピクセルデータを計算するために該プロセッサが１組の命令に応答するような１組の命令を包含することが可能である。同一の場面の画像の繰り返しのキャプチャ動作及び平均化は、移動するオブジェクトを見つけ出すための高度な画像処理アルゴリズムを使用することなしに画像又は部分的画像から少なくとも近似的に移動するオブジェクトを除去することが可能であるという利点を有している。更に、変換のために使用されるピクセルデータのより高い精度を得ることが可能である。
【０１０８】
通常、投影した画像データは検知器アレイによりキャプチャされた二次元画像のピクセルの投影表面に対する直接的投影により得ることが可能である。然しながら、本方法においては、該投影した画像は投影した画像ピクセルの配置によって表わすことが可能であり、該投影した画像ピクセルの各々は関連するビジュアルデータを有しており、且つ該ピクセルデータを変換するステップは、該１組のピクセルのうちの少なくとも１個のピクセルのピクセルデータにおけるビジュアル情報から少なくとも１つの投影した画像ピクセルに対するビジュアルデータを決定することを包含することが可能であり、該少なくとも１個のピクセルは検知器要素又は該画像のピクセルのロケーションによって定義される画像表面に対して逆投影された画像の投影された画像ピクセルのロケーションに最も近いロケーションを有している。該処理ユニットにおいて及び／又は該コンピュータプログラムにおいて、該投影された画像は投影された画像ピクセルの配置により表わすことが可能であり、該投影された画像ピクセルの各々は関連するビジュアルデータを有しており、且つ該ピクセルデータを変換するために、該命令は、該１組のピクセルのうちの少なくとも１個のピクセルのピクセルデータにおけるビジュアル情報から少なくとも１個の投影した画像ピクセルに対するビジュアルデータに対して１組の命令を包含することが可能であり、該少なくとも１個のピクセルは該検知器要素又は該画像のピクセルのロケーションにより定義される画像表面に対して逆投影された画像の投影された画像ピクセルのロケーションに最も近いロケーションを有している。この種類の投影は間接又は逆投影に対応している。投影された画像における与えられた投影された画像ピクセルロケーションから開始して、画像面、即ち検知器アレイの面内において対応する位置が決定され、該面はキャプチャされた画像又は投影表面上の投影された画像ピクセル位置に対して直接的に投影されるようなカメラモデルのピクセルを定義するために使用される。この間接又は逆投影を使用することは、ビジュアルデータ又はカラー及び／又は輝度及び／又はグレイスケール情報等のビジュアル情報の決定が直接投影におけるよりも一層高速であるという利点を有している。好適には、少なくとも１つの投影された画像ピクセルに対して、該ビジュアル情報は検知器アレイによりキャプチャされた画像における対応する位置を決定し且つ隣り合うピクセルのビジュアルデータの間での補間によりビジュアルデータを計算することにより決定される。好適には、バイリニア補間が使用される。
【０１０９】
間接投影技術の１つの利点は、隣り合うピクセルの間のギャップ又はオーバーラップを回避することが可能であるということである。別の利点は、投影表面内のピクセルが適切に選択される場合には、ディスプレイユニット上に投影した画像を表示するために更なる操作は必要ではないということである。
【０１１０】
得られた測量データ、即ち投影した画像は更なる測量作業のために使用することが可能である。これらは格納され、次いで適宜のデータ処理システムにより読取られた後に例えばオフィス等の遠隔の場所において実施することも可能である。然しながら、本方法は、又、ポインティング装置により又はタッチスクリーンをタッチすることにより選択された表示されている画像における２つの位置を読取り、投影した画像における選択した点に対応する投影した画像における２つの点の間の距離を決定し且つその決定した距離又はその決定した距離から計算した値を表示する動作を包含することが可能である。該処理ユニット及び／又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、ポインティング装置により又はタッチスクリーンをタッチすることにより選択された表示されている画像における２つの位置を読取り、該投影された画像における対応する点の間の距離を決定し、且つその決定された距離又はその決定された距離から計算された値を表示するための命令を包含することが可能である。この実施例は、夫々、投影した画像及び表示した画像のみを使用して測量を実施することが可能であり、従って更なる望遠鏡の移動は必要ではないという利点を有している。測定されたデータは、又、好適には該距離を定義する点と関連して格納させることが可能である。格納されている投影した画像データに基づいて別のコンピュータ上でこれらの動作を実施することも可能である。
【０１１１】
更に、本方法は、ポインティング装置によって又はタッチスクリーンをタッチすることによって選択された表示されている画像における３つを位置を読取り、該投影された画像における対応する点により定義される２つの線の間の角度を決定し、且つその決定された角度又はその決定された角度から計算された値を表示する動作を包含することが可能である。該処理ユニット及び／又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、ポインティング装置によって又はタッチスクリーンをタッチすることによって選択された表示されている画像内の３つの位置を読取り、投影された画像における対応する点により定義される２つの線の間の角度を決定し、且つその決定された角度又はその決定された角度から計算された値を表示するための命令を包含することが可能である。この実施例は、夫々、投影した画像及び表示した画像のみを使用して測量を実施することが可能であり、従って望遠鏡ユニットの更なる移動は必要ではないという利点を有している。測定されたデータは、又、好適には、該距離を定義する点と関連して格納することが可能である。格納されている投影した画像データに基づいて別個のコンピュータ上でこれらの動作を実施することも可能である。
【０１１２】
別の実施例においては、本方法は、ディスプレイユニット上に付加的な情報を表示する動作を有している。該処理ユニット及び／又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、ディスプレイユニット上に該処理ユニットによって得られるか又はその中に格納されている付加的な情報を表示するための１組の命令を包含することが可能である。この実施例は、同一のディスプレイからユーザが付加的な情報を読取ることが可能であり、従って該処理ユニット又は本装置を動作させることが一層快適なものとなり且つよりエラーの少ないものとなるという利点を有している。該付加的な情報は、例えば、該オリエンテーションセンサーにより検知される水平軸及び垂直軸により定義される望遠鏡ユニットの現在のオリエンテーションに関係することが可能である。
【０１１３】
別の実施例においては、本方法は、既に測量したターゲット領域内の点を表わす測量データを格納し、且つ投影した画像内の測量した点のうちの少なくとも１つを表わすマークをディスプレイユニット上に付加的な情報として表示する動作を包含している。該処理ユニット及び／又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、既に測量したターゲット領域における点を表わす測量データを格納し、且つ該投影した画像内の測量した点のうちの少なくとも１つを表わすマークをディスプレイユニット上に表示するための１組の命令を包含することが可能である。この実施例は、ユーザが測量の進捗をモニタすることを可能とする。特に、測量の中断の後に、最後に測量したターゲット点を認識することを一層簡単なものとさせる。好適には、全ての測量点がディスプレイユニット上に表示される。
【０１１４】
本方法は、又、測量すべきターゲット領域内の点を表わす座標データを採取し、且つディスプレイユニット上に投影した画像において未だに測量されるべき少なくとも１つの点を表わすマークを表示する動作を包含することが可能である。該処理ユニット及び／又はコンピュータプログラムにおいて、該命令は、測量すべきターゲット領域内の点を表わす座標データを採取し、且つディスプレイユニット上に投影した画像内の未だに測量すべき少なくとも１つの点を表わすマークを表示させるための１組の命令を包含することが可能である。この実施例の１つの利点は、測量すべき点の全体的なシーケンスを表示し、従って人は例えばリフレクタを測量すべき位置へより容易に移動させることが可能であるという可能性にある。好適には、未だに測量すべき点を接続する曲線が示される。このことは測量すべき幾つかのターゲット点がある状態においてより良い総括を可能とさせる。
【０１１５】
投影した画像、即ち投影した画像データを格納すること又は表示することとは別に、該投影した画像を印刷することが可能である。その目的のために、該処理ユニットはプリンタインターフェースを有することが可能であり、それは、例えば、適宜のソフトウエアインターフェースと結合してパラレルポート、ＵＳＢインターフェース、又はＩＲＤＡインターフェースとすることが可能である。
【０１１６】
該処理ユニットにおいて、更に、リフレクタユニットに対してデータを送信し且つそれからのコマンドを受取るための無線通信ユニットを設けることが可能であり、該リフレクタユニットは該処理ユニットからデータを受取り且つコマンドを該処理ユニット、ディスプレイユニット及びポインティング装置又はタッチスクリーン及びディスプレイユニット及びポインティング装置又はタッチスクリーンへ接続されているプロセッサへ夫々送信するための無線通信ユニットを具備しており、且つ該命令は、リフレクタユニットのディスプレイユニット又はタッチスクリーンの夫々に表示されるべくピクセルデータ又は投影した画像データをリフレクタユニットへ送信し、リフレクタユニットのポインティング装置又はタッチスクリーンによって選択された表示された投影された画像におけるピクセルのピクセルデータを表わすコマンドデータを読取り、選択したピクセルに対応する水平軸Ｈｚ及び垂直軸Ｖｚを決定し、且つ水平角度Ｈｚ−１８０゜及び垂直角度Ｖｚ−１８０゜へ夫々望遠鏡ユニットを回転させるために駆動部を制御するための命令を包含することが可能である。本方法は、更に、リフレクタユニットの夫々ディスプレイユニット又はタッチスクリーン上に表示されるために夫々ディスプレイユニット及びポインティング装置又はタッチスクリーンへ接続されているプロセッサ及びディスプレイユニット及びポインティング装置又はタッチスクリーンを具備しているリフレクタユニットへピクセルデータ又は投影した画像データを送り、リフレクタユニットのポインティング装置又はタッチスクリーンによって選択された表示された投影した画像内の投影された画像ピクセルの投影した画像ピクセルデータを表わすコマンドデータを受取り、選択した投影した画像ピクセルに対応する水平角度Ｈｚ及び垂直角度Ｖｚを決定し、且つ夫々水平角度Ｈｚ−１８０゜及び垂直角度Ｖｚ−１８０゜へ該望遠鏡ユニットを回転させるために駆動部を制御する動作を包含することが可能である。該コンピュータプログラムは、ピクセルデータ又は投影した画像データをディスプレイユニット及びポインティング装置又はタッチスクリーンを具備しているリフレクタユニット及びリフレクタユニットの夫々ディスプレイユニット又はタッチスクリーン上に表示されるためのプロセッサへ送り、該リフレクタユニットのポインティング装置又はタッチスクリーンによって選択される表示した投影した画像内の投影した画像ピクセルの投影した画像ピクセルデータを表わすコマンドデータを受取り、選択した投影した画像ピクセルに対応する水平角度Ｈｚ及び垂直角度Ｖｚを決定し、且つ夫々水平角度Ｈｚ−１８０゜及び垂直角度Ｖｚ−１８０゜へ該望遠鏡ユニットを回転させるために駆動部を制御するための命令を包含することが可能である。この実施例は、望遠鏡ユニットを処理のターゲットに対して少なくとも概略的に差し向けさせるためにユーザがリフレクタユニットを有益的な態様で使用することを可能とする。好適には、本測量装置は望遠鏡ユニットが移動するリフレクタを追跡するようなオリエンテーションに望遠鏡ユニットを移動させるために駆動部を制御することが可能な追跡装置を有している。
【０１１７】
本発明の別の側面によれば、コンピュータにより読取可能な格納媒体が提供され、該媒体は本発明に基づくコンピュータプログラムを格納している。該格納媒体は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＵＳＢスティック、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等の光学的格納媒体、磁気光学的格納媒体又はテープ、フロッピィディスク又はハードディスク等の磁気格納媒体とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】対応する座標系及びオブジェクト点を付したタキオメーターの概略斜視図。
【図２】ビデオタキオメーターの簡単化した斜視図。
【図３】本発明の第一例示的実施例に基づくビデオタキオメーターの正面図。
【図４】図３におけるビデオタキオメーターの望遠鏡ユニットの側面図。
【図５】図３におけるビデオタキオメーターの概略ブロック図。
【図６Ａ】本装置がコリメーションエラーを有している場合の図１におけるタキオメーターの平面図。
【図６Ｂ】本装置がチルト用軸エラーを有している場合の図１に置けるタキオメーターの正面図。
【図６Ｃ】本装置が垂直高さ指数エラーを有している場合の図１におけるタキオメーターの側面図。
【図７】図３乃至５におけるビデオタキオメーターのキャリブレーション用のセットアップを示した概略図。
【図８】図７におけるコリメーターの概略断面図。
【図９】ピンホールカメラモデルを例示した概略図。
【図１０】図３の装置のキャリブレーションに使用されるモデルにおいて使用される座標系及び軸の配置及び画像面を例示した斜視図。
【図１１】図１０における配置の平面図。
【図１２】図１１における配置の側面図。
【図１３】キャリブレーション方法の概観を示したフローチャート。
【図１４】仮想画像点の仮想距離の計算を例示した概略図。
【図１５】図４乃至６におけるビデオタキオメーターの第一イメージセンサーの１つのセクション及び該イメージセンサーの該セクションをカバーするセルの配置を示した概略図。
【図１６】装置中心に関しての方向の計算を例示した概略図。
【図１７】図３におけるビデオタキオメーターのディスプレイユニット及び該ディスプレイユニット上に表示された視準軸を表わすマークを示した概略図。
【図１８】本発明の第一好適例示的実施例に基づく測量データを供給する方法を例示したフローチャート。
【図１９】図１８におけるステップＳ１３のサブステップを例示したフローチャート。
【図２０】投影面へ投影された画像を得るためのセットアップを示した概略図。
【図２１】投影面の場合に対し図２０におけるステップＳ１８のサブステップを例示したフローチャート。
【図２２】投影面の場合に対し図２０におけるステップＳ１９のサブステップを示したフローチャート。
【図２３】投影面の場合に対し図２０におけるステップＳ２０のサブステップを示したフローチャート。
【図２４】図２０における投影ステップＳ１９及びＳ２０の例示のための画像面及び投影面を示した概略図。
【図２５】円筒へ投影された画像を得るためのセットアップを示した概略図。
【図２６】円筒への投影の場合の図２０におけるステップＳ１９のサブステップを例示したフローチャート。
【図２７】円筒への投影の場合の図２０におけるステップＳ２０のサブステップを例示したフローチャート。
【図２８】自由形状表面へ投影された画像を得るためのセットアップを示した概略図。
【図２９】本発明の第二好適例示的実施例に基づくビデオタキオメーターの望遠鏡ユニットの概略断面側面図。
【図３０】投影された画像において既に測量された点及びこれから測量されるべき点を表示するステップを例示したフローチャート。
【図３１】投影面へ投影された画像及び測量すべき点を得るためのセットアップを例示した概略図。
【図３２】図２９における本装置のカメラを所定のターゲットへ指向させる方法を説明するための画面を示した概略図。
【図３３】図２９における本装置のカメラを所定のターゲットへ指向させる方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０１１９】
以下に説明する例示的実施例においては、機能及び構造が類似しているコンポーネントには可能である限り同様の参照番号で示してある。従って、特定の実施例の個々のコンポーネントの特徴を理解するために、その他の実施例の及び本発明の要約の説明を参照すべきである。
【０１２０】
本発明の第一実施例に基づくビデオタキオメーター１１を模式的且つ簡単化した態様で図３乃至５に示してある。
【０１２１】
アリダード１２が、ビデオタキオメーター１１に対するスタンドとして作用する三脚１４のベース要素１３上に配置されている。アリダード１２は垂直軸１５周りに回転可能であり、該垂直軸は、ビデオタキオメーター１１が地面に関し正確に配向されている場合には地面に対して垂直に配向されている。アリダード１２は望遠鏡ユニット１６を担持しており、それはハウジング１７（図４参照）内において、広い視野を有するファインダーカメラ１８及びテレカメラ１９を有している。望遠鏡ユニット１６はチルト用軸２０周りに回転可能であり、その軸は最大でチルト用軸エラーまで垂直軸１５に対して直交している。従って、チルト用軸２０は垂直軸１５の周りにカメラ１８及び１９のうちの１つの回転と共に回転する。制御パネル２１（図５参照）がアリダード１２に対して着脱自在に装着されている。アリダード１２はハンドル８６によって取扱うことが可能である。
【０１２２】
回転及びチルト用駆動部２２及び２３が、夫々、垂直軸１５の周りにアリダード１２を回転させるため及びチルト用軸２０の周りに望遠鏡ユニット１６をチルト即ち傾斜させるために設けられている。
【０１２３】
垂直軸１５周りの回転角度即ち水平角度の測定のために、水平角度用のメモリ付き水平円２４及び検知用ヘッド２５が設けられている。水平円２４は垂直軸１５と同心円状である。検知用ヘッド２５はアリダード１２上に保持されており且つベース要素１３に対してのアリダード１２、従って望遠鏡ユニット１６及びカメラ１８及び１９の角度位置を検知することが可能である。
【０１２４】
回転角度、即ちチルト用軸２０周りのチルト、即ち垂直角度の測定のために、垂直角度用のメモリ付き垂直円２６がチルト用軸２０と同軸状にチルト用軸２０に対応的に装着されている。垂直角度用の検知ヘッド２７もアリダード１２上に保持されており、望遠鏡ユニット１６の角度位置を検知することが可能である。
【０１２５】
従って、メモリ付き水平円２４及びメモリ付き垂直円２６はオリエンテーションセンサーであって、水平軸及び垂直軸周りの望遠鏡ユニット１６のオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを生成する。
【０１２６】
ビデオタキオメーター１１は、更に、アリダード１２内に配置されている光学的下げ振り２８を有しており、それは垂直方向下方に向いた小型の望遠鏡を有している。該小型望遠鏡の光軸は実質的に垂直軸１２と同軸状である。従って、光学的下げ振り２８は例えば境界石等の地面上の点の上方にビデオタキオメーター１１を中心に置くか又は位置決めするために使用することが可能である。代替として、垂直下方に光ビームを射出する光学的下げ振りを使用することが可能であり、その光ビームは実質的に垂直軸１５と同軸状である。
【０１２７】
傾斜センサー即ちクリノメーター２９もアリダード１２内に配置されており、それはアリダード１２の、従ってビデオタキオメーター１１の互いに直交している２つの方向における傾斜を測定し、従って垂直軸１５が与えられた測定精度内において真の垂直方向にあるか否かをチェックし且つ従ってチルト用軸２０が最大でチルト用軸エラーまで地面に対して真の水平方向にあるか否かをチェックすることを可能とする。
【０１２８】
３個の光学的装置が、図３において正面から示されており且つ図４において横断面図で示されている望遠鏡ユニット１６内に配置されている。これらはファインダーカメラ１８と、テレカメラ即ちテレビジョンカメラ１９と距離測定装置３０である。
【０１２９】
テレカメラ１９は対物レンズ３１とフォーカシングレンズ３２を有しており、第一結像光学系及び第一イメージセンサー３３を形成している。オブジェクト又はオブジェクト点が対物レンズ３１及びフォーカシングレンズ３２によってイメージセンサー３３上に結像され、その場合に画像をイメージセンサー上にフォーカシングさせるために、フォーカシングレンズ３２は図４における矢印で示したように対物レンズ３１及びフォーカシングレンズ３２の光軸に沿って移動される。テレカメラ１９の視野はむしろ狭く且つ図４に示したように境界光線３４によって境界が決められている。
【０１３０】
ファインダーカメラ１８はテレカメラ１９の光学的要素のうちの幾つかを使用する。ファインダーカメラ１８は対物レンズ３１、対物レンズ３１の光路内に配置されているビーム分割用プリズム３５、第二結像光学系を形成している補充的対物レンズ３６及びダイヤフラム３７、及び第二イメージセンサー３８を有している。対物レンズ３１と補充的対物レンズ３６とによって形成されている結合型対物レンズはファインダーカメラ１８によってキャプチャされた場面からの光を第二イメージセンサー３８上にフォーカスさせる。該結合型対物レンズにおいて、対物レンズ３１を通過する光はビーム分割用プリズム３５の半反射性表面３９によって補充的対物レンズ３６へ反射される。補充的対物レンズ３６はファインダーカメラ１８に対する結合型対物レンズの焦点距離を減少させている。ダイヤフラム３７は数メートルより離れた距離にあるオブジェクトに対して第二イメージセンサー３８上に基本的にフォーカスされたイメージング即ち結像を確保しており、従ってファインダーカメラ１８に対してフォーカシングレンズは必要ではない。該結合型対物レンズの減少された焦点距離のために、ファインダーカメラ１８の視野（図４において制限用光線４０により示してある）はテレカメラ１９のものよりも一層大きい。好適には、ファインダーカメラ１８の視界はテレカメラ１９の視界の１０倍又はそれ以上とすることが可能である。
【０１３１】
第一及び第二イメージセンサー３３及び３８は、両方共、ＣＣＤマトリクスセンサーであり、それは光検知器要素３３′からなるアレイを有しており、それは非常に良い近似で矩形状である。該イメージセンサーによりキャプチャされた画像は以下に更に説明するユニットにより処理される。該検知器要素の各々は該アレイ内の１つのロケーション（ｌｏｃａｔｉｏｎ）を有しており、それは対応するロケーションデータにより表わされる。更に、該検知器要素の各々は第一及び第二結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答し、夫々、１個の要素即ち画像の点を表わす対応するピクセルのデータを発生する。
【０１３２】
距離測定装置（距離測定ユニット）３０は、光学的ラジエーション射出／受取ユニット４１、ビーム分割用層４３を具備するダイクロイックビーム分割用プリズム４２及び対物レンズ３１を有している。射出用／受取用ユニット４１は赤外線ラジエーション即ち照射を射出し、それはダイクロイックビーム分割用層４３によって対物レンズ３１へ向かって選択的に反射される。該赤外線照射は、次いで、地形におけるリフレクタ即ちターゲットに衝突することが可能であり、そこから帰還される。対物レンズ３１は帰還された赤外線照射をビーム分割用プリズム４２を介して射出用／受取用ユニット４１へフォーカスさせる。射出用／受取用ユニット４１は赤外線照射のパルスを射出し且つ射出用／受取用ユニット４１からターゲットへ及びそこから射出用／受取用ユニット４１へ戻るパルスの飛行時間を測定し且つその飛行時間からビデオタキオメーター１１からターゲットへの距離を決定する。
【０１３３】
ビデオタキオメーター１１のコンポーネントの何等かの動きは電子的に作り出される。図５はブロック図を示しており、そこにはビデオタキオメーター１１の種々の機能的ブロックが模式的に示されており、それらの互いの接続が含まれている。破線は夫々のコンポーネント及び装置が配置されている物理的ユニットを示している。
【０１３４】
アリダード１２内に配置されているバッテリ４４は電源ユニット４５に電力を供給し、それはビデオタキオメーター１１にパワーを供給すべく作用する。電源ユニット４５はアリダード１２及び望遠鏡ユニット１６内の全てのコンポーネント及び装置、及びそれに接続されている全てのモジュールに所要の動作電圧を供給する。説明の便宜上、これらの接続線は示していない。個々のコンポーネントはアリダード１２内のコンポーネントに対する場合のように別々の線を介して又はアリダード１２と望遠鏡ユニット１６との間のデータ及び電源線を与える中央バス４６によって接続することが可能である。チルト用軸２０上に配置されているスリップリング４７´はアリダード１２及び望遠鏡ユニット１６におけるバス４６の部分を接続している。これらのスリップリング４７´によって、望遠鏡ユニット１６内の電子的及び電気的コンポーネントはパワーを供給されることが可能であり且つアリダード１２内のコンポーネントとデータを交換することが可能である。
【０１３５】
垂直軸１５上に配置されているスリップリング４７（図３参照）は外部からの電源供給を可能とすると共に図示していないプラグを介して外部装置へ又はそれからのデータ転送を可能としている。
【０１３６】
ビデオタキオメーター１１の制御又は動作のために、ビデオタキオメーター１１は制御パネル２１及び対応するノブにより動作可能なアリダード１２上に配置されている角度エンコーダーの形態における動作要素４８，４９，５０が設けられている。
【０１３７】
ビデオタキオメーター１１の動作を制御するための重要な電気的装置は、装置制御コンピュータ即ち装置制御ユニット５１であり、それはアリダード１２内に配置されており且つ電源ユニット４５によりパワーが供給される。
【０１３８】
装置制御コンピュータ５１は揮発性メモリ、非揮発性メモリ、該非揮発性メモリ内に格納されているプログラムを実行するプロセッサを有している。該プログラムは該ビデオタキオメーターの種々のコンポーネントの動作のための命令を包含しており、特に、イメージセンサー３３及び３８の夫々から得られた画像データを予備処理し且つ制御パネル２１へ転送するための命令を有しており、そこで画像データは更に処理される。
【０１３９】
動作要素４８，４９，５０は対応するインターフェース５７を介して装置制御コンピュータ５１へ接続されている。このインターフェース５７は動作要素４８，４９，５０の夫々の回転位置に対応する信号を発生することを可能とし、それらは装置制御コンピュータ５１へ送信される。
【０１４０】
動作要素４８及び４９は垂直軸１５周りのアリダード１２の回転及びチルト用軸２０周りの望遠鏡ユニット１６のチルト動作を夫々制御すべく作用する。動作要素４８及び４９の夫々及びインターフェース５７からの信号に応答し、装置制御コンピュータ５１はアリダード１２内の制御回路５８及び５９を介して駆動部２２及び２３を制御しアリダード１２を垂直軸１５周りに回転させ且つ望遠鏡ユニット１６をチルト用軸２０周りにチルトさせる。角度測定は駆動部２２及び２３を制御するために使用することが可能である。
【０１４１】
駆動部２２及び２３は夫々動作要素４８及び４９によって単独に制御されることは必要ではないが、装置制御コンピュータ５１内に格納されており且つ実行されるプログラムに基づいて又は例えば制御パネル２１から装置制御コンピュータ５１へ送られるコマンドに基づいて制御することも可能である。
【０１４２】
駆動部２２及び２３は角度測定装置、即ち水平角度用のメモリ付き水平円２４及び対応する検知ヘッド２５、又は垂直角度用のメモリ付き垂直円２６及び対応する検知ヘッド２７と夫々共働し、従って望遠鏡ユニット１６を具備するアリダード１２は垂直軸１５周りに所望により回転させることが可能であり且つ望遠鏡ユニット１６は測定可能な態様でチルト用軸２０周りに回転させることが可能であり、且つ所望の水平及び垂直角度位置とさせることが可能である。この目的は、就中、装置制御コンピュータ５１により達成され、それは検知用ヘッド２５及び２７から信号を受取り且つ前記信号に応答して水平駆動部２２に対する制御回路５８及び垂直駆動部２３に対する制御回路５９を制御する。
【０１４３】
アリダード１２が垂直軸１５周りに回転されるべきであり且つ望遠鏡ユニット１６がチルト用軸２０周りに回転されるべきである角度は３つの態様で供給することが可能である。第一に、動作要素４８及び４９は対応する角度を装置制御コンピュータ５１へ入力することを可能とする。第二に、装置制御コンピュータ５１は例えば制御パネル２１等のビデオタキオメーター１１のその他のコンポーネントからのデータの関数として設定すべき角度を決定することが可能であり、且つ夫々制御回路５８及び５９を制御することが可能である。第三に、対応するデータを例えばＲＳ２３２インターフェース等のインターフェース６９（図７参照）を介して制御装置ユニット５１へ入力させることが可能である。
【０１４４】
装置制御コンピュータ５１へ接続されており且つアンテナ６２を具備している無線モジュール６１は遠隔制御等の遠隔装置とデータを交換すべく作用する。例えば、ビデオタキオメーター１１は図には示していないが測定のターゲット点に位置されている遠隔制御又はステーションにより遠隔制御することが可能である。
【０１４５】
イメージセンサー３３及び３８の信号を処理するために、データ圧縮ユニット６３が望遠鏡ユニット１６内に設けられており、それはイメージセンサー３３及び３８から受取ったイメージデータを圧縮させる。圧縮されたデータは装置制御コンピュータ５１へ送ることが可能であり、それはデータを予備処理及び／又は制御パネル２１へ転送することが可能である。
【０１４６】
フォーカシングレンズ３２の位置を制御するために、アリダード１２に配置されている動作要素４８及び４９と同一のタイプの動作要素５０（図５参照）がインターフェース５７を介して装置制御コンピュータ５１へ信号を供給し、該コンピュータは望遠鏡ユニット１６内に配置されているサーボ制御ユニット６４へ対応する制御信号を供給し、フォーカシングレンズ３２を移動させるための対応するフォーカシング駆動部を駆動する。この駆動部は図には示していない。
【０１４７】
装置制御コンピュータ５１は、更に、上述した光学的下げ振り２８及び傾斜センサー２９へ接続されている。
【０１４８】
本発明に基づく第一好適実施例に基づく処理ユニットを表わす制御パネル２１は、オペレータとビデオタキオメーターとの間の通信を行い且つ入力用のキーボード５２、例えばＬＣＤ等のカメラ１８又は１９の夫々の１つによりキャプチャされたイメージ及びデータの出力のためのディスプレイユニット５３、ポインティング装置１１４としてのマウス及びディスプレイユニット５３とポインティング装置１１４とキーボード５２とが接続されているコンピュータ５４が設けられている。
【０１４９】
制御パネル２１はアリダード１２内に配置されている装置制御コンピュータ５１及び電源ユニット４５へ解除可能な接続部５５を介して接続されている。制御パネル２１は着脱自在であるので、それはそれ自身のバッテリを装備することが可能であり、そのことは、制御パネル２１がアリダード１２から取り外された場合であってもコンピュータ５４が継続して動作することを確保する。
【０１５０】
コンピュータ５４は揮発性及び非揮発性セクションを具備するメモリ１１２を有している。非揮発性セクションはキャリブレーションデータ及びコンピュータプログラムの命令を格納している。コンピュータ５４は、更に、該命令に応答して後述する本発明の第一好適実施例に基づく方法を実施するためのプロセッサ１１３を有している。コンピュータ５４は、又、それ自身のプログラム及びデータメモリによって多数の測地計算を実施することが可能である。
【０１５１】
コンピュータ５４は接続部５５を介して装置制御コンピュータ５１へ接続されており、従ってコマンド及びデータは装置制御コンピュータ５１へ転送することが可能であり、且つデータ、特にイメージデータ及び角度データをコンピュータ５４へ送ることが可能である。
【０１５２】
プロセッサ１１３はメモリ１１２及びディスプレイユニット５３に対するハードウエアとソフトウエアとを有するインターフェース１１６へ接続されている。
【０１５３】
更に、プロセッサ１１３は対応するインターフェース１１５を介してポインティング装置１１４へ接続されている。メモリ１１２内の命令は、ディスプレイ５３を制御し且つマウス及びキーボード５２からの入力を読取るための命令を有しており、従ってグラフィカルユーザインターフェースが形成される。
【０１５４】
該コンピュータプログラムは更なるプログラムモジュール、即ち命令を有しており、それは、プロセッサ１１３がオブジェクト点の方向を計算するためにプロセッサ１１３が実行することが可能であり、該オブジェクト点の画像はイメージセンサー３３上のオブジェクト点のイメージの位置の関数としてテレカメラ１９によりキャプチャされたものであり且つ水平及び垂直角度はメモリ１１２内に格納されているキャリブレーションデータを使用して水平及び垂直円２４及び２６から読取られる。その目的のため及び逆計算のために、ビデオタキオメーター１１の特性によって与えられるモデルパラメータを有するモデルが使用される。
【０１５５】
制御パネル２１は本発明の第一好適実施例に基づく処理ユニットを表わしている。
【０１５６】
これらの計算の高精度を達成するために、該モデルパラメータは特定のビデオタキオメーター１１に対して決定される。以下においてはキャリブレーションデータとも呼ばれるモデルパラメータの値を決定するために、ビデオタキオメーターのキャリブレーションが実施される。このタイプのキャリブレーションは幾つかの理由により実施される。導入部において説明したように、タキオメーターの軸は理想的には垂直及び水平であるべきである。然しながら、実際には、理想的なタキオメーターに対する上述した条件は満足されることはない。そうではなく、測定精度は夫々１１及び１３の装置に対して簡単化した態様で図６Ａ乃至６Ｃ及び３において例示したような異なるタイプのエラーによって減少される場合がある。
【０１５７】
第一のエラーは垂直軸２のオリエンテーションに関するものである。それは地面に対して完全に垂直であるべきであり、即ち重力の方向に沿って指向すべきであるが、実際には、そうでない場合がある。このエラーは機械自身によってもたらされるものではなく、従って測量装置の適切なオリエンテーションによってのみ開示することが可能なものである。第二のエラーとして、視準エラー即ちコリメーションエラーが発生する場合があり、それは正しい角度からの視準軸７及び傾斜用軸４の間の角度ｇの逸れである（図６Ａ参照）。第三のエラーは所謂チルト用軸エラーであり（図６Ｂ参照）、それは正しい角度からのチルト用軸と垂直軸との間の角度の逸れである。最後に、所謂高さ指数エラーｚ０が発生する場合があり、それは視準軸と垂直軸との間の真の角度と垂直円上で読取られた対応する角度との間の逸れである（図６Ｃ参照）。これらの最後の３つのエラーは測量装置のトレランスにより発生される。正確な測定値をあたえることが可能であるためには、測量装置はキャリブレーションすることが必要であり、即ち水平円及び垂直円上で読取られる角度と対応する真の角度との間の関係が確立されねばならない。
【０１５８】
ビデオタキオメーターは、例えば、望遠鏡全体又は望遠鏡の接眼レンズのみを置き換えるか又は望遠鏡に付加して設けることが可能なカメラを有しているという点において従来のタキオメーターと異なっている。図２に模式的に示したように、測定されるべき点Ｐはイメージセンサー１０上のある位置の上に結像され、該イメージセンサーは検知器要素１０′からなる矩形状のアレイを有しており、該アレイ上の形成された画像に応答して画像のピクセルを表わすピクセルデータを生成する。該イメージセンサー上のポイント即ち点の画像の位置から測量装置からその点への方向を決定するために、該方向は真の垂直角度及び水平角度により定義されるものであり、画像センサー上の位置と空間内の対応する方向との間の関係を知ることが必要である。
【０１５９】
理想的なカメラの光軸は画像センサーの面に対して垂直であるべきであり且つ光学系は収差又は歪みのないものとすべきである。更に、該光軸はカメラの基準軸と平行であるべきである。
【０１６０】
然しながら、実際のカメラはこれらの理想的な特性を有するものではない。従って、キャリブレーション、即ち空間内の方向と画像センサー上のこれらの方向の画像の対応する位置との間のマッピングが実施される。
【０１６１】
図７に示した如く、ビデオタキオメーター１１はデータ処理システム６５及び伸縮可能なコリメーター６６を使用する測量装置をキャリブレーションする方法によりキャリブレーションすることが可能である。測量装置のキャリブレーション方法は係属中の特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１４３６５において開示されており、その内容を引用によりここに包含させる。その他のキャリブレーション方法を使用することも可能である。
【０１６２】
キャリブレーションセットアップを図７に模式的に示してある。
【０１６３】
データ処理システム６５はプロセッサ６７、プロセッサ６７により実行されるべきプログラム及び永久的及び一次的なデータを格納するメモリ６８、及びキャリブレーションに使用するためのデータを読取り且つキャリブレーションされるべき測量装置、即ちビデオタキオメーター１１へコマンドを送るためのインターフェース６９を有している。この例においては、インターフェース６９はＲＳ２３２インターフェースである。データ処理システム６５は、更に、キャリブレーション用のコンピュータプログラムが格納されているＣＤ７１の形態における格納媒体からキャリブレーション用のコンピュータプログラムを読取るためにこの場合にはＣＤ−ＲＯＭドライブ７０である格納媒体用の読取器を有している。コンピュータプログラムがＣＤ−ＲＯＭドライブ７０によってＣＤ７１から読取られ且つメモリ６８内に格納されると、それはデータ処理システムにより実行されるべきキャリブレーション方法のステップを実施するためにプロセッサ６７により実行することが可能である。
【０１６４】
データ処理システム６５は、更に、この例においては適宜のケーブルである接続部７２及びインターフェース６９を介してビデオタキオメーター１１へ接続されている。
【０１６５】
データ処理システム６５はコマンドを出力するために別の出力インターフェース８５を介してコリメーター６６へ接続されている。
【０１６６】
伸縮自在なコリメーター６６（図８参照）は仮想キャリブレーション点を発生すべく作用する。より詳細に図８に示してあるコリメーター６６は、案内管要素７３及び被案内管要素７４を有している。被案内管要素７４は、案内管要素７３により案内されたままで案内管要素７３内を摺動可能である。
【０１６７】
案内管要素７３は図には示していない装着手段によって地面に対して固定した位置に装着することが可能である。被案内管要素７４は出力インターフェース８５へ接続されており且つデータ処理システム６５により制御される例えばステップモータ等の電気的駆動部８４によって案内管要素７３と相対的に制御可能に摺動させることが可能である。
【０１６８】
案内管要素７３に対する被案内管要素７４の位置は電気的駆動部８４の位置によって完全に決定され、従って測定することは必要ではない。
【０１６９】
被案内管要素７４内に配置されている照明装置７６がスリガラススクリーン７７を照明する。照明されたスリガラススクリーン７７は第一クロスヘア即ち十字線７８を照明する。
【０１７０】
照明装置７６により射出された光の光路内に配置されているビームスプリッター７９が第一クロスヘア７８を通過した光を案内管要素７３内に装着されている対物レンズ８０へ向け直す。対物レンズ８０はクロスヘア７８を対物レンズ８０と第一クロスヘア７８との間の距離により決定される距離に実際の又は仮想の画像として結像させる。キャリブレーション目的のために、第一クロスヘア７８は対物レンズ８０とその対物レンズ側焦点との間に位置決めされる。従って、クロスヘア７８は仮想キャリブレーション点を発生するために使用することが可能なフローティングマークを表わす。
【０１７１】
第二クロスヘア８１がビームスプリッター７９を超えた対物レンズ８０の光軸上に配置されており且つ接眼レンズ８２によって観察することが可能である。
【０１７２】
更に、メモリ６８内に格納されているコンピュータプログラムはプログラムコードを包含しており、それは、プロセッサ６７上で稼動されると、プロセッサ６７をして出力インターフェース８５を介して制御コマンドを駆動部８４へ発行させてクロスヘア７８を所定の位置へ移動させ且つ後述するように仮想キャリブレーション点の対応する仮想距離を計算する。
【０１７３】
テレカメラ１９がアクティブであるビデオタキオメーター１１のキャリブレーションの場合には、キャリブレーションのために調節すべきモデルパラメータを包含するモデルが使用される。モデルパラメータを包含しているこのモデルは、又、更に後述するようにイメージセンサーによりキャプチャされた画像の処理を行うための基礎を形成する。このモデルは２つのサブモデルを有している。
【０１７４】
第一サブモデルはベース要素１３に固定されている座標系内の座標のテレカメラ１９であるカメラに固定されているカメラ座標系へ変換するためのモデルであり、それはパラメータとして該装置に設定された水平角度及び垂直角度を包含しており且つ導入部において説明したような軸エラー、即ちチルト用軸エラー及び何等かの形態のコリメーションエラー及び垂直指数エラーに関するパラメータを包含している。
【０１７５】
第二サブモデルはカメラモデルであり、それはカメラによるオブジェクト点のカメラのイメージセンサー上へのイメージング即ち結像を表わしている。この実施例においては、ピンホールモデルが使用される。
【０１７６】
該モデルにおいて、基本的に２つの座標系が使用される。第一座標系は装置座標系と呼ばれるものであり、それはベース要素１３に関して固定されている（図３参照）。それはカーテシアン座標系であり、その原点は垂直軸１５とチルト用軸２０との交点にあり且つＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交している。これらの軸が交差しない場合には、これらの軸の最も近付いた点が該座標系の原点として使用される。Ｘ軸及びＹ軸は垂直軸１５に対して直交しており従って垂直軸１５が地面に対して垂直である場合には水平である。この座標系においては、点Ｐはカーテシアン座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を有している。
【０１７７】
２番目に、カメラ座標系が使用され、それはカメラ１９に関して固定されている。それはｘ軸、ｙ軸、ｚ軸により定義され、これら３つの軸全ては互いに直交している。点Ｐの位置はカメラ座標系内の座標（ｘ，ｙ，ｚ）により記述することが可能である。
【０１７８】
以下において、装置座標系における座標は常に大文字で示してあり、一方カメラ系内の座標は常に小文字で示してある。
【０１７９】
第一に、カメラモデルを図９を参照してより詳細に説明する。
【０１８０】
カメラモデルとして使用されるピンホールモデルは、イメージセンサー上にカメラにより結像される点Ｐがイメージセンサー３３と関連しており且つ特に同一の面内にある場合がある画像面ＩＰ上への投影中心Ｏを介してこの点の投影により記述することが可能であるということを仮定している。
【０１８１】
従って、このピンホールモデルは画像面ＩＰ及び画像面と相対的な投影中心Ｏの位置により決定される。投影中心と相対的な投影中心の位置が結像光学系、即ちカメラ光学系、ここでは対物レンズ３１及びフォーカシングレンズ３２によって決定されるので、その位置は該カメラの光学的特性、特に、該カメラの結像特性を表わしている。画像面へのオブジェクト点Ｐの結像は投影中心Ｏを介しての該オブジェクト点の画像面への投影により表わされる（図９参照）。該画像面は基本的にはイメージセンサーの面であると仮定され、従ってカメラ座標系のｘ軸及びｙ軸は画像面に対して平行である。矩形状カメラ座標系のｚ軸は画像面と直交する投影中心を貫通する線である。画像は常に画像面内にあるので、その位置はｘ及びｙ座標によってのみ特性付けることが可能である。
【０１８２】
（ｘ，ｙ，ｚ）がカメラ座標系内の点Ｐの座標であり且つｘ０，ｙ０，ｚ０がカメラ座標系内の投影中心座標であるとする。従って、投影中心Ｏを介して画像面ＩＰに直交な線の貫通点Ｈｐ、即ちｚ軸は、ｘ−ｙ面内において座標ｘ０及びｙ０を有している。更に、（ｘ′，ｙ′，ｚ′）は画像面内にカメラにより発生された点Ｐの画像Ｐ′の座標を示している。カメラ光学系が歪みを発生するものでない場合には、簡単な幾何学的議論によって以下の関係が得られる（図９参照）。
【０１８３】
【数１】
【０１８４】
尚、ｃｋは投影中心と画像面との間の距離を表わす所謂カメラ定数である。従って、ｚ′＝ｃｋが成立する。
【０１８５】
カメラ光学系は画像内に歪みを形成する場合があり、その歪みはカメラ光学系において使用されるレンズの不完全性及び／又はそれらのアライメントに起因するものである。一次半径方向歪みを考慮するために、別のパラメータνを導入する。歪みにより発生される画像の位置における相対的変化は定数ｖと貫通点ＨＰから画像の半径距離の平方との積としてモデル化される。点（ｘ，ｙ，ｚ）の画像が歪みなしで画像面内の（ｘ′，ｙ′）に対応する場合には、貫通点ＨＰから画像点の平方した半径方向距離は（ｘ′−ｘ０）２＋（ｙ′−ｙ０）２である。従って、歪み補正Δｘ′及びΔｙ′が加えられ（図９参照）、その結果次式の如くになる。
【０１８６】
【数２】
【０１８７】
及び、ｖはカメラの光学系の上述した一次半径方向歪みを表わすカメラモデルパラメータである。
【０１８８】
これらの式はカメラ座標系内においてのみ有効である。オブジェクト点の座標が装置座標系内において表現されるべきである場合には、これらの座標系の間の変換が行われる。これは座標の変換用サブモデルである。
【０１８９】
通常、該変換は、座標系軸周りの３つの回転のシーケンス及び空間内のトランスレーションベクトルによって表わすことが可能である。従って、カメラ座標系内の点Ｐの座標ｐｔ＝（ｘ，ｙ，ｚ）は次式により装置座標系内の座標Ｐｔ＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へ変換される。
【０１９０】
【数３】
【０１９１】
尚、Ｔはトランスレーションベクトルであり且つＲ−１は回転行列の積Ｒの逆数である。キャリブレーション期間中に投影中心の位置及びイメージプレーン即ち画像面の位置及びオリエンテーションは調節されるので、カメラ座標系の原点は投影中心に選択することが可能であり、その結果次式が得られる。
【０１９２】
【数４】
【０１９３】
この関係をｘ′及びｙ′に対する式に挿入すると所謂共線条件式が次式の如くに得られる。
【０１９４】
【数５】
【０１９５】
尚、ｒｉｊ，ｉ，ｊ＝１，．．．，３はＲの行列要素であり且つ装置座標系における投影中心Ｏの座標は（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）である。
【０１９６】
カメラ座標系の原点は投影中心に選択されており且つｚ軸は画像面に対して直交であると仮定されているので、ＣＣＤセンサーのマトリクス即ち行列の行及び列に沿って指向されているｘ″軸及びｙ″軸を有しているイメージセンサー座標系内のイメージセンサー上で読取られる画像位置（ｘ″，ｙ″）はｘ′＝ｘ″−ｘｓ″及びｙ′＝ｙ″−ｙｓ″により与えられるカメラ座標系内の画像位置に対応しており、（ｘｓ″，ｙｓ″）はイメージセンサーにより測定される画像面とｚ軸との交差位置の座標であり、即ちその位置はイメージセンサー上の対応するピクセルの位置である。従って、上述した式において、ｘ′及びｙ′はｘ″−ｘｓ及びｙ″−ｙｓで置換される。
【０１９７】
要約すると、カメラモデルのパラメータは貫通点の座標ｘｓ，ｙｓであり、カメラ定数及びパラメータｖはカメラ光学系の歪み特性を表わしている。カメラ座標系の定義によりｘ０＝ｙ０＝０が成立する。
【０１９８】
カメラ座標系と装置座標系との間の変換は、種々の態様で派生させることが可能であり、例えば、以下に説明するように装置座標系と一致するオリエンテーションから開始してカメラ座標系の逐次的な回転を実施することにより派生させることが可能である。
【０１９９】
図１０は、座標軸ｘ，ｙ，ｚを有するカメラ座標系と、座標ｘ″，ｙ″及び座標（ｘｓ″，ｙｓ″，ｃｋ）の原点を有する画像座標系を示しており、尚ｘ″軸及びｙ″軸はｘ軸及びｙ軸と平行であり、且つそれらの装置座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との関係が示されている。図１０において、装置座標系の原点は理論的なチルト用軸と垂直軸と視準軸との交点に存在している（即ち、装置中心即ちタキオメーター中心にある）。これらの理論的な軸に対し、上述した条件が満足され、理論的垂直軸１５は地面に対して垂直であると仮定され、理論的チルト用軸２０′と理論的垂直軸１５との間の角度及び理論的視準軸８３と理論的チルト用軸２０′との間の角度は直角であると仮定される。３つの軸全てが１つの点で交差し、それは装置座標系の原点である。更に仮定されることは、実際の垂直軸が理論的垂直軸であるということである。装置座標系のＺ軸は装置の垂直軸と一致し且つＹ軸は水平円２４上にマーク付けされているゼロ方向と一致する。
【０２００】
カメラ座標系の原点は投影中心Ｏである。然しながら、図１０においては、説明の便宜上、その原点は画像面へシフトして示されている。主要な点ＨＰ、即ち投影中心を貫通し且つ画像面ＩＰに対して直交な線の貫通点は画像面内の画像座標系において座標ｘｓ″及びｙｓ″を有している。
【０２０１】
図１０乃至１２に示したように、実際のチルト用軸２０は角度ｉだけ理論的チルト用軸２０′から逸れる場合があり、それは実際のチルト用軸２０と垂直軸１５との間の角度の直角からの逸れである。従って、角度ｉはチルト用軸エラーを表わしている。
【０２０２】
更に、理論的視準軸８３は投影中心Ｏを介して走行することは必要ではない。この逸れは２つの角度ｃ０及びｚ０により表わすことが可能である。角度ｃ０は、理論的チルト用軸２０′と理論的視準軸８３によって与えられる面内において、理論的チルト用軸２０′と投影中心Ｏ及び理論的視準軸８３と理論的チルト用軸２０′との交点を通過する線との間の角度として定義される。角度ｚ０は垂直軸１５と理論的視準軸８３とによって与えられる面内において、理論的視準軸８３と投影中心Ｏ及び理論的視準軸８３と理論的チルト用軸２０′との交点を通過する線との間の角度として定義される。
【０２０３】
カメラレンズのレンズマウンティングによって定義される望遠鏡軸１１０の理論的視準軸８３からの逸れは、望遠鏡軸１１０と理論的視準軸８３との間の角度ｃＦによって定義される。
【０２０４】
カメラ座標系は、又、ビデオタキオメーター１１の方向及びどのようなエラーとも独立的であると仮定されるω、φ、κによって装置座標系の軸周りに回転させることが可能である。
【０２０５】
上述した逸れは水平円２４及び垂直円２６から読取られるように夫々の角度からの実際又は真の水平及び垂直角度の逸れを発生させる。
【０２０６】
カメラ座標系の実際の又は実効的なチルト角度は次式により与えられる。
【０２０７】
Ｖ０＝Ｖｍ＋ｚ０
これは図１０及び１２から決定することが可能である。その中で、Ｖｍは垂直円２６から読取られた垂直角度を示している。
【０２０８】
角度ｃ０ｃＦは次式の如くコリメーションエラーとして夫々投影中心及び実際の水平角度球座標上において同一の影響を有している。
【０２０９】
【数６】
【０２１０】
角度ｉはｉｃｏｔ（Ｖ０）の水平角度における逸れを発生させる。
【０２１１】
それにより垂直軸周りにカメラ座標系が回転される実効水平角度Ｈｚｅｆｆは次式の如くである。
【０２１２】
【数７】
【０２１３】
尚、Ｈｚｍは水平円２４から読取った水平角度を示している。
【０２１４】
これらの式の詳細な導出はＤｅｕｍｌｉｃｈ， Ｆ．， Ｓｔａｉｇｅｒ， Ｒ．、「
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｎｋｕｎｄｅ ｄｅｒ Ｖｅｒｍｅｓｓｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ」、ハイデルベルグ、ドイツ、第９版、２０６−２０８頁において見出すことが可能である。
【０２１５】
回転行列Ｒ−１は、装置座標系と一致するオリエンテーションにおいて開始してカメラ座標系の以下のような回転のシーケンスを考慮することにより得ることが可能である。
【０２１６】
第一に、カメラ座標系を実効水平角度Ｈｚｅｆｆだけ垂直軸周りに回転させる。回転された座標系における対応する座標は回転行列により得ることが可能である。
【０２１７】
【数８】
【０２１８】
チルト用軸エラーは角度ｉだけ変換された、即ち回転されたカメラ座標系のｙ軸周りの回転により説明される。
【０２１９】
対応する座標変換は次の回転行列により与えられる。
【０２２０】
【数９】
【０２２１】
二度回転されたカメラ座標系を、更に、実効垂直角度Ｖ０だけ二度回転されたカメラ座標系のｘ軸周りに回転させる。測地においては垂直角度が天頂から測定されることを考慮すると、この座標変換用の対応する回転行列は次式の如くになる。
【０２２２】
【数１０】
【０２２３】
４番目のステップにおいて、これまで回転されて来たカメラ座標系を、更に、現在のｙ軸周りに角度ｃＦだけ回転させる。対応する座標変換は次式の回転行列によって書くことが可能である。
【０２２４】
【数１１】
【０２２５】
最後に、最後の回転により得られたカメラ座標系を角度ωだけｘ軸周りに回転させ、角度φだけｙ軸周りに回転させ、且つ角度κだけｚ軸周りに回転させる。対応する回転行列は次式の如くである。
【０２２６】
【数１２】
【０２２７】
従って、行列要素ｒｉｊ，ｉ，ｊ＝１，．．．，３を有する完全な回転行列は次式の如くである。
【０２２８】
【数１３】
【０２２９】
図１０から、装置座標系内の投影中心Ｏの座標は次式の如くに書くことが可能である。
【０２３０】
【数１４】
【０２３１】
尚、Ｓ０は装置座標系の原点からの投影中心の距離を示している。
【０２３２】
従って、完全な変換は回転行列Ｒ及び投影中心の位置によって与えられる。この変化において使用されている変換パラメータ、即ちその変換をパラメータ化している変換パラメータはｉ，ｃ０，ｃＦ，ｚ０，Ｓ０，ω，φ，κである。該変換は、又、水平円上で読取られるような水平及び垂直角度Ｈｚｍ及びＶｍに依存する。
【０２３３】
共線条件式及び座標変換を使用して、球座標Ｈｚ、Ｖ、Ｓ、従って装置座標系におけるカーテシアン座標（Ｓｃｏｓ（Ｈｚ）ｓｉｎ（Ｖ），Ｓｓｉｎ（Ｈｚ）ｓｉｎ（Ｖ），Ｓｃｏｓ（Ｖ））を有しており、且つカメラモデルパラメータ及び以下の変換パラメータを使用して水平及び垂直角度Ｈｚｍ及びＶｍにおいて結像されるオブジェクト点の画像の位置ｘ″及びｙ″を計算することが可能である。
【０２３４】
【数１５】
【０２３５】
上の式は簡単化のために次のように書くことが可能である。
【０２３６】
【数１６】
【０２３７】
実際に、イメージセンサー３３の検知器要素の各々は該アレイ内において固定したロケーションを有しており、従ってイメージセンサー座標系内において対応する固定した座標を有している。従って、測定された座標は離散的な値を有することが可能であるに過ぎない。検知器要素の各々は結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わす１個のピクセルのデータを発生する。この例においては、ＲＧＢチャンネルを具備する検知器要素からなるアレイを使用しており、従ってピクセルデータは各チャンネルに対して対応する強度データを有している。
【０２３８】
キャリブレーション方法を図１３を参照して説明する。
【０２３９】
最初に、ユーザがビデオタキオメーター１１をコリメーター６６と相対的に所定の、例えばマークを付けた位置に設置し、その場合に、クロスヘア７８の仮想画像をイメージセンサー３３へ結像させることが可能である。その位置はコリメーターの及びカメラの特性に依存して決定され且つ仮想キャリブレーション点がクロスヘア７８を移動させることにより与えることが可能であるように選択される。更に、ビデオタキオメーター１１はその垂直軸を地球に対し垂直に、即ち地球の重力に対して平行な方向に配向される。
【０２４０】
この方法は３つの主要なセクションＳ１乃至Ｓ４へ分割細分化することが可能である。データ処理システム６５、即ちプロセッサ６７が自動的にセクションＳＣ１乃至ＳＣ３の全てのステップを実施し、コリメーター電気的駆動部８４及び測量装置１１へコマンドを発行し、必要である場合には、測量装置１１から画像位置データ及び対応するオリエンテーションデータを受取り、且つ後述する計算を実施する。キャリブレーションのために使用されるこの方法はデータ処理システム６５において実行されるコンピュータプログラムのプログラムコードの形態で設けられている。
【０２４１】
第一セクションＳＣ１において、キャリブレーション用の測定されたデータがコリメーター６６、データ処理システム６５及びビデオタキオメーター１１によって得られる。
【０２４２】
コリメーター６６によって、幾つかの仮想キャリブレーション点Ｐｉ，尚ｉ＝１，．．．，ＮでありＮは正の整数である、が与えられる。これらの仮想キャリブレーション点に対する距離データが電気的駆動部の位置又はメモリ６８内の対応するデータ、即ち光路に沿ってのクロスヘア７８と対物レンズ８０との間の距離、及び対物レンズ８０とビデオタキオメーター１１との間の既知の距離によって与えられる。更に、各キャリブレーション点に対して、キャリブレーション点の画像が異なる位置に発生され且つ該イメージセンサー及びイメージセンサー上の画像の位置を表わす対応する画像位置データ及び対応する水平角度及び垂直角度を表わすオリエンテーションデータがビデオタキオメーター１１の両方の面内において得られる。
【０２４３】
第二セクションＳＣ２において、装置座標系内のキャリブレーション点と関連している方向を表わすデータ及びモデルパラメータに対する値が最小二乗推定方法によって推定される。このセクションにおける全てのステップもデータ処理システム６５内のコンピュータプログラムによって実施される。
【０２４４】
第三セクションＳＣ３においては、得られたモデルパラメータを、測量装置、即ちビデオタキオメーター１１内にキャリブレーションデータとして格納し、それは、イメージセンサー上の与えられた位置に対して、装置座標系において、且つ、イメージセンサー３３上に結像された点のビデオタキオメーターからの距離が既知である場合には、対応するカーテシアン座標における対応する方向を計算するために使用される。
【０２４５】
データ処理システム６５上で、キャリブレーション用のコンピュータプログラムが開始され、且つ最初に図には示していないディスプレイ及びキーボードを介して正の整数Ｎを入力することを必要とする。整数Ｎを入力した後に、該プログラムは第一キャリブレーション点と関連している距離データの入力を要求する。これらのデータの入力の後に、プロセッサ６７は該データを該データ処理システムのメモリ６８内に格納する。
【０２４６】
セクションＳＣ１において、各測定された点に対して、即ちＮ回以下のステップが実行される。
【０２４７】
最初に、対物レンズ８０に関してその位置を変化させることによりコリメーター６６内のクロスヘア７８の仮想画像を発生させることにより新たなキャリブレーション点が与えられる。その目的のために、プロセッサ６７は電気的駆動部８４を制御して対物レンズ８０の焦点と対物レンズ８０との間で距離ΔＦだけクロスヘア７８を移動させる。
【０２４８】
次いで、測量装置、即ちビデオタキオメーター１１と仮想キャリブレーション点との間の距離Ｄが得られる。図１４はこの計算を示している。この図において、第一クロスヘア７８が簡単化のために対物レンズ８０の光軸上に示されている。距離Ｄを計算するために、対物レンズ８０、より精密にはビデオタキオメーター側上の対物レンズ８０の主面Ｈからのクロスヘア７８の仮想画像の距離ｓが対物レンズ８０の焦点距離及び対物レンズ８０の焦点からのクロスヘア７８の距離Δｆから次のように計算される。
【０２４９】
【数１７】
【０２５０】
次いで、仮想画像距離ｓを対物レンズ８０、即ち上述した主面Ｈと測量装置、即ちビデオタキオメーター１１の垂直軸との間の距離ＳＴｈ／Ｈへ加算される。
【０２５１】
次いで、与えられたキャリブレーション点に対して、異なる画像がイメージセンサー３３上に発生され且つ対応する画像位置データ及びオリエンテーションデータが得られ且つデータ処理システム６５内に格納される。
【０２５２】
キャリブレーションのために必要とされるキャリブレーション点の画像の発生及びデータの発生は以下の如くである。
【０２５３】
第一発生ステップは第一キャリブレーション点に対して行われる。次続のキャリブレーション点に対して、この発生ステップは、少なくとも、コリメーターがキャリブレーション点を与えるために使用されており且つ測量装置即ちビデオタキオメーター１１と相対的なコリメーターのオリエンテーションが、望遠鏡ユニット１６、即ちカメラ１９の再オリエンテーションを除いて、不変のままである場合には、必要である場合に行うことが必要であるに過ぎない。この発生ステップにおいて、カメラ１９は発生されたキャリブレーション点に対して指向される。この実施例においては、キャリブレーション点の画像がイメージセンサー３３上に表われれば充分である。
【０２５４】
更に、カメラを第一面とさせ、そのことは、カメラ１９の垂直角度が０ゴンと２００ゴンとの間にあることを意味し、尚０ゴン（ｇｏｎ）は垂直円２６により決定される天頂である。
【０２５５】
次に、第二発生ステップにおいて、カメラ１９が回転され且つチルトされてイメージセンサー３３上のキャリブレーション点の画像をイメージセンサー３３上の所定の開始位置へ移動させる。好適には、その開始位置は画像センサー３３の角部のうちの１つ近くに位置されている。この目的のために、データ処理システム６５内に格納されているコンピュータプログラムは、イメージセンサー３３によりキャプチャされた画像のような画像におけるオブジェクト認識用のプログラムモジュールを有している。データ処理システム６５のメモリ６８内において、クロスヘア７８を表わすテンプレートが格納されている。既知のオブジェクト認識技術、例えばテンプレートマッチングアルゴリズムを使用することにより、キャプチャされた画像、即ちイメージセンサー３３上のキャリブレーション点の画像の位置が得られる。コンピュータプログラムは、キャリブレーション点の画像を開始位置近くへ移動させるためにカメラ１９を垂直軸１５周りに与えられたインクリメントだけ回転させ及び／又はチルト用軸２０周りにチルトさせるべきであるか否かを計算する。次いでそれは測量装置に対して対応するコマンドを発行し、その場合に装置制御コンピュータ５１は対応するコマンドを受取り且つカメラ１９を駆動部２２及び／又は２３によって夫々の角度だけ移動させる。次いで、キャリブレーション点の画像が開始位置に到達するまで新たな画像がキャプチャされ且つ該プロセスが繰り返される。それにより、キャリブレーション点の画像が開始位置に近付くに従い角度インクリメントの寸法を減少させることが可能である。
【０２５６】
第三発生ステップにおいて、該プログラムはキャリブレーション点の画像のターゲット位置としてイメージセンサーをカバーするマトリクス即ち行列のセル内のランダムな位置を計算する。その目的のために、該イメージセンサーは所定の正の整数Ｌ及びＭでＬ×Ｍ行列に分割されており且つ該セルの幾何学的中心が計算される。図１５において、セル８８はイメージセンサー３３をカバーする矩形状のアレイに配列されている。これらのセルの幾何学的中心は×印で示されている。幾何学的中心の各々に対して且つ該行列内の各方向に対して、擬似ランダム数発生器を使用してランダム数が決定され、そのランダム数の大きさは対応する方向におけるセルの寸法の半分未満であり且つ夫々の方向における幾何学的中心の座標へ加算される。その結果得られる該セルの各々におけるランダム位置が白色の○印で図１５において示されている。このランダム数の使用はイメージセンサーにおける欠陥性の光検知要素の影響を著しく減少させる。何故ならば、画像位置が常に欠陥性ピクセル上にあることを回避することが可能だからである。これらの位置はデータ処理システム６５のメモリ６８内に格納される。
【０２５７】
第四発生ステップにおいて、望遠鏡ユニット１６、従ってカメラ１９が回転され且つチルトされてイメージセンサー３３上のキャリブレーション点の画像をターゲット位置へ移動させる。その目的のために、第二発生ステップにおけるものと同一のアルゴリズムを使用することが可能である。キャリブレーション点の画像がターゲット位置に到達すると、画像位置データ、即ち画像面内の画像の座標ｘ″及びｙ″が格納され且つオリエンテーションデータ、即ち水平円及び垂直円により夫々決定される水平角度Ｈｚｍ及び垂直角度Ｖｍがデータ処理システム６５から測量装置へ送られる対応するコマンドに応答して測量装置から読み取られる。
【０２５８】
画像位置データ及びオリエンテーションデータが各ターゲット位置に対して格納された後に、第五発生ステップにおいて、カメラ１９は第二面内のキャリブレーション点へ指向され、即ち垂直円によって決定される垂直角度は２００及び４００ゴンの間である。該キャリブレーション点の画像が該第二面内にあるイメージセンサー３３上に表われることを確保するために、カメラは、好適には、垂直軸１５周りに２００ゴンだけ回転され次いで４００ゴン−第四発生ステップにおける最後のターゲット位置に対して得られた垂直角度だけチルトさせる。
【０２５９】
以下の２つの発生ステップは第三及び第四ステップに対応しており、その唯一の差異はカメラ１９が第二面内にあるということである。
【０２６０】
セクションＳＣ２のステップはコンピュータプログラムによって実行される。各キャリブレーション点Ｐｉ，ｉ＝１，．．．，Ｎに対して、Ｑ個の画像ｊ，ｊ＝１，．．．，Ｑ、尚Ｑは正の整数、が発生され且つ対応する画像位置及びオリエンテーションデータがこれらのデータを読取ることが得られると、モデルパラメータが調節され、従ってモデルパラメータ、装置座標系におけるキャリブレーション点の方向、及び夫々のオリエンテーションデータの関数としてキャリブレーション点の画像の位置を予測するモデルは、測定された画像位置データを当て嵌める。この推定方法、即ち最小二乗による古典的な調節方法と均等な最小二乗推定は、全てのキャリブレーション点ｉ及び該キャリブレーション点の全ての画像ｊにわたっての次式の和により与えられる誤差関数Ｅ（ｉ，ｃ０，ｃＦ，ｚ０，ω，φ，κ；Ｓ０，ｃｋ，ｘｓ，ｙｓ，ｖ；｛Ｓｌ，｛ｘｌｊ″，ｙｌｊ″，Ｖｍｌｊ，Ｈｚｍｌｊ｝｝）に基づいている。
【０２６１】
【数１８】
【０２６２】
ここで、Ｓｌ，｛ｘｌｊ″，ｙｌｊ″，Ｖｍｌｊ，Ｈｚｍｌｊ｝はキャリブレーション点ｌに対する距離及び該キャリブレーション点の全ての画像に対するデータセットｊ＝１，．．．，Ｑを示しており、画像ｊに対するデータセットは画像位置データｘｌｊ″，ｙｌｊ″及び垂直及び水平角度Ｖｍｌｊ，Ｈｚｍｌｊセットを有している。
【０２６３】
誤差関数Ｅは、Ｂｅｎｎｉｎｇ， Ｗｉｌｈｅｌｍ「Ｓｔａｔｉｓｔｉｋ ｉｎ Ｇｅｏｄａｓｉｅ， Ｇｅｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｕｎｄ Ｂａｕｗｅｓｅｎ」、ハイデルベルグ、ドイツ、２００２、ＩＳＢＮ ３−８７９０７−３８３−Ｘ、１４０頁に記載されているようなガウス・ニュートンアルゴリズム等の適宜の最小化手順を使用して最小化される。
【０２６４】
セクションＳＣ３において、コンピュータプログラムにより得られたモデルデータが制御パネル、即ち処理ユニットのメモリ内にキャリブレーションデータとして格納される。その目的のために、データ処理システム６５はこれらのデータをインターフェース６９及び接続部７２を介して測量装置、即ちビデオタキオメーター１１へ送り、該ビデオタキオメーターはこれらのデータをコンピュータ５４のメモリ１１２の非揮発性メモリ部分内に格納する。
【０２６５】
本方法の性能は、以下の例により例示することが可能である。この例においては、上述した方法の変形例が使用されるが、その場合に、各角度結合に対して１つを超える測定が行われる。角度測定精度１″を有する装置に組込まれている固定焦点が１００ｍで焦点距離が３００ｍｍを有するカメラをキャリブレーションするためには、例えば２０ｍ、８０ｍ、５００ｍの距離における３つのキャリブレーション点及び、例えば、８×６個の位置のグリッド内に配置されている望遠鏡位置当たり全部で４８個の角度の組合わせを使用することが可能である。ランダムな逸れが０．０５ピクセルを超えるものではない角度組み合わせ当たり３０個の測定値がとられ且つ対応するデータが使用される場合には、その装置を垂直方向及び水平方向において約１″の方向測定精度でキャリブレーションすることが可能である。従って、本方法は、又、比較的大きな焦点距離を有するカメラのキャリブレーションに適している。
【０２６６】
該モデルを使用して、イメージセンサー上のオブジェクト点の画像の画像位置データから、装置座標系に関するオブジェクト点の方向を計算することが可能である（図１６参照）。式（２）を使用して、
【０２６７】
【数１９】
【０２６８】
尚、
【０２６９】
【数１９ａ】
【０２７０】
は装置座標系の原点から投影中心Ｏへのベクトルを示しており、結像されたオブジェクト点Ｔに対応する測定された画像位置データｘＰ′，ｙＰ′を該装置、即ちビデオタキオメーター１１の座標系へ変換することが可能である。ＰＴ′は測定した画像位置に対応する方向を表わす装置座標系におけるベクトルである。投影中心Ｏ及び点ＰＴ′は両方共測量装置に関する座標によって既知であり、且つ結像光線ａを定義し、その上にｘＰ′，ｙＰ′により表わされるイメージセンサー上の位置に結像されるオブジェクト点が位置される。該光線はビデオタキオメーター中心、即ち装置座標系の原点を交差することは必要ではないので、ビデオタキオメーター中心からのオブジェクト点Ｐの距離（近似的距離）はビデオタキオメーター中心に関しての方向の正しい計算のために与えられなければならない。この距離はビデオタキオメーター中心、即ち装置座標系の原点周りに伸びる球の半径として使用され、且つ結像光線ａによって交差される。このように、２つの座標トリプレットが得られて、それはカメラの機能を具備している望遠鏡ユニット１６の位置に依存して方向計算のために使用することが可能である。ビデオタキオメーター中心が該結像光線に近ければ近い程、この方法は与えられた距離からの依存性はより少なくなる。
【０２７１】
メモリ１１２は更に、上のパラグラフにおいて説明した手順及び式（１）に基づいて位置又は方向を計算するためにプロセッサ１１３に対する命令を格納している。
【０２７２】
ビデオテオドライト１１のコンピュータ５４、即ちメモリ１１２内において、距離測定装置３０が距離を測定する方向と一致する視準軸をディスプレイ５３上に表示する（図１７参照）例えばクロスヘアである視準軸マーク１１１を表示するためにプログラムコードが格納されている。ディスプレイ５３上の対応する位置は、該装置内に格納されているキャリブレーションパラメータから計算することが可能であり、又は一度計算し、次いで該装置内に、例えばコンピュータ５４の非揮発性メモリ内に永久的に格納することが可能である。ファインダーカメラ１８も、上述した本方法、データ処理システム、コリメーター及びコンピュータプログラムを使用してキャリブレーションすることが可能である。投影中心の位置が該モデルにおける単なる１組のパラメータとして見えるかも知れないが、光路が真っ直ぐではないという事実はキャリブレーション方法の修正を必要とするものではない。
【０２７３】
別の実施例においては、カメラの歪みに対するより詳細なモデルが使用され、その場合にも、より高い次数及び／又は半径対称的でないものが使用される。Ｌｕｈｍａｎｎ， Ｔｈｏｍａｓ「Ｎａｈｂｅｒｅｉｃｈｓｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｉｅ： Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ， Ｍｅｔｈｏｄｅｎ ｕｎｄ Ａｎｗｅｎｄｕｎｇｅｎ」、ハイデルベルグ、ドイツ、２０００、ＩＳＢＭ ３−８７９０７−３２１−Ｘ、１１９乃至１２２頁は上述した方法の対応する修正を開示している。
【０２７４】
キャリブレーションされたビデオタキオメーター１１は、本発明の第一好適実施例に基づく方法に従って測量情報を与えるために使用することが可能である。
【０２７５】
その目的のために、メモリ１１２は、命令がプロセッサ１１３により実行される場合に本方法を実行するための命令を格納している。
【０２７６】
第一に、ユーザ１３４（図２０参照）はビデオタキオメーター１１を所望の位置、例えば任意の位置又は所定の座標により定義された位置にセットアップし且つその垂直軸を垂直のオリエンテーションとさせ、その場合に、該垂直軸は地球の重力に対して平行である。その作業のために、ユーザは光学的下げ振り２８を使用することが可能である。
【０２７７】
次いで、ユーザ１３４はコンピュータ５４のメモリ１１２内のコンピュータプログラムを開始させることにより測量を開始する。実施されるステップは図１８におけるフローチャートに例示されている。一点鎖線の左側の部分はユーザによる動作を示しており、一方中央のコラムはプロセッサ１１３による動作を例示している。右側のコラムはこの方法において発生され及び／又は使用されるデータの幾つかを例示している。
【０２７８】
この方法は基本的に４つのセクションＳ１０乃至Ｓ１３に細分化することが可能であり、それに続くセクションＳ１４乃至Ｓ１６は５番目のセクションを形成している。
【０２７９】
ユーザがセクションＳ１０においてキーボード５２又はポインティング装置１１４を介して開始コマンドを入力すると、プロセッサ１１３はメモリ１１２の非揮発性部分からキャリブレーションデータを得る。
【０２８０】
セクションＳ１１において、該プロセッサは三次元空間における（パノラマ）投影表面を表わすデータを得る。この投影表面は、第一イメージセンサー３３によって得られる画像が投影される表面である。プロセッサ１１３はこれらのデータをメモリ１１２内に投影表面データとして格納する。
【０２８１】
セクションＳ１２において、該プロセッサはターゲット領域を表わすデータを得ることにより測量すべきターゲット領域を決定する。次いで、該プロセッサはターゲット領域を定義するターゲット領域データをメモリ１１２内に格納する。
【０２８２】
セクションＳ１３において、プロセッサ１１３は検知器要素からなるアレイ、即ちテレカメラ１９の第一イメージセンサー３３を使用してターゲット領域の少なくとも一部の二次元画像を表わす光学的検知器アレイによって発生された１組のピクセルデータを採取する。次いで、それは該１組のピクセルデータをキャリブレーションデータ、ターゲット領域データ及び投影表面データを使用して、該投影表面への該画像の投影を表わす１組の投影した画像データへ変換する。該ピクセルデータの幾つかの採取及び該変換は逐次的又は同時的に発生することが可能である。
【０２８３】
ピクセルデータを採取し且つ該ピクセルデータを変換するためのセクションＳ１３は、３つの主要な動作に分割することが可能であり、即ちターゲット領域をカバーするために部分画像をキャプチャすべき望遠鏡ユニットのオリエンテーションのシーケンスを決定すること、部分画像の各々に対しピクセルデータを得ること、及びキャリブレーションデータ及び投影表面データを使用してピクセルデータにより表わされる画像を投影表面への投影を表わす投影された画像データへ変換すること、及び、１つを超えるキャプチャ部分画像の場合には、部分画像をマウントすることにより得られるターゲット領域の（パノラマ）画像を表わす変換されたピクセルデータのサブセットを決定することである。投影された部分画像は矩形１３２によって図２０及び２５において例示してある。
【０２８４】
ターゲット領域をカバーするために部分画像をキャプチャすべき望遠鏡ユニットのオリエンテーションのシーケンスに対して、プロセッサ１１３はターゲット領域データ、即ちターゲット領域を取囲む端部又は角部方向を定義する水平及び垂直角度、結像光学系及び検知器アレイ１３により形成されるテレカメラ１９の水平及び垂直ビューイング角度、及び隣りの部分画像の間の所望のオーバーラップ、からターゲット領域をカバーするのに必要な部分画像の数を決定する。この例においては、水平角度の間の最大差及び垂直角度の間の最大差が決定され、且つ水平ビューイング角度及び垂直ビューイング角度と夫々比較される。その差をメモリ１１２内に永久的に格納されている所望のオーバーラップにより減算された対応するビューイング角度によって割算することにより、水平及び垂直方向において必要な部分画像の数が計算される。完全なパノラマ画像の場合には、水平角度範囲は４００ゴン、即ち３６０゜をカバーする。
【０２８５】
更に、プロセッサ１１３は望遠鏡ユニット１６のオリエンテーションのシーケンスを決定し且つ格納し、従って該オリエンテーションの各々においてキャプチャされた１組の部分画像はターゲット領域をカバーし、２つの隣り合う部分画像は、所定量だけそれらの端部に沿ってオーバーラップしており、そのことはオーバーラップのピクセルの数が与えられ且つ所定数としてメモリ１１２内に格納される。例えば、第一部分画像、即ち第一オリエンテーションは、該部分画像の左上角部がカメラによって見られるターゲット領域の角部を取囲む最も小さな矩形の左上角部と一致するように選択することが可能である。次いで、次続のオリエンテーションは、部分画像が図３１に示されるような蛇行経路に沿ってとられるように選択することが可能である。ターゲット領域が充分に小さい場合には、該シーケンスは単一の部分画像、従って単一のオリエンテーションを包含するに過ぎない場合がある。
【０２８６】
通常、ピクセルデータを得る動作及びピクセルデータを変換する動作は、最初にピクセルデータが得られ、次いで全ての変換が実施されるように行うことが可能である。然しながら、この例においては、１つの部分画像に対するピクセルデータを得た後に、次の部分画像に対するピクセルデータを得る前に又は得ている間に対応するピクセルデータが投影表面へ変換される。
【０２８７】
１つの部分画像に対するピクセルデータを得るステップは、望遠鏡ユニット１６をその後にオリエンテーションの決定されたシーケンスにおけるオリエンテーションへ移動させるべく駆動部を制御すること、及びオリエンテーションの各々に対する検知器アレイからピクセルデータを読取ることを包含している。次いで、該ピクセルデータは一次的にメモリ１１２内に格納される。
【０２８８】
この例においては、部分画像を表わすピクセルデータの殆どを投影面へ変換させるために間接的な投影技術が使用される。その目的のために、投影された画像は与えられた数の投影された画像ピクセルによって表現され、それらは、投影表面として面又は円筒である場合に、所定の配列で投影表面上に位置される。
【０２８９】
図１９に示した如く、検知器要素からなるアレイによりキャプチャされた画像又は部分画像のピクセルデータを変換するステップは、投影表面を表わすパラメータを決定するためのステップＳ１８、該画像の角部ピクセルを投影表面へ直接的に投影するステップＳ１９、及び間接投影により投影された画像の投影された画像ピクセルに対するビジュアルデータを決定するステップＳ２０を有している（図２８参照）。
【０２９０】
直接的に角部ピクセルを投影するステップＳ１９は、画像又は部分画像の角部ピクセルを決定し且つ式（２）により角部ピクセルと関連する方向により定義される投影表面上の投影された画像角部ピクセルの位置を決定し且つ、装置座標系の原点を通過する夫々の角部ピクセルと関連する方向に沿っての光線が投影表面と交差するこの例においては、式（２）の後に説明したステップを包含している。それは、更に、夫々の角部ピクセルのビジュアルデータを結果的に得られる投影された画像角部ピクセルへ割当てることを包含している。
【０２９１】
間接投影により投影された画像の投影された画像ピクセルに対するビジュアルデータを決定するステップＳ２０は、投影された画像角部ピクセルでない各投影された画像ピクセルに対して、式（１）を使用して投影されるべき画像の面内の位置の座標を決定し、決定された位置におけるピクセル及び、オプションとして、隣りのピクセルのビジュルデータを使用してその位置に対するビジュアルデータを計算し、且つ該ビジュルデータを投影された画像ピクセルへ割当てることを包含している。
【０２９２】
ステップＳ１９乃至Ｓ２０の詳細について以下に説明する。
【０２９３】
１個を超える部分画像がキャプチャされる場合には、ステップＳ１３は、更に、パノラマ画像データにより定義される合体された投影された画像を得るために投影された部分画像のマウンティングを包含している。この動作は極めて簡単であり、というのは、全ての投影された画像データは同一の投影表面内に定義されており、従って投影された画像データにより投影された（部分）画像の表現の場合には、投影された画像ピクセルの位置は既知であるからである。投影された部分画像の配置は図２０及び２５に例示してある。部分画像がオーバーラップしない場合には、マウントされるべき投影された部分画像の投影された部分画像データは単一の画像を表わすデータ構造に配置される。オーバーラップが存在する場合には、２つのオーバーラップする投影された部分画像のうちの１つのオーバーラップするピクセルが省略される。省略されないオーバーラップするピクセルへ割当てられた投影された画像ピクセルデータは、維持されたピクセルの投影された画像ピクセルデータか又はオーバーラップするピクセルのピクセルデータの平均とすることが可能である。
【０２９４】
ターゲット領域をカバーするために１つを超える画像がキャプチャされる場合には、ステップＳ１４において、プロセッサ１１３はオーバーラップする投影された部分画像のオーバーラップするピクセルの間のオーバーラップ情報を使用して投影された画像データを調節する。
【０２９５】
ステップＳ１５において、該プロセッサは投影した画像、即ち投影した画像データ、及び付加的な情報をメモリ１１２内のデータ構造内に測量データとして格納する。
【０２９６】
更なる処理に依存して、該投影された画像データ及び付加的な情報は無線モジュール６１を介して例えば遠隔コンピュータの別の格納装置へ転送することが可能である。更に、該投影された画像データ及び該付加的な情報は図には示していない制御パネル２１のＰＣＭＣＩＡスロット内のアダプタを介して挿入されるコンパクトフラッシュカード等の着脱自在な格納装置上に格納することが可能である。該付加的な情報は、例えば、画像がキャプチャされた場合のキャリブレーションデータ及び角度センサー２４，２５及び２２，２３により検知されるような水平及び垂直角度Ｈｚ及びＶｚを包含することが可能である。好適には、該投影された画像は、又、投影ピクセルに分解される。次いで、投影された画像データは投影ピクセルの特性を表わす１組の投影ピクセルデータを有している。次いで、該付加的な情報は更に方向情報、例えば各投影されたピクセルに対して決定された水平及び垂直角度を包含することが可能である。
【０２９７】
該格納されたデータは、更なる測量作業のため又は遠隔コンピュータにおいて、例えばオフィスにおいて、得られた測量データに基づいてのみ更なる測量動作Ｓ１７を実施するためにプロセッサにより使用することが可能である。
【０２９８】
ステップＳ１６において、該プロセッサは投影された画像を表示するためにディスプレイユニット５３を制御する。その目的のために、それは投影された画像データから表示データを作成し且つこれらのデータを対応する画像を表示するディスプレイユニット５３へ送る。
【０２９９】
明らかに、セクションＳ１１乃至Ｓ１３において実施されるべき詳細な動作は投影表面のタイプに依存する。従って、詳細なステップを異なるタイプの投影表面に対して以下に説明する。投影した部分画像のマウンティングは全てのタイプの投影表面に対して同一であるのでこのサブステップについては更に説明することは必要ではない。
【０３００】
セクションＳ１１の第一ステップにおいて、該プロセッサは４つのタイプの投影表面、即ち面、円筒、球、自由形状表面の選択を表示するためにディスプレイユニット５３を制御する。次いで、それはキーボード５２からの入力として又はポインティング装置、例えばマウスボタンの選択ボタンを動作する場合のポインティング装置の位置として読取り、４つのタイプの投影表面のうちの１つを定義するデータを選択する。その他の実施例においては、単に１つのタイプの表面が使用可能である場合がある。その場合には、この選択ステップは省略される。表面のタイプは投影表面データの一部として格納されている。
【０３０１】
以下のステップは、選択のタイプに依存して異なる。読み易くするために、選択ステップに続くステップのシーケンスを各タイプの投影表面に対して別々に説明する。
【０３０２】
図２１は面である投影表面の場合に対するステップを示している。この場合は図２０に模式的に示してあり、それはターゲット領域の前方にビデオタキオメーター１１を有するユーザ１３４を示している。
【０３０３】
プロセッサ１１３は、面を定義する投影表面データを入力するための３つの代案を表示するためにディスプレイユニット５３を制御し、即ち、キーボード５２を使用しての数字入力、遠隔格納装置又はコンピュータから無線モジュール６１を介してのデータの読取、又は測量装置１１と相対的に該面を定義する３つの点の位置の測定による定義である。いずれの場合においても、共線状ではない３つの点の座標が読取られ、それが投影表面１３５を定義する（図２０参照）。
【０３０４】
ユーザによる対応する選択を読取った後に、プロセッサ１１３は、水平及び垂直角度の形態における投影表面データ及び測量装置１１からの距離をキーボード５２から読取り且つそのデータを投影表面データのデータとして格納する。
【０３０５】
又は、プロセッサ１１３は無線モジュール６１、装置制御コンピュータ２１及び接続部５５を介して水平及び垂直角度の形態におけるデータ及び測量装置１１からの距離を読取り且つ該データを投影表面データのデータとして格納する。
【０３０６】
又は、プロセッサ１１３はディスプレイユニット５３を制御してテレカメラ１９により現在キャプチャされた画像を表示させ且つその選択要素が動作された場合にポインティング装置からの入力を読取り、該入力はディスプレイユニット５３上に表示された画像上の位置、即ち対応するピクセルを定義する。該入力を読取る間に、ユーザは望遠鏡ユニット１６を新しい方向に向けることが可能である。従って、ユーザは表示された画像内の適宜の点を選択することにより点を選択することが可能である。図２０においては、対応する点は参照番号１３３で示してある。該画像点は共線上のものであってはならない。好適には、ユーザは、最初に、投影された画像の左下角部の点の位置を入力し、次いで投影された画像における垂直線を表わす２つの点の位置を入力する。
【０３０７】
これら３つの点１３３の各々に対して、プロセッサ１１３はその方向、即ちキャリブレーションデータ及び式（２）の後に説明したステップを含む式（２）を使用してその位置と関連する水平及び垂直角度を決定し、その場合にｘ″及びｙ″はポインティング装置を使用して得られる座標により与えられる。
【０３０８】
次いで、プロセッサ１１３は駆動部２２及び２３を制御して望遠鏡ユニット１６を回転させその視準軸を決定した水平及び垂直角度により与えられるオリエンテーションに設定する。望遠鏡ユニット１６が所望のオリエンテーションに到達すると、プロセッサ１１３は距離測定装置３０を制御して距離測定装置３０から該視準軸上のオブジェクトへの距離を測定し且つ対応する距離信号を生成する。処理ユニット２１、特に、プロセッサ１１３がその距離信号を受取り且つそれを距離データへ変換する。次いで、プロセッサ１１３がその距離データを装置座標光学系内の点の位置を定義する夫々の点に対して投影表面データとして対応する水平及び垂直角度と関連してメモリ１１２内に格納する。
【０３０９】
次に、ステップＳ１２において、ターゲット領域が定義される。最初に、該プロセッサは４００ゴンの完全なパノラマを得るべきであるか又はその一部のみを得るべきであるかの情報をグラフィカルユーザインターフェースを介して得る。
【０３１０】
第一の場合においては、プロセッサ１１３はキーボード５２から又はポインティング装置１１４の位置として垂直方向におけるパノラマ画像の中心の位置を定義する角度データを読取る。更に、それは、キーボード５２から対応するデータを読取ることにより該パノラマ画像の高さを読取り、該データは該パノラマ画像の境界の垂直位置を表わすか、又は垂直方向における少なくとも一方の境界又は中心とその高さとを表わす。プロセッサ１１３はこれらのデータをターゲット領域データとしてメモリ１１２内に格納する。
【０３１１】
第二の場合においては、少なくとも２つ、通常は４つの角部点が投影面を定義する点１３３の場合と同じ態様で得られ、その場合に距離データは得ることは必要ではない。ターゲット領域が矩形状断面を有している場合には、単に２つの点、図２０においては左下角部点１３０及び右上角部点１３１を決定することが必要であるに過ぎない。というのは、他の２つの点は幾何学的計算により得られるからである。４つの点の場合には、水平角度の最大絶対差を有する点がパノラマ画像の水平角度及びその水平角度位置を定義し、且つ垂直角度の最大絶対差を有する点がパノラマ画像の高さ及び垂直位置を定義する。次いで、これらのデータはターゲット領域データとしてメモリ１１２内に格納される。
【０３１２】
投影された画像ピクセルにより投影された画像を定義するために、プロセッサ１１３はターゲット領域における長さ当たり、例えばｍ当たりの投影された画像のピクセル数を定義する倍率を読取る。
【０３１３】
この目的のために、最初に、最適倍率が決定される。該プロセッサは該面に対して直交な方向に沿っての該装置への該投影面の距離Ｄｏｒｔｈｏ及び次式の比を計算する。
【０３１４】
【数２０】
【０３１５】
尚、ｆは結像光学系の焦点距離を示している。ｆの値は該メモリ内に格納される。
【０３１６】
該プロセッサは最適倍率を計算し且つ格納する。
【０３１７】
【数２１】
【０３１８】
尚、Ｉｐｉｘｅｌは検知器アレイの検知器要素、即ちキャプチャした画像におけるピクセルの長さを示している。この倍率の使用は、本装置とオブジェクト面との間の最も小さな距離に対して、カメラの最大分解能が使用されることを確保する。この値を増加することは推奨されない。何故ならば、分解能を増加させることが出来ないからである。倍率を減少させることは減少させた精度となる。
【０３１９】
プロセッサ１１３はディスプレイユニット５３を制御して最適なスケールを表示し且つキーボード５２又はグラフィカルユーザインターフェースを介しての確認情報又は異なる倍率を読取る。
【０３２０】
投影面を表わすパラメータを決定し且つ１つの部分画像に対するピクセルデータを対応する投影した部分画像データへ変換するステップＳ１８乃至Ｓ２０が面投影表面の場合に対して図２１乃至２３においてより詳細に示されている。
【０３２１】
最初に、ステップＳ２１乃至Ｓ２７において、投影表面の表現が上述した少なくとも３つの点を定義する投影表面データを使用して得られる（図２１参照）。
【０３２２】
ステップＳ２１において、プロセッサ１１３が投影された画像の左下角部を定義する第一点及び投影された画像における好適には垂直線を定義するその他の２つの点を決定する。
【０３２３】
ステップＳ２２において、プロセッサ１１３は全ての３つの点に対して装置座標系における垂直角度Ｖｚ及び水平角度Ｈｚを計算する。
【０３２４】
ステップＳ２３において、プロセッサ１１３は装置座標系における３つの対応する投影した点のカーテシアン座標を計算し、該座標はステップＳ２１において決定された点と関連する計算された水平及び垂直角度Ｈｚ及びＶｚを有する光線と該投影表面との交差を表わす。
【０３２５】
ステップＳ２４において、プロセッサ１１３はステップＳ２３における第二及び第三の投影された点を接続する装置座標系における第一ベクトルを計算する。
【０３２６】
次いで、ステップＳ２５において、プロセッサ１１３は第一ベクトルに直交し且つ投影面内を延在する第二ベクトルを計算する。その目的のために、第一ベクトルと第一の投影した点と第二及び第三の投影した点のうちの１つとを接続するベクトルとの間のベクトル積を使用することが可能である。
【０３２７】
ステップＳ２６において、プロセッサ１１３は第一及び第二ベクトルを長さ１へスケーリングさせて該座標をこれらのベクトルの長さにより割算することにより単位ベクトルＥ２及びＥ１の座標を得る。次いで、該投影面は以下のパラメトリック表現を有している。
【０３２８】
【数２２】
【０３２９】
装置座標系においては、ＲＵＬは第一点に対応する投影表面上の点へのベクトルを示し且つａ及びｂは任意の実数であり且つＲａｂは投影面内の点Ｒａｂの座標（ａ，ｂ）として見ることが可能なパラメータａ及びｂによって定義される投影表面内の点へのベクトルである。
【０３３０】
ステップＳ２７において、プロセッサ１１３は第一点のカーテシアン座標及び該２つの単位ベクトルをメモリ１１２内に格納する。
【０３３１】
投影した画像の表現のために、投影した画像ピクセルが使用され、それらは所望の分解能、即ち上で読まれた倍率で定義される。この例においては、投影面上の矩形状アレイ内のクワドラチック即ち二次ピクセルが使用される（図２４参照）。各投影された画像ピクセルＵｉｊは式（３）により与えられる位置が割当てられる。
【０３３２】
【数２３】
【０３３３】
尚、ｉ＝１，．．．，Ｎ，ｊ＝１，．．．，Ｍは、Ｎ及びＭが投影された画像の水平及び垂直方向におけるピクセルの最大数を示す場合には、負でない整数である。従って、上の表現ａ＝ｉ／Ｎ及びｂ＝ｊ／Ｍを使用する。以下においてピクセル又は投影したピクセルの位置とはその幾何学的中心の位置を意味している。
【０３３４】
その投影は図２４に示されており、それはキャプチャされた部分画像を左側に示しており且つ投影した部分画像を右側に示している。各画像は正方形により視覚化したピクセルから構成されている。
【０３３５】
角部ピクセルＣ１，．．．，Ｃ４を直接的に投影するステップＳ１９は、画像又は部分画像の角部ピクセルを決定すること、及び式（２）の後に説明したステップを含む式（２）による角部ピクセルと関連する方向により定義される投影表面上の投影された画像角部ピクセルの位置を決定することを包含している。矩形状の投影された画像に対してそれまで単に２個の角部ピクセルが決定されている場合には、その他の２つの角部ピクセルが決定され、それは既に得られた角部ピクセルにより定義される矩形の角部を形成する。従って、いずれにおいても４個の角部ピクセルが存在する。図２２は各角部ピクセルに対するステップＳ１９のサブステップを示している。プロセッサ１１３は、角部ピクセルの各々に対して２つのステップで投影された画像角部ピクセルの位置を表わす座標を計算する。
【０３３６】
ステップＳ２８において、プロセッサ１１３は画像面内の夫々の角部ピクセルの座標及び式（２）の後のパラグラフにおいて説明したステップを含む式（２）、即ちキャリブレーションデータの幾つか及びキャリブレーションのために使用したモデルに基づく式を使用して、夫々の角部ピクセルと関連する水平及び垂直角度Ｈｚ及びＶｚを計算する。これらの角度はターゲット領域の端部に対応する角部方向を定義する。
【０３３７】
ステップＳ２９において、プロセッサ１１３は装置座標系の原点から開始し且つ角度Ｈｚ及びＶｚ及び投影表面により定義される方向を有する光線の交点の座標を決定する。これらの座標は角部ピクセルの投影、即ち夫々の投影された画像角部ピクセルを定義する。該光線は次式で表わすことが可能である。
【０３３８】
【数２４】
【０３３９】
尚、Ｒは装置座標系の原点から距離ｃ（ｃは任意の実数）を有する線上の点に向かうベクトルである。上述したように、該面は以下の表現を有している。
【０３４０】
【数２５】
【０３４１】
従って、上述した式の左側を等置することにより、与えられた角度Ｈｚ及びＶｚに対するａ，ｂ，ｃに対する３つの式が得られ、それらは標準的な公式を使用して解くことが可能である。その解はａ，ｂ，ｃを計算するための対応する命令によってコンピュータプログラムにおいて表現することが可能である。
【０３４２】
ステップＳ３０において、プロセッサ１１３は夫々の角部ピクセルのビジュアルデータを結果的に得られる投影された画像角部ピクセルＰＣ１，．．．，ＰＣ４へ割当てる。
【０３４３】
従って、投影された画像角部ピクセルはａ及びｂに対する値、即ち、夫々ｉ，ｊ、及び割当てられたビジュアルデータによって定義される。
【０３４４】
ステップＳ２０の間接投影が投影された画像角部ピクセルではない投影された画像ピクセルの各々に対して実施される。投影された画像ピクセルはオーバーラップ無しで完全に投影された画像区域をカバーするように配置されているので、間接投影を使用することは投影表面におけるピクセルの直接投影のオーバーラップに起因する問題を回避する。
【０３４５】
これらの投影した画像ピクセルの各々に対するステップが図２３においてより詳細に示されている。
【０３４６】
ステップＳ３１において、該プロセッサは、投影した画像ピクセルＰＵｉｊのＲｉｊの与えられた位置に対して、式（３）を使用して装置座標系における対応する座標を計算する。
【０３４７】
ステップＳ３２において、プロセッサ１１３は装置座標系における計算された座標及び式（１）を使用して投影された座標ピクセルに対応する画像面内の位置を決定する。この目的のために、プロセッサ１１３は計算された座標から水平及び垂直角度Ｈｚ及びＶｚを計算し、次いで、式（１）を使用して得られた値から画像面における座標を計算する。この計算のためにもキャリブレーションデータの幾つかが使用される。
【０３４８】
ステップＳ３３Ａにおいて、該プロセッサは計算された位置に対するビジュアル情報を決定する。該ビジュアル情報はピクセルＰＵｉｊへ割当てられるべきものである。この目的のために、プロセッサ１１３は図２４においてハッチングした正方形として示されている計算された位置に最も近いキャプチャした画像に対するピクセル間でビジュアルデータのバイリニア補間を実施する。バイリニア補間は、通常、当該技術において既知である。Ｐｒｅｓｓ，Ｗ． Ｈ．， ｅｔ ａｌ．「Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｒｅｃｉｐｅｓ ｉｎ Ｃ」第二版、１９９２年、ＩＳＢＮ ０−５２１−４３１０８−５、１２３−１２４頁、又はＬｕｈｍａｎｎ， Ｔ．「Ｎａｈｂｅｒｅｉｃｈｓｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｉｅ」、ハイデルベルグ、Ｗｉｃｈｍａｎｎ、２０００年、ＩＳＢＮ ３−８７９０７−３２１−Ｘ、３８５−３８６頁の部分はバイリニア補間を記載しており且つ引用によりここに取込む。ビジュアル情報が、例えば、ＲＧＢチャンネルにおいてコード化されたカラー情報である場合には、補間はチャンネルＲ，Ｇ，Ｂの各々に対して行われる。
【０３４９】
ステップＳ３３Ｂにおいて、プロセッサ１１３は計算したビジュアルデータをｉ及びｊへ割当て且つビジュアルデータ及びｉ及びｊが投影した画像データを表わすように該ビジュアルデータを格納する。
【０３５０】
次いで、部分画像をマウントさせてパノラマ画像を形成する。その目的のために、各部分画像において、右及び底部のオーバーラップ領域におけるピクセルは最も右側及び底部の部分画像を除いて全て省略する。
【０３５１】
次のステップＳ１４において、プロセッサ１１３は省略したピクセルの情報を使用してオーバーラップ領域における投影した部分画像データのラジオメトリック調節を実施する。より詳細には、それは同じ位置に対応する部分的投影画像のピクセルにおける強度を比較する。次いで、それは、倍率で乗算することにより全てのピクセルに対して、該部分画像、蛇行シーケンスが使用される場合には、その経路に沿っての次の投影した画像のうちの１つにおける強度を調節し、従ってオーバーラップ領域における強度は一致する。
【０３５２】
結果的に得られる投影した画像ピクセルデータはステップＳ１５において投影した画像データとして格納される。このステップにおいても、付加的なデータ、例えば投影表面及び／又はその画像又は部分画像をキャプチャする場合に使用された水平及び垂直角度を格納することが可能である。
【０３５３】
ステップ１６において、プロセッサ１１３がディスプレイユニット５３を制御して投影された画像データに基づいて画像を表示する。
【０３５４】
代替的に、ユーザは投影表面として円筒表面を選択することが可能である。これは図２５に例示してあり、その場合には、円筒表面が参照番号１９１で示してある。
【０３５５】
該円筒の軸は垂直である、即ち装置の垂直軸と平行であると仮定されており、且つ装置座標系の原点を介して走行している。従って、それは装置座標系のＺ軸である。この円筒表面への投影の場合には、円筒表面上の位置が円周方向に沿って延在するｘ座標及び円筒軸に沿って延在し、従ってｘ方向に対して直交するｙ座標によって定義される。
【０３５６】
投影された画像のピクセルは矩形状のアレイを形成し、該ピクセルの幾何学的中心はｘ及びｙ方向において等距離である。このピクセルの配置はディスプレイユニット５３上に簡単な表示を可能とする。というのは、面ディスプレイユニット５３上の投影した画像ピクセルの表示は円筒表面を面上に展開することに対応しているからである。
【０３５７】
次に、Ｓ１２において、ターゲット領域を定義せねばならない。プロセッサ１１３は、最初に、完全なパノラマを得るのか又は一部のみかの情報をグラフィカルユーザインターフェースを介して得る。
【０３５８】
第一の場合においては、プロセッサ１１３はキーボード５２から又は位置決め装置の位置として垂直方向におけるパノラマ画像の中心の位置を定義する角度データを読取る。更に、それは、キーボード５２から対応するデータを読取ることによりパノラマ画像の高さを読取り、該データはパノラマ画像の境界の垂直位置を表わすか、又は垂直方向における少なくとも一方の境界又は中心及び高さを表わしている。プロセッサ１１３はこれらのデータをターゲット領域データとして該メモリ内に格納する。
【０３５９】
２番目の場合においては、４つの角部点が面に対して投影の場合と同じように得られる。水平角度の最大の絶対差を有している点がパノラマ画像の水平角度及びその水平角度位置を定義し、且つ垂直角度の最大絶対差を有している点がパノラマ画像の高さ及びその垂直位置を定義する。これらのデータはターゲット領域データとしてメモリ１１２内に格納される。
【０３６０】
ステップＳ１８において、投影表面として円筒表面の場合には、投影ピクセルによって投影した画像を定義するために、プロセッサ１１３は、倍率を読取り、該倍率は、水平方向における例えば度当たり又はゴン当たり等の単位角度当たりの投影した部分画像のピクセル数と、結像光学系と検知器用アレイとに依存し且つ既知である水平方向における例えば度当たり又はゴン当たり等の単位角度当たりの検知器アレイによりキャプチャされた画像のピクセル数との比を定義する。
【０３６１】
更に、プロセッサ１１３は、単位角度当たりの検知器要素の対応する数によって与えられる単位角度、例えばゴン当たりの水平方向おけるピクセル数を倍率と乗算することによりこの例においてはゴン当たりである単位角度当たりの投影した画像のピクセル数である係数ｑを計算する。更に、該プロセッサは投影した画像のピクセルの単位で投影表面、即ち円筒表面Ｒｐａｎの半径を計算し且つ格納する。
【０３６２】
【数２６】
【０３６３】
ステップＳ１９において、円筒状の投影表面の場合には、プロセッサ１１３はキャプチャした画像の全ての４つの角部ピクセルの投影表面に対する直接投影を行う。このステップは、各角部ピクセルに対して、図２６に示したステップを有している。
【０３６４】
ステップＳ３４及びＳ３６は投影面の場合に対するステップＳ２８及びＳ３０に対応して、従ってこれらのステップはより明らかに定義することが必要なものではない。
【０３６５】
然しながら、ステップＳ３５において、それはステップＳ２９に類似したものであり、プロセッサ１１３は、ステップＳ３４において計算された水平及び垂直角度Ｈｚ及びＶｚにより与えられる方向における投影中心の原点から延在する光線の及び該投影表面の交点を表わす座標を決定する。より詳細には、プロセッサ１１３は次式を使用して投影した画像のピクセルの単位における夫々の角度ピクセルのｘ座標ｘｐａｎを計算する。
【０３６６】
ｘｐａｎ＝ｑ・Ｈｚ
又、プロセッサ１１３は次式を使用して投影した画像のピクセルの単位で４つの角部ピクセルのｙ座標ｙｐａｎを計算する。
【０３６７】
【数２７】
【０３６８】
ここで、ｈｐａｎはピクセル単位でのパノラマ画像の高さ、即ち垂直方向におけるその広がりを示している。マイナスの記号は、使用されているグラフィックシステムにおいてはｙ軸が下方へ向いているという事実に起因している。
【０３６９】
その結果、角部ピクセルのピクセル位置ｘｐａｎ，ｙｐａｎは既知である。
【０３７０】
面投影表面の場合におけるように、投影された画像を形成する全てのその他の投影された画像ピクセルに対する投影された画像ピクセルデータは、ステップＳ２０における間接投影により得られる。これらのピクセルの各々に対して実施されるステップは図２７に示してある。
【０３７１】
ステップＳ３７において、プロセッサ１１３は夫々の投影された画像ピクセルの座標を決定する。
【０３７２】
ステップＳ３８において、プロセッサ１１３は装置座標系における決定された座標から画像面における１つの位置を決定する。それは、最初に、装置座標系の原点を介して投影された画像ピクセルから走行する光線の水平及び垂直角度Ｈｚ，Ｖを計算する。
【０３７３】
【数２８】
【０３７４】
次いで、プロセッサ１１３はキャリブレーションデータ及び式（１）を使用してＨｚ及びＶからキャプチャした画像の画像面における座標ｘ″及びｙ″を計算する。
【０３７５】
面投影表面の場合におけるように、ステップＳ３９において、プロセッサ１１３は該座標により定義される位置に最も近いキャプチャした画像に対するピクセルの間でのバイリニア補間により計算された座標ｘ″，ｙ″に対するビジュアルデータを計算する。
【０３７６】
ステップＳ４０において、それは該ビジュアルデータを座標ｘｐａｎ及びｙｐａｎへ割当て且つ該ビジュアルデータを投影した画像データとして格納する。投影した画像の全てのピクセルのピクセルデータが１つのパターン内に格納される場合にはｘｐａｎ−ｙｐａｎ座標を省略することが可能であり、従って該パターンにおける該位置から該座標を派生させることが可能である。
【０３７７】
面投影表面の場合におけるように、部分画像をマウントさせてパノラマ画像を形成する。
【０３７８】
投影表面として球状表面が選択されている場合には、該プロセッサは以下の式を使用する。
【０３７９】
【数２９】
【０３８０】
ここで、ｃｐａｎは選択された角度単位、例えばゴンにおいてのパノラマ画像の中心である。
【０３８１】
投影された画像の１つの面への投影は、例えば、Ｋｕｎｔｚ， Ｅｕｇｅｎ「Ｋａｒｔｅｎｎｅｔｚｅｎｔｗｕｒｆｓｌｅｈｒｅ： Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ ｕｎｄ Ａｕｗｅｎｄｕｎｇｅｎ」、カールスルーエ、ドイツ、Ｗｉｃｈｍａｎｎ、１９９０年、ＩＳＢＮ ３−８７９０７−１８６−１に開示されているような標準的な投影方法を使用して得ることが可能であり、尚この文献を引用によりここに包含させる。
【０３８２】
４番面の代替案として、該投影表面は自由形状表面、例えば図２８に例示してあるようなデジタル表面モデル又はデジタル地形モデルとすることが可能である。
【０３８３】
投影表面データを得るためのステップＳ１１は、ここでは、例えば無線モジュール６１を使用して格納媒体から投影表面データを読取ることを包含している。
【０３８４】
デジタル地形モデル又はＣＡＤデータとすることが可能な自由形状表面は、１つの面内の格子点の四角形格子及び夫々の格子点にわたる該面に対して直交する方向における各表面点に対する高さデータにより定義することが可能であり、該高さデータは格子点、即ち該面からの表面点Ｇの距離を表わしている。本特許出願においては、デジタル地形モデル又はＣＡＤデータが一般的に三次元データを表わすために使用されている。
【０３８５】
該投影した画像はその他のタイプの表面の場合におけるように得られる。
【０３８６】
デジタル地形モデルの場合には、自由形状表面への投影はキャプチャした画像の直交投影となり、それはデジタル地形モデル、即ち投影表面上の平行投影におけるターゲット領域を示す。キャプチャした画像において見えない地形の部分又はキャプチャした部分画像のうちの１つは投影した画像において空白区域へ通じ且つ任意の所望のカラー又は輝度、例えば黒で示すことが可能である。
【０３８７】
更なる測量動作として、例えば、特に投影面が使用される場合には、投影した画像において距離を測定することが可能である。対応するステップは、ポインティング装置により選択された表示されている投影された画像における２つの位置を読取り、投影した画像における選択した点に対応する装置座標系における点間の距離を決定し、且つその決定した距離をディスプレイユニット５３上に表示する動作を包含している。この目的のために、プロセッサ１１３は例えばマウスボタンを押すことにより選択信号が与えられる場合にポインティング装置の位置を読取リ、且つ投影面内における座標（ａ，ｂ）を決定する。それは、次いで、式（３）を使用して選択された点の各々に対するカーテシアン座標を計算する。それは、最後に、当業者に既知の標準的な公式を使用して点間の線の長さを計算し、その長さをメモリ１１２内に格納し、且つ付加的なデータとして該投影した画像においてディスプレイユニット５３上にその長さを表示する。
【０３８８】
特に、投影面（ｐｌａｎｅ）の場合には、測量動作は、又、ポインティング装置により選択された表示された投影された画像における３つの位置を読取り、該投影された画像における対応する点により定義される２つの線の間の角度を決定し、且つその決定されたものをディスプレイユニット５３上に表示することを包含することが可能である。最初にプロセッサ１１３が表示されている投影された画像における位置、例えばａ及びｂ、を装置座標系におけるカーテシアン座標へ変換する。次いで、選択した１つの点に対応する装置座標系における同一の点において開始し且つ残された選択された点のうちの１つに対応する装置座標系における他方の点のうちの１つで終了することにより２つのベクトルを決定する。標準の公式を使用して、これらの線の間の角度をプロセッサ１１３が計算することが可能である。
【０３８９】
更に、デジタル地形モデルに基づく自由形状表面として提示された投影表面１３７（図２８参照）の場合には、本装置は、該モデルに対し更なる点を与えるために使用することが可能である。この目的のために、ユーザは、ポインティング装置を使用して、該デジタル地形モデルの別の点を形成する１つの点を投影された画像において選択する。プロセッサ１１３は選択動作が行われた場合にポインティング装置により示されている位置を読取ることにより表示されている投影された画像における選択された点ＰＳの位置データを得る。それは、次いで、式（２）の後のパラグラフにおいて説明したステップを含む式（２）から装置座標系における光線Ｌ及びその光線の投影表面との交点の座標を計算する。これらの座標はデジタル地形モデルを定義するために使用することが可能な別の点を表わす。
【０３９０】
代替的に、式（２）の後のパラグラフで説明したステップを含む式（２）により水平及び垂直角度を決定した後に、プロセッサ１１３は視準軸を具備する望遠鏡ユニット１６を駆動部２２及び２３を制御することにより計算した方向へ向けさせることが可能である。それは、次いで、選択した点に対応する地形内の点への距離を測定し且つこの距離及び対応する水平及び垂直角度又は等価なカーテシアン座標をデジタル地形モデルにおける別の点のデータとしてメモリ１１内に格納させるために距離測定装置３０を制御することが可能である。
【０３９１】
望遠鏡ユニット１６′を具備する本発明の第二好適実施例に基づくビデオタキオメーター１１′を図２９に示してある。望遠鏡ユニット１６′は上述した望遠鏡ユニット１６とは異なっている。更に、装置制御コンピュータ５１及びメモリ１１２内に格納されているコンピュータプログラムは第一の例のビデオタキオメーター１１におけるものと異なっている。
【０３９２】
それは第一の例示的実施例におけるような対物レンズ３１、フォーカシングレンズ９１、反転プリズム９２、クロスヘア９３、接眼レンズ９４によって形成される望遠鏡８９を有している。図２９における矢印によって示したように望遠鏡の光軸に沿ってフォーカシングレンズ９１を移動させることによりクロスヘア９３上に画像をフォーカスさせる。この望遠鏡はターゲットを視準するために使用される。
【０３９３】
望遠鏡ユニット１６′における更なる装置は、追跡装置即ちトラッカーによって構成されており、それはターゲット点に位置されているリフレクタを自動的に視準し且つそれが１つの点から別の点へ運ばれる場合にそれを追跡すべく作用する。該トラッカーは、光学的照射の幅狭の束を射出する送信器と、該束がそれを介して送信方向に入射され且つ該ターゲットで反射した後に受光方向へ入射する対物レンズ３１と、受光光学系と、ターゲットにより反射して戻され且つ受光光学系によりフォーカスされる該束の位置を検知する受光器９５と、ターゲットにより反射して戻される光線束の位置が受光器９５上で一定であるように望遠鏡ユニット１６′又はアリダード１２夫々を案内する閉ループ制御部とを有している。
【０３９４】
より詳細には、該トラッカーの送信器は例えばレーザダイオード等の好適には赤外である光学的照射を射出する照射供給源９６、及び第一コリメーティング光学系９７及びプリズム９８を有する送信光学系を有しており、プリズム９８の傾斜面１０８において、照射供給源９６から供給され且つ第一コリメーター光学系９７によりコリメートされた光線束は対物レンズ３１の光軸の方向に反射される。該受光光学系は分割用プリズム９９及び第二コリメーター光学系１００によって形成されている。最後に、受光器９５は該送信器からの照射に対して感受性のある幾つかの検知要素を有している。受光器９５に対して、例えば、クオドラントダイオード又はカメラ回路を使用することが可能である。
【０３９５】
該トラッカーの送信器は光線束を送信し、それは照射供給源９６により射出され、第一コリメーター光学系９７によりコリメートされ且つプリズム９８によって対物レンズ３１の光学系上へ偏向されて対物レンズ３１の中心を介してターゲットへ向けられる。該光線束は例えばトリプルミラー又はリフレクタ等のターゲットによってタキオメーターへ反射して戻され、次いで対物レンズ３１を介して再度望遠鏡ユニット１６′へ入る。そのターゲットへ及びそれから戻る経路上において、最初は幅狭であった光線束は該ターゲットから充分に離れた距離においてかなり広がり、その帰路において対物レンズ３１の直径全体を占めることとなり、従ってプリズム９８へ入射することのない光線束の部分はダイクロイックミラー１０１をパスする。該送信器によって射出された光線束の波長は、実質的な反射なしで該光線束がダイクロイックミラー１０１をパスするように選択されており、従って前記ミラーは前記束に関して実際的に何等影響を有するものではない。ダイクロイックミラー１０１を通過した光線束は、次いで、分割用プリズム９９へ入る。その分割用層は該送信器により射出された照射の波長において選択的に反射させ、従ってそれは分割用プリズム９９へ入って来た光線束を第二コリメーター光学系１１０の方向に偏向させるが可視光は通過させる。第二コリメーター光学系１００は該送信器からの光線束であってターゲットにより反射された光線束を該トラッカーの受光器９５上へフォーカスさせる。受光器９５上のターゲットの画像の位置が所定位置、例えば中心から逸れる場合には、該トラッカーはそのような逸れの量及び方向に関する信号を装置制御コンピュータ（図３には示していない）へ供給し、それは受光器９５上の画像がこの例においては中心である所定位置に再度来るように、必要である場合には、アリダード１２と共に、望遠鏡ユニット１６′を回転させるために駆動部を制御する。
【０３９６】
更に、ファインダーカメラ１０２が望遠鏡ユニット１６′内に設けられている。ファインダーカメラ１０２はカメラ対物レンズ１０３とイメージセンサー１０４とを有している。イメージセンサー１０４の信号は装置制御コンピュータ５１へ接続されている画像処理回路１０５によって処理される。ファインダーカメラ１０２は測定すべきターゲットをより容易に見つけ出すために使用することが可能である。ファインダーカメラ１０２は、ピンホールカメラモデルの投影中心は、原理的に、垂直軸に関して任意に位置させることが可能であるので、第一の例示的実施例において記載したのと同一の方法を使用してキャリブレーションすることが可能である。
【０３９７】
距離測定装置１０６はターゲットに対して照射を指向させ且つそれによって反射して戻される照射を受取ることによりターゲットからタキオメーターへの距離を測定する。距離測定装置１０６は該望遠鏡のコンポーネントによって及び更なるコンポーネントによって形成されている。図２９においては明示的に示しておらず且つ例えばレーザーダイオード等の所定の波長範囲内の赤外線照射をパルスモードで射出する赤外光供給源が赤外照射を、送信／受光光学系１０７によりフォーカシングした後に、プリズム９８の表面１０８へ指向させ、それは赤外光供給源からの光に対して反射性であり且つそれをそこからダイクロイックミラー１０１へ通過させ、それは距離測定装置１０６の赤外光供給源からの赤外光に対して反射性であり、従って、その赤外光を対物レンズ３１へ偏向させる。該赤外光供給源及び送信／受光光学系１０７は、赤外光供給源により射出される光線束が距離測定装置１０６の光路に沿って対物レンズ３１の焦点幅である対物レンズ３１からの距離においてフォーカスされるように配置され且つ形成されており、従って、ほぼ平行な光線束が対物レンズ３１によって射出され、前記光線束は、次いで、例えばトリプルミラー等のリフレクターであるターゲット、又は例えば家屋の壁等の自然のターゲットへ入射する。反射された光線束は対物レンズ３１、ダイクロイックミラー１０１及びプリズム９８の表面１０８を介してターゲットから同一の経路に沿って送信／受光光学系１０７へ戻り、該光学系は該光線束を該照射を検知する距離測定装置１０６の受光要素（図２９には示していない）上へフォーカスさせる。従って、ターゲットへの距離は射出と受光との間のパルスの経過時間から決定され、その経過時間は対応する電子回路によって決定される。該光線束は対物レンズ３１の光軸に沿って射出されるので、該望遠鏡により視準されたターゲットへの距離はその光軸上で決定される。
【０３９８】
その他のコンポーネントは第一の例示的実施例のものに対応しており且つ対応するコンポーネントに対して同一の参照番号を使用している。更に、第一例示的実施例の説明におけるこれらのコンポーネントに対する説明はこの例示的実施例にも適用される。
【０３９９】
通常、本装置は上述したのと同一の方法を使用して且つテレカメラ１９の代わりにファインダーカメラを使用してキャリブレーションすることが可能である。
【０４００】
投影した画像の発生は上述したのと同一の態様で行われる。
【０４０１】
更に、図３１に示したように、遠隔制御ユニット１２１及びポールに装着されたリフレクタ１２２を有するリフレクタステーション１２０が使用される。
【０４０２】
遠隔制御ユニット１２１はディスプレイユニット１９０、グラフィックタブレット及びポインティング装置としての対応する点及び制御セクションを有している。代替的に、それは該ディスプレイユニット、グラフィックテーブル及び対応するペンの代わりにディスプレイ及びポインティング装置としてタッチスクリーン及びペンを有することが可能である。該制御セクションはビデオタキオメーター１１′の無線モジュール６１と共に動作するのに適した無線ネットワークインターフェースを具備している。特に、該制御セクションは無線接続を介して投影された画像データを受取り且つ対応する画像をディスプレイユニット上に表示させることが可能である。それはユーザがペンを使用してタブレット上の１つの点にタッチする場合に、該タブレットから位置情報を得ることが可能である。それは無線接続を介して対応するデータをビデオタキオメーター１１′、特に、コンピュータ５４へ転送することが可能であり、従ってコンピュータ５４と遠隔制御ユニット１２１との結合は本発明の更なる好適な例示的実施例に基づく処理ユニットを表わすものとして見ることが可能である。
【０４０３】
測量のために、ユーザはビデオタキオメーター１１′を遠隔モードで使用することが可能であり、その場合には本装置はリフレクタステーション１２０から制御される。本発明の第二好適実施例に基づく以下の方法は少なくとも１つ、通常幾つかのターゲット点が調査されるべき場合に特に適している。
【０４０４】
最初に、ターゲット領域の投影された画像が第一実施例において説明したように発生される。
【０４０５】
測量作業についてのより良い概観を得るために、測量すべき、即ち調査すべき点及び既に測量された、即ち調査された、は投影された画像においてマーク付けすることが可能である。全ての制御コマンド、信号及びデータは無線インターフェースを介して本装置と動作ユニットとの間で転送される。対応するステップは図３０に示してある。
【０４０６】
投影された画像を発生し且つ表示した後に、ステップＳ４１において、プロセッサ１１３は測量すべき点の座標を読取る。プロセッサ１１３はこれらを座標をキーボードから、格納媒体、即ち動作パネル２１のＰＣＭＣＩＡスロット内に挿入したコンパクトフラッシュメモリカードから、又は無線モジュール６１を介して読取り且つそれらをメモリ１１２内に格納する。
【０４０７】
ステップＳ４２において、プロセッサ１１３は投影された画像データ、即ち測量すべき点に対応する投影された画像のピクセルの位置を計算し且つディスプレイユニット５３及び遠隔制御ユニット１２１を制御して投影された画像において測量すべき点に対し第一マーク１２４を表示させる。それは、更に、ディスプレイユニットを制御して該点を接続するポリゴン即ち多角形を表示させる。
【０４０８】
プロセッサ１１３は本装置の装置制御コンピュータ５１を制御して調査モードで動作させ、即ち本装置は追跡装置を使用してリフレクタステーション１２０のリフレクタ１２２を追跡するために自動的に制御される。ユーザは、ここで、リフレクタ制御ユニット１２１のディスプレイユニット上の位置をモニタしながら調査すべき位置に対してリフレクタステーション１２０を移動させる。該制御ユニットは、望遠鏡ユニット１６′をリフレクタ１２２の方向へ自動的に移動させる。
【０４０９】
ユーザが遠隔制御ユニット１２１上の動作要素ディスプレイを動作してその点の測量、即ち調査を完了すると、ステップＳ４３において、プロセッサ１１３は例えばキーボードからのユーザの測定コマンド入力を読取り且つ本装置を制御して水平及び垂直角度及びリフレクタ１２２と本装置との間の距離を測定し、対応する信号を発生し且つそれらをプロセッサ１１３へ送る。プロセッサ１１３は該信号をデータへ変換し且つディスプレイユニット５３及び遠隔制御ユニット１２１のディスプレイを制御して測定したデータを表示させ、該データもメモリ１１２内に格納される。
【０４１０】
次いで、ユーザはリフレクタステーション１２０を調査すべき次の点近くの位置へ移動させ且つ測定を繰り返すことが可能である。
【０４１１】
このプロセスは、リフレクタステーション１２０が与えられたトレランスで調査すべき点に到達するまで繰り返すことが可能である。点及びリフレクタステーションのビジュアルディスプレイのために、非常に僅かな数のサイクルが必要とされるに過ぎない。所望の精度に何時到達したかを決定するために、プロセッサ１１３は実際の測定した水平及び垂直角度と測定した距離とを対応する格納されているデータに対して比較する。
【０４１２】
該角度及び距離データが所定の最大エラー未満だけ異なるものである場合には、ステップＳ４４において、プロセッサ１１３は第一マーク１２４の代わりに第二マーク１２５を表示する。該第二マークは、その点が調査の対象であることを表わす。
【０４１３】
別の適用例においては、望遠鏡ユニット１６′をリフレクタステーション１２０へ向けて少なくとも近似的に指向させるために画像を使用する（図３２及び図３３参照）。
【０４１４】
その目的のために、上述したリフレクタステーション１２０も使用される。
【０４１５】
図３２に示した如く、投影表面として円筒表面１３６が選択される。次いで、ターゲット領域の投影されたパノラマ画像が上述した如くに発生され且つ遠隔制御ユニット１２１へ転送される。
【０４１６】
ステップＳ４５において、該プロセッサは表示された投影されている画像における基準点の位置データを得る。ユーザはリフレクタステーション１２０と本装置１１′とを接続する線に沿ってターゲット領域におけるターゲット点１２６を視準する。次いで、ユーザはポインティング装置を使用して投影されている画像内の選択されているターゲット点を選択する。プロセッサ１１３はポインティング装置が操作された場合のポインティング装置の位置を読取る。
【０４１７】
ステップＳ４６において、プロセッサ１１３は位置データからの位置に対応する水平及び垂直角度Ｈｚ及びＶｚを計算する。
【０４１８】
ステップＳ４７において、プロセッサ１１３は水平及び垂直角度の形態で本装置と相対的にリフレクタステーションが近似的に位置されている方向を決定する。
【０４１９】
Ｈｚｒｅｆｌｅｃｔｏｒ＝１８０゜−Ｈｚ
Ｖｚｒｅｆｌｅｃｔｏｒ＝１８０゜−Ｖｚ
次いで、ステップＳ４８において、該プロセッサは計算された水平及び垂直角度Ｈｚｒｅｆｌｅｃｔｏｒ及びＶｚｒｅｆｌｅｃｔｏｒにより定義させるオリエンテーションに望遠鏡ユニットを移動させるべく駆動部を制御する。
【０４２０】
ここでユーザは望遠鏡ユニット１６′の決定されたオリエンテーションにおいて開始して更なる測量作業を実施することが可能である。
【０４２１】
本発明をある例示的実施例に関して説明したが、多くの代替例、修正例、及び変形例が当業者にとって明らかなものであることを自明である。従って、ここで記載した本発明の例示的実施例は如何なる場合においても例示的なものであり、制限的なものでないことが意図されている。特許請求の範囲に定義されているように本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに種々の変更を行うことを可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測量装置において、
距離測定ユニットと該距離測定ユニットの測定方向に沿って測量されるべきオブジェクトとの間の距離を表わす距離データを発生する距離測定ユニット、
該オブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、該距離測定ユニットに関して定義された空間関係を具備している望遠鏡ユニット、
該オブジェクトの三次元データを受取るインターフェース、
処理ユニットであって、
画像データを発生するために該望遠鏡ユニットを制御し、
距離データを発生するために該距離測定ユニットを制御し、
表面であって、該表面の位置が該距離データに基づいて選択され且つ該表面が該三次元データにおいて定義されている形状を持っている該表面を表わす表面データを得、
該画像データを該表面データに基づいて該表面への該画像の投影を表わす投影された画像データへ変換させる、
形態とされている処理ユニット、
を有している測量装置。
【請求項２】
請求項１において、該処理ユニットが、更に、該三次元データ及び該画像データの両方において包含されている少なくとも１つの同一の特性要素を識別し且つ分析することにより画像処理によって該表面のオリエンテーションを選択する形態とされている測量装置。
【請求項３】
請求項１において、
該距離測定ユニットが水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されており、
本装置が、更に、該水平軸及び垂直軸周りの該距離測定ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するオリエンテーションセンサーを有しており、
該処理ユニットが、更に、該オブジェクトにおける少なくとも３つの異なる位置に対して距離データを発生するために該距離測定ユニットを制御する形態とされており、該距離データは対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットによって受取られ、
該処理ユニットは、更に、該オブジェクトにおける該少なくとも３つの異なる位置と関連するオリエンテーションデータ及び距離データを使用することにより該表面のオリエンテーションを決定する形態とされている、
測量装置。
【請求項４】
請求項１において、該処理ユニットが、更に、測量データとして該表面の距離に関する情報と共に少なくとも該投影された画像データを受信装置に対する格納及び送信のうちの少なくとも１つに対する形態とされている測量装置。
【請求項５】
請求項１において、前記処理ユニットが、更に、該投影された画像データによって表わされる画像の投影におけるユーザが選択した点を認識し且つ該オブジェクトにおける該選択された点の位置を決定する形態とされている測量装置。
【請求項６】
請求項１において、
該望遠鏡ユニットが水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されており、
該望遠鏡が水平軸及び垂直軸周りの該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するオリエンテーションセンサーを有しており、
該処理ユニットが、更に、
画像データが得られるべき方向であって、複数の部分的な画像がターゲット領域をカバーするようにターゲット領域の複数の二次元の部分的画像を識別する方向を決定し、
各方向における部分的画像データであって、対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットによって受取られる部分的画像データを採取するために該望遠鏡ユニットを制御し、
パノラマ表面であって、円錐、円筒、球からなるグループから選択される形状を有しているパノラマ表面を表わすパノラマ表面データを得、
各々が夫々の部分的画像データの該パノラマ表面への投影を表わしている１組の投影された部分的画像データへ各方向に対する該部分的画像データを変換し、
該１組の投影された部分的画像データ及び夫々の投影された部分的画像データに対応するオリエンテーションデータに基づいて該パノラマ表面へ投影される該ターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生する、
形態とされている測量装置。
【請求項７】
請求項６において、該処理ユニットが、更に、測量データとして該得られたパノラマ画像データを受信装置へ格納及び送信のうちの少なくとも１つに対しての形態とされている測量装置。
【請求項８】
測量装置において、
距離測定ユニットと該距離測定ユニットの測定方向に沿って測量すべき物体との間の距離を表わす距離データを発生する距離測定ユニット、
該オブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、該距離測定ユニットに関して定義された空間関係を具備している望遠鏡ユニット、
距離ユニットであって、
画像データを発生するために該望遠鏡ユニットを制御し、
距離データを発生するために該距離測定ユニットを制御し、
面であって、該面の位置は該距離データに基づいて選択され且つ該面は該オブジェクトの該二次元画像における該オブジェクトにおける少なくとも１つの楕円形及び菱形要素を識別し且つ分析することにより画像処理によって選択されたオリエンテーションを有している該面を表わす表面データを得、
該画像データを該表面データに基づいて該面に対して該画像の投影を表わす投影された画像データへ変換する、
形態とされている処理ユニット、
を有している測量装置。
【請求項９】
請求項８において、本装置は、更に、該オブジェクトにおける少なくとも１つの楕円形及び菱形要素のユーザ選択に対するインターフェースを有しており、該処理ユニットは該面のオリエンテーションの選択のために該選択された要素を使用する形態とされている測量装置。
【請求項１０】
請求項８において、該処理ユニットが、更に、測量データとして該面の距離に関する情報と共に少なくとも該投影された画像データを受信装置に対して格納及び送信のうちの少なくとも１つに対する形態とされている測量装置。
【請求項１１】
請求項８において、
該距離測定ユニットが水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されており、
本装置が、更に、該水平軸及び垂直軸周りの該距離測定ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するためのオリエンテーションセンサーを有しており、
該処理ユニットが、更に、該オブジェクトにおける異なる位置に対して距離データを発生するために該距離測定ユニットを制御する形態とされており、該距離データが対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットによって受取られる、
測量装置。
【請求項１２】
測量装置において、
測量すべきオブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されている望遠鏡ユニット、
該水平軸及び垂直軸周りの該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するオリエンテーションセンサー、
処理ユニットであって、
画像データが得られるべき方向であって、複数の二次元部分画像がターゲット領域をカバーするように該ターゲット領域の複数の二次元部分画像を識別する方向を決定し、
各方向における部分的画像データであって対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットにより受取られる部分的画像データを採取するために該望遠鏡ユニットを制御し、
パノラマ表面であって、円錐、円筒、球からなるグループから選択される形状を有しているパノラマ表面を表わすパノラマ表面データを得、
各方向に対する該部分画像を、各々が夫々の部分的画像データの該パノラマ表面への投影を表わしている１組の投影された部分的画像データへ変換させ、
該１組の投影された部分的画像データ及び夫々の投影された部分的画像データに対応するオリエンテーションデータに基づいて該パノラマ表面へ投影されるターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生する、
形態とされている処理ユニット、
を有している測量装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
本装置が、更に、本装置と該距離測定ユニットの測定方向に沿って測量されるべきオブジェクトとの間の距離を表わす距離データを発生する距離測定ユニットであって、該望遠鏡ユニットに関して定義された空間関係を具備している距離測定ユニットを有しており、
該処理ユニットが、該距離データに基づいて該表面の１つの位置を得るために該オブジェクトにおける少なくとも１つの位置に対する距離データを発生するために該距離測定ユニットを制御する形態とされている、
測量装置。
【請求項１４】
請求項１２において、該処理ユニットが測量データとして該発生されたパノラマ画像データを受信装置へ格納及び送信のうちの少なくとも１つに対して適合されている測量装置。
【請求項１５】
請求項１２において、該処理ユニットが、更に、該二次元部分画像がオーバーラップするように該方向を決定し、且つ該部分画像データのピクセルデータ又は該オーバーラップ領域における投影された部分画像の部分画像データを夫々使用することにより該オーバーラップ領域における二次元部分画像のうちの少なくとも１つの投影された部分画像データ及び部分画像データのうちの少なくとも１つにおけるピクセルデータを調節する形態とされている測量装置。
【請求項１６】
請求項３において、
本装置が、更に、該水平軸及び垂直軸周りに該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットのうちの少なくとも１つを回転させるための回転ドライバを有しており、
該処理ユニットが決定された方向に該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットを夫々回転させるために該回転ドライバを制御すべく適合されている、
測量装置。
【請求項１７】
請求項１６において、
本装置が該二次元画像及び該画像の投影をディスプレイユニット及びタッチスクリーン上に夫々表示するため及び該二次元画像及び該画像の投影において夫々該オブジェクトにおける位置を選択するために、ディスプレイユニット及びポインティング装置用のインターフェース及びタッチスクリーン用のインターフェースのうちの少なくとも１つを有しており、
該処理ユニットが、更に、該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットの測定方向が、夫々、読取位置に対応する該オブジェクトにおける１つの位置を指し示すように該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットのうちの少なくとも１つのオリエンテーションを計算し、且つ該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットを夫々計算されたオリエンテーションへ移動させるために該回転ドライバを制御するために該ポインティング装置の位置及びタッチスクリーンをタッチすることにより定義される位置を読取るべく適合されている、
処理ユニット。
【請求項１８】
請求項１において、該処理ユニットが命令を格納するメモリ及びプロセッサを有している測量装置。
【請求項１９】
請求項１において、
該望遠鏡ユニットが結像光学系及び光学的検知器要素からなるアレイを具備しており、各検知器要素は該アレイ内において１つの位置を有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影される画像に応答して該画像の点を表わすピクセルのデータを発生し、
該処理ユニットは各光学的検知器要素の位置を光路に関連づけるためのキャリブレーションデータを格納している、
測量装置。
【請求項２０】
請求項１９において、該処理ユニットは、
該キャリブレーションデータに基づいて、各光学的検知器要素の光路と該表面データにより表わされる表面及び該パノラマ表面データにより表わされるパノラマ表面の夫々との間の交点を解析的に検知し、且つ
該二次元画像の各ピクセル値を該表面へ夫々パノラマ表面における検知された交点へ格納する、
ことによって画像データを投影した画像データへ変換させるべく適合されている測量装置。
【請求項２１】
請求項１において、
本装置がデジタル画像を表示するためのディスプレイユニット及びタッチスクリーンのうちの少なくとも１つに対するインターフェースを有しており、
該処理ユニットが該ディスプレイユニット及び該タッチスクリーンの夫々の上に該二次元画像及び該画像の投影のうちの少なくとも１つを表示すべく適合されている、
測量装置。
【請求項２２】
請求項２１において、
該二次元画像又は該画像の投影における該オブジェクトにおいての位置を選択するために、ポインティング装置用のインターフェースが設けられているか又は該ディスプレイインターフェースがタッチスクリーン用のインターフェースであり、
該処理ユニットが該ポインティング装置の位置又は該タッチスクリーンのタッチにより定義される表示されている画像における点を表わす少なくとも１つのピクセルを定義するデータを読取るべく適合されている、
測量装置。
【請求項２３】
請求項２１において、該処理ユニットが該ターゲット領域を制限する方向及び／又は該二次元画像における又は該画像の投影における位置及び好適には該ターゲット領域の範囲を定義するユーザ入力を読取ることにより該ターゲット領域を表わすターゲット領域データを採取すべく適合されている測量装置。
【請求項２４】
請求項２１において、該処理ユニットが、該ポインティング装置により又は該タッチスクリーンをタッチすることにより選択される画像の表示された投影における２つの位置を読取り、該画像の投影における選択された位置に対応する該オブジェクトにおける２つの位置の間の距離を決定し且つ決定された距離又は決定された距離から計算された値を表示すべく適合されている測量装置。
【請求項２５】
請求項２１において、該処理ユニットが、更に、該ポインティング装置により又は該タッチスクリーンをタッチすることにより選択される該画像の表示されている投影における３つの位置を読取り、該オブジェクトにおける対応する位置により定義される２つの線の間の角度を決定し且つ決定された角度又は決定された角度から計算された値を表示すべく適合されている測量装置。
【請求項２６】
請求項２１において、該処理ユニットが該ディスプレイユニット上に該処理ユニットにより得られたか又は格納されている付加的な情報を表示すべく適合されている測量装置。
【請求項２７】
請求項２１において、該処理ユニットが既に測量されたターゲット領域における位置を表わす測量データを格納し、且つ測量された位置のうちの少なくとも１つを表わすマークをディスプレイユニット上に表示させるべく適合されている測量装置。
【請求項２８】
請求項２１において、該処理ユニットが測量されるべき位置を表わす座標データを採取し、且つ未だに測量されるべき少なくとも１つの点を表わすマークを該ディスプレイユニット上に表示させるべく適合されている測量装置。
【請求項２９】
測量装置を使用して測量データを供給する方法において、
測量すべきオブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、
該測量装置の測定方向に沿って該測量装置と該オブジェクトとの間の距離を表わす距離データを生成し、
該オブジェクトの三次元データを受取り、
該距離データに基づいて面の位置を選択し且つ該三次元データにおいて定義されるような該表面の形状を選択することにより該表面を表わす表面データを得、
該イメージデータを、該表面データに基づいて該表面への該画像の投影を表わす投影した画像データへ変換する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３０】
請求項２９において、更に、該三次元データ及び該画像データの両方に包含されている少なくとも１つの同一の特性要素を識別し且つ分析することにより画像処理により該表面のオリエンテーションを決定するステップを有している方法。
【請求項３１】
請求項２９において、更に、
水平軸及び垂直軸周りの該測量装置のオリエンテーションを表わす対応するオリエンテーションデータと共に該オブジェクトにおける少なくとも３つの異なる位置に対する距離データを生成し、
該オブジェクトにおける該少なくとも３つの異なる位置と関連するオリエンテーションデータ及び距離データを使用することにより該表面のオリエンテーションを決定する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３２】
請求項２９において、更に、
該投影した画像データにより表わされる画像の投影におけるユーザが選択した点を認識し、
該オブジェクトにおける該選択された点の位置を決定する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３３】
測量装置を使用して測量データを供給する方法において、
測量すべきオブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、
該測量装置の測定方向に沿って該測量装置と該オブジェクトとの間の距離を表わす距離データを生成し、
該距離データに基づいて面の位置を選択することにより且つ該オブジェクトの二次元画像内の該オブジェクトにおける少なくとも１つの楕円形及び菱形要素を識別し且つ分析することにより画像処理により該面のオリエンテーションを選択することにより該面を表わす表面データを得、
該画像データを該表面データに基づいて該面への該画像の投影を表わす投影した画像データへ変換する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３４】
測量装置を使用して測量データを供給する方法において、
各々が測量されるべきオブジェクトの二次元部分画像に関連している部分画像データが得られるべき方向を決定し、該方向は複数の二次元部分画像がターゲット領域をカバーするように該オブジェクトにおけるターゲット領域の複数の二次元部分画像を識別し、
水平軸及び垂直軸周りの該測量装置のオリエンテーションを表わす対応するオリエンテーションデータと共に各方向における部分画像データを発生し、
円錐、円筒、球からなるグループからパノラマ表面の形状を選択することにより該パノラマ表面を表わすパノラマ表面データを得、
各方向に対する該部分画像データを各々が夫々の部分画像データの該パノラマ表面への投影を表わしている１組の投影された部分画像データへ変換し、
該１組の投影された部分画像データ及び夫々の投影された部分画像データに対応するオリエンテーションデータに基づいて該パノラマ表面へ投影された該ターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３５】
請求項３４において、更に、
該二次元部分画像がオーバーラップ領域においてオーバーラップするように該方向を決定し、
該オーバーラップ領域における投影された部分画像の投影された部分画像データ又は該部分画像データの夫々のピクセルデータを使用することにより該オーバーラップ領域における該二次元部分画像のうちの少なくとも１つの該部分画像データ及び該投影された部分画像データのうちの少なくとも１つにおけるピクセルデータを調節する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３６】
請求項２９において、
望遠鏡ユニットが結像光学系及び光学的検知器要素からなるアレイを有しており、各検知器要素は該アレイ内の位置を有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生し、光路に対する各光学的検知器要素の割り付けがキャリブレーションデータ内に格納されており、
該画像データを投影された画像データへ変換するステップが、
該キャリブレーションデータに基づいて、夫々、該表面データにより表わされる該表面及び該パノラマ表面データにより表わされる該パノラマ表面と各光学的検知器要素の光路との間の交点を解析的に検知し、
該表面及び該パノラマ表面の夫々における該検知された交点に対する該二次元画像の各ピクセル値を格納する、
ことにより実施される方法。
【請求項３７】
請求項２９において、更に、
該画像の表示された投影においてユーザにより選択された２つの位置を読取り、
該画像の投影における該選択された位置に対応する該オブジェクトにおける２つの位置の間の距離を決定し、
該決定された距離又は該決定された距離から計算された値を表示する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３８】
請求項２９において、更に、
ユーザにより選択された該画像の表示された投影における３つの位置を読取り、
該オブジェクトにおける対応する位置により定義される２つの線の間の角度を決定し、
該決定された角度又は該決定された角度から計算された値を表示する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３９】
請求項２９において、該測量装置が請求項１において定義されている装置である方法。
【請求項４０】
測量装置の処理ユニットに対するコンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムが請求項２９の方法を該測量装置が実施することを可能とすべく適合されているコンピュータプログラム。
【請求項４１】
請求項４０に基づくコンピュータプログラムを格納しているコンピュータ読取可能格納媒体。
【請求項１】
測量装置において、
距離測定ユニットと該距離測定ユニットの測定方向に沿って測量されるべきオブジェクトとの間の距離を表わす距離データを発生する距離測定ユニット、
該オブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、該距離測定ユニットに関して定義された空間関係を具備している望遠鏡ユニット、
該オブジェクトの三次元データを受取るインターフェース、
処理ユニットであって、
画像データを発生するために該望遠鏡ユニットを制御し、
距離データを発生するために該距離測定ユニットを制御し、
表面であって、該表面の位置が該距離データに基づいて選択され且つ該表面が該三次元データにおいて定義されている形状を持っている該表面を表わす表面データを得、
該画像データを該表面データに基づいて該表面への該画像の投影を表わす投影された画像データへ変換させる、
形態とされている処理ユニット、
を有している測量装置。
【請求項２】
請求項１において、該処理ユニットが、更に、該三次元データ及び該画像データの両方において包含されている少なくとも１つの同一の特性要素を識別し且つ分析することにより画像処理によって該表面のオリエンテーションを選択する形態とされている測量装置。
【請求項３】
請求項１において、
該距離測定ユニットが水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されており、
本装置が、更に、該水平軸及び垂直軸周りの該距離測定ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するオリエンテーションセンサーを有しており、
該処理ユニットが、更に、該オブジェクトにおける少なくとも３つの異なる位置に対して距離データを発生するために該距離測定ユニットを制御する形態とされており、該距離データは対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットによって受取られ、
該処理ユニットは、更に、該オブジェクトにおける該少なくとも３つの異なる位置と関連するオリエンテーションデータ及び距離データを使用することにより該表面のオリエンテーションを決定する形態とされている、
測量装置。
【請求項４】
請求項１において、該処理ユニットが、更に、測量データとして該表面の距離に関する情報と共に少なくとも該投影された画像データを受信装置に対する格納及び送信のうちの少なくとも１つに対する形態とされている測量装置。
【請求項５】
請求項１において、前記処理ユニットが、更に、該投影された画像データによって表わされる画像の投影におけるユーザが選択した点を認識し且つ該オブジェクトにおける該選択された点の位置を決定する形態とされている測量装置。
【請求項６】
請求項１において、
該望遠鏡ユニットが水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されており、
該望遠鏡が水平軸及び垂直軸周りの該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するオリエンテーションセンサーを有しており、
該処理ユニットが、更に、
画像データが得られるべき方向であって、複数の部分的な画像がターゲット領域をカバーするようにターゲット領域の複数の二次元の部分的画像を識別する方向を決定し、
各方向における部分的画像データであって、対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットによって受取られる部分的画像データを採取するために該望遠鏡ユニットを制御し、
パノラマ表面であって、円錐、円筒、球からなるグループから選択される形状を有しているパノラマ表面を表わすパノラマ表面データを得、
各々が夫々の部分的画像データの該パノラマ表面への投影を表わしている１組の投影された部分的画像データへ各方向に対する該部分的画像データを変換し、
該１組の投影された部分的画像データ及び夫々の投影された部分的画像データに対応するオリエンテーションデータに基づいて該パノラマ表面へ投影される該ターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生する、
形態とされている測量装置。
【請求項７】
請求項６において、該処理ユニットが、更に、測量データとして該得られたパノラマ画像データを受信装置へ格納及び送信のうちの少なくとも１つに対しての形態とされている測量装置。
【請求項８】
測量装置において、
距離測定ユニットと該距離測定ユニットの測定方向に沿って測量すべき物体との間の距離を表わす距離データを発生する距離測定ユニット、
該オブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、該距離測定ユニットに関して定義された空間関係を具備している望遠鏡ユニット、
距離ユニットであって、
画像データを発生するために該望遠鏡ユニットを制御し、
距離データを発生するために該距離測定ユニットを制御し、
面であって、該面の位置は該距離データに基づいて選択され且つ該面は該オブジェクトの該二次元画像における該オブジェクトにおける少なくとも１つの楕円形及び菱形要素を識別し且つ分析することにより画像処理によって選択されたオリエンテーションを有している該面を表わす表面データを得、
該画像データを該表面データに基づいて該面に対して該画像の投影を表わす投影された画像データへ変換する、
形態とされている処理ユニット、
を有している測量装置。
【請求項９】
請求項８において、本装置は、更に、該オブジェクトにおける少なくとも１つの楕円形及び菱形要素のユーザ選択に対するインターフェースを有しており、該処理ユニットは該面のオリエンテーションの選択のために該選択された要素を使用する形態とされている測量装置。
【請求項１０】
請求項８において、該処理ユニットが、更に、測量データとして該面の距離に関する情報と共に少なくとも該投影された画像データを受信装置に対して格納及び送信のうちの少なくとも１つに対する形態とされている測量装置。
【請求項１１】
請求項８において、
該距離測定ユニットが水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されており、
本装置が、更に、該水平軸及び垂直軸周りの該距離測定ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するためのオリエンテーションセンサーを有しており、
該処理ユニットが、更に、該オブジェクトにおける異なる位置に対して距離データを発生するために該距離測定ユニットを制御する形態とされており、該距離データが対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットによって受取られる、
測量装置。
【請求項１２】
測量装置において、
測量すべきオブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、水平軸及び垂直軸周りに回転すべく装着されている望遠鏡ユニット、
該水平軸及び垂直軸周りの該望遠鏡ユニットのオリエンテーションを表わすオリエンテーションデータを発生するオリエンテーションセンサー、
処理ユニットであって、
画像データが得られるべき方向であって、複数の二次元部分画像がターゲット領域をカバーするように該ターゲット領域の複数の二次元部分画像を識別する方向を決定し、
各方向における部分的画像データであって対応するオリエンテーションデータと共に該処理ユニットにより受取られる部分的画像データを採取するために該望遠鏡ユニットを制御し、
パノラマ表面であって、円錐、円筒、球からなるグループから選択される形状を有しているパノラマ表面を表わすパノラマ表面データを得、
各方向に対する該部分画像を、各々が夫々の部分的画像データの該パノラマ表面への投影を表わしている１組の投影された部分的画像データへ変換させ、
該１組の投影された部分的画像データ及び夫々の投影された部分的画像データに対応するオリエンテーションデータに基づいて該パノラマ表面へ投影されるターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生する、
形態とされている処理ユニット、
を有している測量装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
本装置が、更に、本装置と該距離測定ユニットの測定方向に沿って測量されるべきオブジェクトとの間の距離を表わす距離データを発生する距離測定ユニットであって、該望遠鏡ユニットに関して定義された空間関係を具備している距離測定ユニットを有しており、
該処理ユニットが、該距離データに基づいて該表面の１つの位置を得るために該オブジェクトにおける少なくとも１つの位置に対する距離データを発生するために該距離測定ユニットを制御する形態とされている、
測量装置。
【請求項１４】
請求項１２において、該処理ユニットが測量データとして該発生されたパノラマ画像データを受信装置へ格納及び送信のうちの少なくとも１つに対して適合されている測量装置。
【請求項１５】
請求項１２において、該処理ユニットが、更に、該二次元部分画像がオーバーラップするように該方向を決定し、且つ該部分画像データのピクセルデータ又は該オーバーラップ領域における投影された部分画像の部分画像データを夫々使用することにより該オーバーラップ領域における二次元部分画像のうちの少なくとも１つの投影された部分画像データ及び部分画像データのうちの少なくとも１つにおけるピクセルデータを調節する形態とされている測量装置。
【請求項１６】
請求項３において、
本装置が、更に、該水平軸及び垂直軸周りに該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットのうちの少なくとも１つを回転させるための回転ドライバを有しており、
該処理ユニットが決定された方向に該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットを夫々回転させるために該回転ドライバを制御すべく適合されている、
測量装置。
【請求項１７】
請求項１６において、
本装置が該二次元画像及び該画像の投影をディスプレイユニット及びタッチスクリーン上に夫々表示するため及び該二次元画像及び該画像の投影において夫々該オブジェクトにおける位置を選択するために、ディスプレイユニット及びポインティング装置用のインターフェース及びタッチスクリーン用のインターフェースのうちの少なくとも１つを有しており、
該処理ユニットが、更に、該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットの測定方向が、夫々、読取位置に対応する該オブジェクトにおける１つの位置を指し示すように該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットのうちの少なくとも１つのオリエンテーションを計算し、且つ該距離測定ユニット及び該望遠鏡ユニットを夫々計算されたオリエンテーションへ移動させるために該回転ドライバを制御するために該ポインティング装置の位置及びタッチスクリーンをタッチすることにより定義される位置を読取るべく適合されている、
処理ユニット。
【請求項１８】
請求項１において、該処理ユニットが命令を格納するメモリ及びプロセッサを有している測量装置。
【請求項１９】
請求項１において、
該望遠鏡ユニットが結像光学系及び光学的検知器要素からなるアレイを具備しており、各検知器要素は該アレイ内において１つの位置を有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影される画像に応答して該画像の点を表わすピクセルのデータを発生し、
該処理ユニットは各光学的検知器要素の位置を光路に関連づけるためのキャリブレーションデータを格納している、
測量装置。
【請求項２０】
請求項１９において、該処理ユニットは、
該キャリブレーションデータに基づいて、各光学的検知器要素の光路と該表面データにより表わされる表面及び該パノラマ表面データにより表わされるパノラマ表面の夫々との間の交点を解析的に検知し、且つ
該二次元画像の各ピクセル値を該表面へ夫々パノラマ表面における検知された交点へ格納する、
ことによって画像データを投影した画像データへ変換させるべく適合されている測量装置。
【請求項２１】
請求項１において、
本装置がデジタル画像を表示するためのディスプレイユニット及びタッチスクリーンのうちの少なくとも１つに対するインターフェースを有しており、
該処理ユニットが該ディスプレイユニット及び該タッチスクリーンの夫々の上に該二次元画像及び該画像の投影のうちの少なくとも１つを表示すべく適合されている、
測量装置。
【請求項２２】
請求項２１において、
該二次元画像又は該画像の投影における該オブジェクトにおいての位置を選択するために、ポインティング装置用のインターフェースが設けられているか又は該ディスプレイインターフェースがタッチスクリーン用のインターフェースであり、
該処理ユニットが該ポインティング装置の位置又は該タッチスクリーンのタッチにより定義される表示されている画像における点を表わす少なくとも１つのピクセルを定義するデータを読取るべく適合されている、
測量装置。
【請求項２３】
請求項２１において、該処理ユニットが該ターゲット領域を制限する方向及び／又は該二次元画像における又は該画像の投影における位置及び好適には該ターゲット領域の範囲を定義するユーザ入力を読取ることにより該ターゲット領域を表わすターゲット領域データを採取すべく適合されている測量装置。
【請求項２４】
請求項２１において、該処理ユニットが、該ポインティング装置により又は該タッチスクリーンをタッチすることにより選択される画像の表示された投影における２つの位置を読取り、該画像の投影における選択された位置に対応する該オブジェクトにおける２つの位置の間の距離を決定し且つ決定された距離又は決定された距離から計算された値を表示すべく適合されている測量装置。
【請求項２５】
請求項２１において、該処理ユニットが、更に、該ポインティング装置により又は該タッチスクリーンをタッチすることにより選択される該画像の表示されている投影における３つの位置を読取り、該オブジェクトにおける対応する位置により定義される２つの線の間の角度を決定し且つ決定された角度又は決定された角度から計算された値を表示すべく適合されている測量装置。
【請求項２６】
請求項２１において、該処理ユニットが該ディスプレイユニット上に該処理ユニットにより得られたか又は格納されている付加的な情報を表示すべく適合されている測量装置。
【請求項２７】
請求項２１において、該処理ユニットが既に測量されたターゲット領域における位置を表わす測量データを格納し、且つ測量された位置のうちの少なくとも１つを表わすマークをディスプレイユニット上に表示させるべく適合されている測量装置。
【請求項２８】
請求項２１において、該処理ユニットが測量されるべき位置を表わす座標データを採取し、且つ未だに測量されるべき少なくとも１つの点を表わすマークを該ディスプレイユニット上に表示させるべく適合されている測量装置。
【請求項２９】
測量装置を使用して測量データを供給する方法において、
測量すべきオブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、
該測量装置の測定方向に沿って該測量装置と該オブジェクトとの間の距離を表わす距離データを生成し、
該オブジェクトの三次元データを受取り、
該距離データに基づいて面の位置を選択し且つ該三次元データにおいて定義されるような該表面の形状を選択することにより該表面を表わす表面データを得、
該イメージデータを、該表面データに基づいて該表面への該画像の投影を表わす投影した画像データへ変換する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３０】
請求項２９において、更に、該三次元データ及び該画像データの両方に包含されている少なくとも１つの同一の特性要素を識別し且つ分析することにより画像処理により該表面のオリエンテーションを決定するステップを有している方法。
【請求項３１】
請求項２９において、更に、
水平軸及び垂直軸周りの該測量装置のオリエンテーションを表わす対応するオリエンテーションデータと共に該オブジェクトにおける少なくとも３つの異なる位置に対する距離データを生成し、
該オブジェクトにおける該少なくとも３つの異なる位置と関連するオリエンテーションデータ及び距離データを使用することにより該表面のオリエンテーションを決定する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３２】
請求項２９において、更に、
該投影した画像データにより表わされる画像の投影におけるユーザが選択した点を認識し、
該オブジェクトにおける該選択された点の位置を決定する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３３】
測量装置を使用して測量データを供給する方法において、
測量すべきオブジェクトの二次元画像に関する画像データを発生し、
該測量装置の測定方向に沿って該測量装置と該オブジェクトとの間の距離を表わす距離データを生成し、
該距離データに基づいて面の位置を選択することにより且つ該オブジェクトの二次元画像内の該オブジェクトにおける少なくとも１つの楕円形及び菱形要素を識別し且つ分析することにより画像処理により該面のオリエンテーションを選択することにより該面を表わす表面データを得、
該画像データを該表面データに基づいて該面への該画像の投影を表わす投影した画像データへ変換する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３４】
測量装置を使用して測量データを供給する方法において、
各々が測量されるべきオブジェクトの二次元部分画像に関連している部分画像データが得られるべき方向を決定し、該方向は複数の二次元部分画像がターゲット領域をカバーするように該オブジェクトにおけるターゲット領域の複数の二次元部分画像を識別し、
水平軸及び垂直軸周りの該測量装置のオリエンテーションを表わす対応するオリエンテーションデータと共に各方向における部分画像データを発生し、
円錐、円筒、球からなるグループからパノラマ表面の形状を選択することにより該パノラマ表面を表わすパノラマ表面データを得、
各方向に対する該部分画像データを各々が夫々の部分画像データの該パノラマ表面への投影を表わしている１組の投影された部分画像データへ変換し、
該１組の投影された部分画像データ及び夫々の投影された部分画像データに対応するオリエンテーションデータに基づいて該パノラマ表面へ投影された該ターゲット領域のパノラマ画像を表わすパノラマ画像データを発生する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３５】
請求項３４において、更に、
該二次元部分画像がオーバーラップ領域においてオーバーラップするように該方向を決定し、
該オーバーラップ領域における投影された部分画像の投影された部分画像データ又は該部分画像データの夫々のピクセルデータを使用することにより該オーバーラップ領域における該二次元部分画像のうちの少なくとも１つの該部分画像データ及び該投影された部分画像データのうちの少なくとも１つにおけるピクセルデータを調節する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３６】
請求項２９において、
望遠鏡ユニットが結像光学系及び光学的検知器要素からなるアレイを有しており、各検知器要素は該アレイ内の位置を有しており且つ該結像光学系により該アレイ上に投影された画像に応答して該画像の１つの点を表わすピクセルのデータを発生し、光路に対する各光学的検知器要素の割り付けがキャリブレーションデータ内に格納されており、
該画像データを投影された画像データへ変換するステップが、
該キャリブレーションデータに基づいて、夫々、該表面データにより表わされる該表面及び該パノラマ表面データにより表わされる該パノラマ表面と各光学的検知器要素の光路との間の交点を解析的に検知し、
該表面及び該パノラマ表面の夫々における該検知された交点に対する該二次元画像の各ピクセル値を格納する、
ことにより実施される方法。
【請求項３７】
請求項２９において、更に、
該画像の表示された投影においてユーザにより選択された２つの位置を読取り、
該画像の投影における該選択された位置に対応する該オブジェクトにおける２つの位置の間の距離を決定し、
該決定された距離又は該決定された距離から計算された値を表示する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３８】
請求項２９において、更に、
ユーザにより選択された該画像の表示された投影における３つの位置を読取り、
該オブジェクトにおける対応する位置により定義される２つの線の間の角度を決定し、
該決定された角度又は該決定された角度から計算された値を表示する、
上記各ステップを有している方法。
【請求項３９】
請求項２９において、該測量装置が請求項１において定義されている装置である方法。
【請求項４０】
測量装置の処理ユニットに対するコンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムが請求項２９の方法を該測量装置が実施することを可能とすべく適合されているコンピュータプログラム。
【請求項４１】
請求項４０に基づくコンピュータプログラムを格納しているコンピュータ読取可能格納媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２０１２−１８１２０２（Ｐ２０１２−１８１２０２Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１０７９７９（Ｐ２０１２−１０７９７９）
【出願日】平成２４年５月９日（２０１２．５．９）
【分割の表示】特願２００８−５３０３９５（Ｐ２００８−５３０３９５）の分割
【原出願日】平成１８年９月１１日（２００６．９．１１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．コンパクトフラッシュ
【出願人】（５０５０９３９４３）トリンブル イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (6)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｒｉｍｂｌｅ Ｊｅｎａ ＧｍｂＨ
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月９日（２０１２．５．９）
【分割の表示】特願２００８−５３０３９５（Ｐ２００８−５３０３９５）の分割
【原出願日】平成１８年９月１１日（２００６．９．１１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．コンパクトフラッシュ
【出願人】（５０５０９３９４３）トリンブル イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (6)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｒｉｍｂｌｅ Ｊｅｎａ ＧｍｂＨ
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