[发明专利]一种激光扫描测量系统目标自动照准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光扫描测量系统的目标自动照准方法，用于激光扫描测量系统对目标自动照准测量，实现对被测目标的自动化测量，提高激光扫描测量系统的测量速度和精度。

背景技术

全站仪是集水平角、俯仰角、斜距测量为一体的高精度测量仪器，具有安装操作简便、测量精度高等特点，在大地测量、工程测绘等领域有着广泛的应用。全站仪在实际测量过程中，需要对目标进行人工瞄准。对于每个测量点，需要人工调整到目标点上，再通过观测的方法调节全站仪的十字丝与目标中心重合，并手动记录每个测量点的测量结果。人工瞄准受操作人员的经验、操作现场光线等影响，测量结果的精度难以保证，且是手动记录结果，无法满足某些对时间要求较高的应用场合。此外，对于某些变形测量的应用领域，为了分析不同时期的变形情况，需要用全站仪分别测量不同时期不同测量点的坐标值，效率低下，无法实现对目标物体的动态测量。随着现代测量技术的发展，图像处理技术逐渐引入到传统的坐标测量系统中。现有的图像处理技术结合传统的测量设备存在不能实时测量，对多个目标需要多次测量的缺点，达不到完全自动测量的目的。因此，提出一种能够在测量现场多点实时自动测量的技术，对于实际坐标测量的应用具有重要意义。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种激光扫描测量系统的目标自动照准方法，通过图像检测的方法自动识别被测目标和激光扫描测量系统十字丝的中心位置，将该方法应用到激光扫描测量系统中，能够实现对多个被测目标的自动测量，具有较高的测量精度。

有鉴于此，本发明提出了一种激光扫描测量系统目标自动照准方法，采用图像处理算法得到激光扫描测量系统的十字丝中心与被测目标中心在像素坐标系下的坐标值；测量系统自带照明装置，测量过程中增加目标的亮度，提高图像处理过程中对被测目标中心的像素坐标值检测精度；根据得到的坐标偏移量，可以驱动激光扫描测量系统旋转到目标点位置，在目标点位置实现对目标的坐标测量。

具体包括下列步骤：

步骤1：激光扫描测量系统照准被测目标，利用激光扫描测量系统中的相机获取十字丝与被测目标的图像，根据图像处理的方法计算得到被测目标在像素坐标系下的像素坐标的水平坐标分量为a₁，同时测量得到被测目标在测量坐标系下的水平坐标分量为a₂；

步骤2：转动激光扫描测量系统，再次测量得到被测目标的水平像素坐标分量与测量坐标分量为b₁，b₂；

步骤3：根据步骤1和步骤2测量得到的像素坐标系与测量坐标系下的角度偏移分量，计算出被测目标的像素偏移量α与坐标偏移量γ以及二者的比值β为：

α＝a₁-b₁(1)

γ＝a₂-b₂(2)

步骤4：测量时，根据步骤1和步骤2测量获得被测目标的像素坐标分量，通过公式(1)计算得到被测目标的像素偏移量α，用像素偏移量除以β即求得被测目标的坐标偏移量γ。

步骤1中，图像处理的方法如下：设被测目标位于第一个测量位置，发生形变后，被测目标位于第二个测量位置，第一个测量位置的坐标值已知，激光扫描测量系统通过分析变形前后的图像，通过公式(1)计算得到图像像素偏差α，并根据公式(3)将图像像素偏差α转换为坐标偏差γ，系统根据坐标偏差，自动完成激光扫描测量角度的旋转。

在步骤1～步骤3中，为了保证激光扫描测量系统的稳健性，采用多次测量的方法，若激光扫描测量系统在测量过程中，被测目标被遮挡或者不能完全显示，激光扫描测量系统会在一定范围内多次测量，每次测量之前都会判断被测目标是否符合设定的特征，例如如图1所示具有完整的十字丝，对于不符合设定的特征的被测目标，会持续寻找，直到找到合适的被测目标。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明方法采用自动照准的方法测量目标点坐标，能够实现对多个被测目标不同时期的坐标值进行测量，具有测量效率高，操作简单，测量结果精度高等特点。

(1)针对传统仪器采用人眼瞄准的方法，本发明采用自动照准的方法测量被测目标的坐标值，无需人工瞄准；

(2)对于被遮挡的目标，扫描测量系统可以在多次旋转角度的情况下对目标进行连续图像获取，根据获取的图像结算出坐标值，实现连续自动测量，不需要转站或者人工操作；

(3)采用图像处理的方法计算坐标偏差，提高了被测目标的坐标测量精度。

附图说明