圖像測量系統技術方案

本發明專利技術涉及圖像測量系統。一種圖像測量系統包括投射光學系統5，其具有光投射光軸26和用于發射照明光29的光源27，并通過光投射光軸投射照明光、光檢測光學系統6，其具有光檢測光軸15和圖像拾取元件13，并由圖像拾取元件通過光檢測光軸從要測量對象接收回射光29’、以及用于處理由圖像拾取元件獲取的數據的控制算術設備7，并且在該圖像測量系統中，投射光學系統包括用于將光投射光軸朝著要測量對象指引并投射照明光的光投射單元25、用于使光投射單元沿著高度方向和水平方向旋轉且用于改變照明光的投射角的投射角改變裝置23、33、以及用于檢測光投射光軸相對于光檢測光軸的方向角的方向檢測裝置24。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及供在室內布局測量或例如建筑構造等的現場的測量中使用的圖像測量系統。
技術介紹
作為執行預定目標區域中的測量或要測量對象的測量、目標區域的圖像獲取或要測量對象的圖像獲取以及測量結果和圖像的關聯的系統，存在圖像總站或3D圖像掃描儀。雖然圖像總站圖像全站儀具有獨有的距離測量功能和角度測量功能且能夠將距離測量和角度測量數據疊加在獲取的圖像上，但全站儀的結構是基本的，并且該結構是復雜的，例如全站儀具有垂直旋轉軸或水平旋轉軸，并且要求角度檢測器，其檢測垂直旋轉軸和水平旋轉軸等的旋轉角度，因此全站儀是昂貴的設備。此外，雖然3D圖像掃描儀能夠瞬時地測量點的距離，但3D激光掃描儀要求發射例如脈沖激光束等的特殊光源，還像全站儀一樣要求垂直旋轉軸和水平旋轉軸，具有復雜的結構，并且具有維護或校準被復雜化的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種圖像測量系統，其具有簡單的結構且使得能夠容易地獲取目標區域或要測量對象的圖像并測量目標區域。根據本專利技術的圖像測量系統包括投射光學系統，其具有光投射光軸和用于發射照明光的光源，并通過光投射光軸來投射照明光、光檢測光學系統，其具有光檢測光軸和圖像拾取元件，并由圖像拾取元件通過光檢測光軸從要測量對象接收回射光、以及用于處理由圖像拾取元件獲取的數據的控制算術設備，并且在圖像測量系統中，投射光學系統包括用于將光投射光軸朝著要測量對象指引并投射照明光的光投射單元、用于使光投射單元沿著高度(elevating)方向和水平方向旋轉并用于改變照明光的投射角的投射角改變裝置、以及用于檢測光投射光軸相對于光檢測光軸的方向角的方向檢測裝置。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，控制算術設備獲取照射點作為照射到要測量對象的照明光的圖像以及圖像拾取區域的圖像，并且以照射點作為參考使圖像拾取區域的多個圖像部分地重疊并相連。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，控制算術設備使圖像拾取區域的多個圖像部分地重疊和相連，并且用于使圖像拾取區域的多個圖像重疊的參考是從圖像拾取區域的圖像提取的特征點。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，該圖像拾取元件是范圍圖像傳感器，并且該范圍圖像傳感器獲取要測量對象的圖像和要測量對象的三維度量。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，圖像拾取元件是像素的聚合體，并且投射角改變裝置依照像素的節距來改變光投射光軸的方向。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，光源是半導體激光器，并且該半導體激光器被配置成在驅動電流不高于閾值值且不低于該閾值值的情況下發射光。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，方向檢測裝置包括用于從照明光劃分一部分的光學構件和用于接收被引導至光學構件的劃分光的象限元件(quadrant eIement)。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，方向檢測裝置包括用于從照明光劃分一部分的光學構件和用于接收被引導至光學構件的劃分光的輪廓傳感器。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，光投射單元具有聚焦功能。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，半導體激光器被配置成從而使得在驅動電流不高于閾值值的情況下發射光并照射廣泛的范圍，并且在由圖像拾取元件捕捉到要測量對象之后，半導體激光器被配置成從而使得在驅動電流不低于閾值值的情況下發射光并照射要測量對象的必需點。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，光投射單元具有用于擴展照明光的光通量的光通量直徑擴展裝置。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，投射單元被配置成從而使得由光通量直徑擴展裝置來擴展光通量并照射廣泛的范圍，以及由圖像拾取元件進行要測量對象的捕捉，投射單元被配置成使光通量收縮并照射要測量對象的必需點。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，光通量直徑擴展裝置是擴散器，其被提供從而使得可插入光投射光軸或可從其中去除。此外，在根據本專利技術的圖像測量系統中，光檢測光學系統具有增加光檢測放大率的功率變化功能。根據本專利技術，所述圖像測量系統包括具有光投射光軸和用于發射照明光的光源并通過光投射光軸投射照明光的投射光學系統、具有光檢測光軸和圖像拾取元件并通過光檢測光軸由圖像拾取元件從要測量對象接收回射光的光檢測光學系統、以及用于處理由圖像拾取元件獲取的數據的控制算術設備，并且在圖像測量系統中，投射光學系統包括用于朝著要測量對象指引光投射光軸并投射照明光的光投射單元、用于使光投射單元沿著高度方向和水平方向旋轉并改變照明光的投射角的投射角改變裝置、以及用于檢測光投射光軸相對于光檢測光軸的方向角的方向檢測裝置。結果，可以用照明光來照射由光檢測光學系統獲取的圖像拾取區域中的任意點，并且可以由方向檢測裝置或基于照射點圖像在圖像拾取元件上的位置來測量照射點的方向角。此外，根據本專利技術，在圖像測量系統中，控制算術設備獲取照射點作為照射到要測量對象的照明光的圖像以及圖像拾取區域的圖像，并且以照射點作為參考使圖像拾取區域的多個圖像部分地重疊并相連。結果，圖像拾取區域的圖像使得能夠在更廣泛的范圍內執行測量。此外，根據本專利技術，在圖像測量系統中，圖像拾取元件是范圍圖像傳感器，并且該范圍圖像傳感器獲取要測量對象的圖像和要測量對象的三維度量。結果，可以容易地獲取具有三維數據的圖像。此外，根據本專利技術，在圖像測量系統中，圖像拾取元件是像素的聚合體，并且投射角改變裝置依照像素的節距來改變光投射光軸的方向。結果，可以改善角分辨能力。此外，根據本專利技術，在圖像測量系統中，光源是半導體激光器，并且該半導體激光器被配置成在驅動電流不高于閾值值且不低于閾值值的情況下發射光。結果，可以容易地變換用于照射廣泛的范圍的照明光和用于精確照射的照明光。此外，根據本專利技術，在圖像測量系統中，方向檢測裝置包括用于劃分來自照明光的一部分的光學構件和用于接收被指引到該光學構件的劃分光的象限元件以及包括用于劃分來自照明光的一部分的光學構件和用于接收被指引到該光學構件的劃分光的輪廓傳感器的方向檢測裝置。結果，可以基于象限元件或輪廓傳感器的檢測結果來測量照射點的方向角。此外，根據本專利技術，在圖像測量系統中，光投射單元具有聚焦功能。結果，可以以精確的方式來照射所述照射點，并且可以增加回射光的S/N。此外，根據本專利技術，在圖像測量系統中，光投射單元具有用于擴展照明光的光通量的光通量直徑擴展裝置。結果，可以在廣泛的范圍內執行使用照明光的照明，并且可以促進要測量對象的捕捉。此外，根據本專利技術，在圖像測量系統中，光通量直徑擴展裝置是擴散器，其被提供從而使得可插入光投射光軸或從其中去除。結果，可以容易地擴展照明光的光通量。此外，根據本專利技術，在圖像測量系統中，光檢測光學系統具有增加光檢測放大率的功率變化功能。結果，可以進一步改善角分辨能力。附圖說明圖1是示出了根據本專利技術的實施例的圖像測量系統的示意性方框圖2是圖像測量系統中的投射光學系統部分的后視圖3A是用以表示圖像測量系統的主要部分并示出投射光學系統的第一修改的示意性方框圖，并且圖3B是示出了投射光學系統的輪廓傳感器的說明圖4是示出了投射光學系統的第二修改的示意性方框圖5是示出了投射光學系統的第三修改的示意性方框圖6是示出了投射光學系統的第四修改的示意性方框圖7A是示出了電流被施加于半導體激光器時的電流值和光發射狀態的圖表，并且圖7B是示出了電流被施加于半導體激光器的情況下電流值不大于閾值值和超過閾本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種圖像測量系統，包括投射光學系統，其具有用于發射照明光的光投射光軸和光源，并且通過所述光投射光軸來投射所述照明光、光檢測光學系統，其具有光檢測光軸和圖像拾取元件，并由所述圖像拾取元件通過所述光檢測光軸從要測量對象接收回射光、以及用于處理由所述圖像拾取元件獲取的數據的控制算術設備，其中，所述投射光學系統包括用于將所述光投射光軸朝著所述要測量對象指引并投射所述照明光的光投射單元、用于使所述光投射單元沿著高度方向和水平方向旋轉并用于改變所述照明光的投射角的投射角改變裝置、以及用于檢測所述光投射光軸相對于所述光檢測光軸的方向角的方向檢測裝置。

【技術特征摘要】
2011.10.26 JP 2011-2350411.一種圖像測量系統，包括投射光學系統，其具有用于發射照明光的光投射光軸和光源，并且通過所述光投射光軸來投射所述照明光、光檢測光學系統，其具有光檢測光軸和圖像拾取元件，并由所述圖像拾取元件通過所述光檢測光軸從要測量對象接收回射光、以及用于處理由所述圖像拾取元件獲取的數據的控制算術設備，其中，所述投射光學系統包括用于將所述光投射光軸朝著所述要測量對象指引并投射所述照明光的光投射單元、用于使所述光投射單元沿著高度方向和水平方向旋轉并用于改變所述照明光的投射角的投射角改變裝置、以及用于檢測所述光投射光軸相對于所述光檢測光軸的方向角的方向檢測裝置。2.根據權利要求1所述的圖像測量系統，其中，所述控制算術設備獲取照射點作為向所述要測量對象以及圖像拾取區域的圖像照射的所述照明光的圖像，并以所述照射點作為參考使所述圖像拾取區域的多個圖像部分地重疊和相連。3.根據權利要求1所述的圖像測量系統，其中，所述控制算術設備使所述圖像拾取區域的所述多個圖像部分地重疊和相連，并且用于使所述圖像拾取區域的所述多個圖像重疊的參考是從所述圖像拾取區域的所述圖像提取的特征點。4.根據權利要求1至3中的任一項所述的圖像測量系統，其中，所述圖像拾取元件是范圍圖像傳感器，并且所述范圍圖像傳感器獲取所述要測量對象的圖像并三維地測量所述要測量對象。5.根據權利要求1至4中的任一項所述的圖像測量系統，其中，所述圖像拾取元件是像素的聚合體，并且所述投射角改變裝置依照所述像素的節距來改變所述光投射光軸的方向。6.根據權利要求1至5中的任...

【專利技術屬性】
技術研發人員：熊谷薰，古平純一，
申請(專利權)人：株式會社拓普康，
類型：發明
國別省市：