[0001] 本
发明涉及一种测量仪器，并且尤其涉及一种配备有至少一个
照相机和用于显示图像信息的显示器的测量仪器。
[0002] 为了将测量仪器的望远镜瞄准到预定目标点上，已知在显示器上使用来自照相机的概览图像。为了验证对目标点的正确瞄准，已知对概览图像的区段（sector）进行放大。这两个图像能够根据用户的动作交替地显示。
[0003] 例如，文献EP 1 610 092A1公开了一种包括第一和第二图像拾取单元的测量仪器。所拾取的第二图像具有比所拾取的第一图像更高的放大率（magnification）。当在显示器上显示第一图像时，能够在预定范围内数字化地改变所述第一图像的放大率。在通过切换变焦转换
开关而实现的预定范围的上限处，显示所述第二图像。所述第二图像的放大率也能够数字化地改变。
[0004] 当将变焦范围改变至很大的放大率时，在存在彼此类似的多个点的情况下，确定图像的放大区域与概览图像的期望区域是否确实相对应以及是否瞄准正确的目标点是麻烦的。因此，可能需要切换回到较小的变焦范围，以便精确确定是否瞄准正确的目标点。
[0005] 因此，存在对于以下测量仪器的需求，即用户能够实现望远镜的快速并且精确的瞄准。
[0006] 根据本发明，一种测量仪器包括：望远镜；提供第一、第二或更多个图像
信号的至少一个照相机；以及用于组合信号数据的控制单元。所述图像信号由所述控制单元组合，以便作为一个图像在所述测量仪器和/或远程
控制器处的显示装置上显示。所述控制单元适于组合第一第二或更多个图像信号的所述图像信号数据，以在所述显示装置上同时显示与所述第一、第二或更多个图像信号相对应的图像中的一个、一些或全部。
[0007] 换言之，所述测量仪器（具体地说是经纬仪或全站仪（total station））包括：瞄准装置，所述瞄准装置相对于所述测量仪器的基底可在两个方向上旋转，并且所述瞄准装置包括：限定瞄准轴的物镜单元（objective unit）以及大致在所述瞄准轴的方向上的至少第一照相机，其中所述至少第一照相机提供至少第一图像信号。此外，设置用于确定所述瞄准轴的方向和至目标的距离的
角度与距离测量功能装置（functionality）、显示装置以及控制单元。所述控制单元适于使得所述至少一个图像信号被处理，以便生成图像信号数据，使得至少第一和第二图像同时显示，其中所显示的图像中的每一个与所述至少一个图像信号中的一个相对应。此外，所述瞄准装置包括同轴照相机和广角照相机，所述同轴照相机作为连接至所述瞄准装置的所述第一照相机具有提供所述第一图像信号的光学放大倍数，所述广角照相机作为提供第二图像信号并且限定光轴的第二照相机具有较低的光学放大倍数。
[0008] 此外，所述测量仪器设置有成像装置、限定瞄准轴的瞄准装置、距离测量装置以及角度测量装置。所述装置相对于所述测量仪器的基底可转动，并且，进一步地，所述成像装置包括连接至所述瞄准装置、具有光学放大倍数的同轴照相机以及具有较低的光学放大倍数的广角照相机，其中第一图像信号由所述同轴照相机提供，并且第二图像信号由所述广角照相机提供。
[0009] 此外，可在所述测量仪器侧处理所述同轴照相机和所述广角照相机的所述至少一个图像信号并且将这些图像作为一个单个图像在所述测量仪器处的所述显示装置上显示，和/或可将所生成的图像信号数据传送至所述远程控制器并且可在所述远程控制器处的显示装置上显示所对应的图像。另选地，可将所述同轴照相机和所述广角照相机的所述图像信号并行传送至所述远程控制器，在所述远程控制器侧进行处理，以生成所述图像信号数据，并且在所述远程控制器处的显示装置上显示所述至少第一和第二图像。
[0010] 本发明的主要益处和优点在于在所述显示器上用户同时具有至少两个
视频流，而所述视频流中的每一个都包含不同信息。此信息支持用户将望远镜瞄准到目标点上的快速并且精确的瞄准处理。此外，精确且可靠的目标点瞄准可能同时需要不同的视频流信息，以便清楚地确定唯一目标点。所述不同视频信息例如可以是不同
波长谱的视频流或来自用于自动目标识别（ATR）的照相机的ATR视频流，以及没有放大率的WAC视频流（广角照相机）。因此，本发明针对所述问题提供一种解决方案，以正确选择期望的目标点。
[0011] 由于在用户自己通过使用他的眼睛或者WAC（广角照相机）再也无法区分目标点的范围内，所述目标点可能位于接近另一个目标点的
位置，因此在所述显示装置上WAC和例如具有放大率的OAC视频流（同轴照相机）或者ATR-照相机视频同时可用。因此，在WAC视频流使得能够实现场景的概览的同时，OAC（或ATR照相机）允许选择正确的目标点。
[0012] 为了说明本发明，给出利用所述仪器进行工作的示例。用户想要测量一组目标内的一个特定目标，其中通过眼睛难以彼此区分所述目标。用户将测量仪器粗略指向这组目标。在测量仪器处的显示器上和在无线连接至所述仪器的远程控制器处的显示器上，显示所述仪器所指向的环境的实时概览图像。此外，与概览图像部分交叠地显示由第二照相机捕获的第二实时图像。与所述概览图像相比，所述第二图像包括所述环境的一部分的选择的（例如20倍）放大。通过触摸所述显示器上的所述概览图像，用户限定目标被
定位的区域。此后，将所述仪器指向此区域。所述第二图像现在以所选择的放大率显示此区域。在所述第二图像上，所述目标可清楚地彼此分离。用户现在在所述第二图像上选择他感兴趣的目标。在所述第二图像和所述概览图像中显示呈现所选择的目标的标记并且清楚地确定出所述目标。最后，用户可开始对所选择的目标的精确测量。
[0013] 因此，由于显示器上的画面（picture）分别由一个以上的图像或图像
帧组成，因此测量仪器的用户能够同时获得来自全部所显示的图像的信息。例如，一个图像帧中的测量场景的概览和第二图像帧中的目标点的详细视图能够可用。因此，能够对望远镜是否瞄准正确的目标点进行快速并精确的确定。
[0014] 具体地，所述图像信号中的一些或者全部可以是图像的动态序列的至少部分或静态图像。在此使用的术语图像可以指代静态图像，但是也可以指代图像的动态序列的帧，具体地说是视频流的帧。这些流可以是原始视频流或压缩视频流（例如，以MPEG格式编码的）。使用动态序列（例如视频流），能够实现对情况的实时判断。换言之，所述至少第一图像信号可呈现静态图像或图像的动态序列的至少部分，具体地说可呈现视频流，特别是实时（或大致实时）视频流。
[0015] 此外，所述图像信号中的一些或全部可由单独的照相机提供。因此，来自具有不同光轴、不同光学或数字变焦倍数等的不同照相机的不同图像和/或图像帧，能够在所述显示器上组合为一个画面。
[0016] 另选地，所述图像信号中的一些或甚至全部可由同一照相机提供。尤其是当使用同一照相机的不同数字变焦倍数时，能够对所述区段或瞄准的目标点进行准确实时放大。
[0017] 所述显示装置可被直接定位在所述测量仪器处。另选地，所述显示装置或附加显示装置可被定位在远程控制器处。此外，附加地或另选地，所述显示装置可实现为所述测量仪器中的电光（electro optical）观察器。
[0018] 此外，所述至少第一和/或第二图像可以0.1-50Hz的刷新
频率在所述显示装置上更新并且具体地说可以连续方式更新。
[0019] 在本发明的又一个实施方式中，由广角照相机（具有相对较广的
视野，没有或具有低光学变焦倍数）捕获的实时视频流和由集成至所述测量仪器的望远镜中的同轴照相机捕获的实时视频流具有例如30倍的放大率。当所述广角照相机提供整个测量场景的概览图像时，所述同轴照相机提供所瞄准的区段的高放大图像，以非常精确地将所述望远镜与所述目标对准。
[0020] 此外，具体地，所述控制单元能够适于附加地处理和/或组合来自一个或更多个波长通道的信息，以便在所述显示装置上显示经组合的图像。
[0021] 具体地，与所述第一、第二或更多个图像信号相对应的图像能够以相邻方式排列在所述显示装置上。另选地，或者与其相结合地，与所述第一、第二或更多个图像相对应的图像中的一个或一些能够以与其它图像中的一个或一些部分或全部交叠的方式排列。此外，与所述第一、第二或更多个图像信号相对应的第一图像是作为概览图像的第二图像的细节的放大。此外，通过以半透明方式在所述前景中显示这些图像中的至少一个来生成所述至少第一和第二图像的交叠。
[0022] 由此，具体地，与概览图像相比，能够由另一个照相机提供放大图像。例如，概览图像可由广角照相机提供，而所述目标区段的放大可由具有较高放大率的同轴照相机提供。放大图像可
覆盖在所述概览图像之上，使得所述放大图像的中心与所述显示装置的中心相对应。所述放大图像还显示所述概览图像的与所述显示装置中心相对应的区域。
[0023] 从所述瞄准轴到所述光轴的偏移可被认为用于同时显示所述第一图像和所述第二图像。另选地，所述一个图像和所述概览图像可由同一照相机提供。在此情况下，使用不同数字变焦倍数来提供这两个图像。
[0024] 此外，如果以限定的波长通道（具体地说是色彩通道）和/或以经调节的呈现模式（例如通过
图像处理调节）提供这些图像中的一个或一些，则可能是有利的。这些图像中的一个或一些例如可以红外线通道或者以夜视模式或边缘呈现模式来提供。因此，能够加强并便于正确的目标点的识别和标识。
[0025] 具体地，所述显示装置可设置有输入装置，所述输入装置用于手动改变图像的排列和用于对点进行标记和/或选择。例如，所述输入装置可以是触摸显示器，或可以设置控制按钮、
键盘或控制杆。此外，这些输入装置的一个以上或全部的组合也可以。
[0026] 通过使用所述输入装置，例如，能够增加这些图像中的一个或一些的尺寸或者甚至使得这些图像中的一个或一些淡出。此外，能够控制所述显示装置上的呈现，例如控制单个图像的尺寸、单个图像的排列类型、所呈现的图像，选择提供相应图像的源，控制提供这些图像的源、标记或选择这些图像的一部分等。
[0027] 此外，可在至少一个相邻的和/或一个交叠的图像上执行（具体地，自动执行）对这些图像中的一个的用户输入（具体地，对点或区域的标记和/或选择）。
[0028] 根据对当前优选实施方式以及
附图的下面描述，将理解本发明的其它优点和细节。在附图中：
[0029] 图1a是位于测量场景内的根据本发明的测量仪器的示意图；
[0030] 图1b是与图1a的测量仪器一起使用的包括显示装置的人机
接口（MMI）的示意图；
[0031] 图2a是根据本发明的实施方式的图像在测量仪器处或在远程控制器处的显示装置上的可能排列的示意图；
[0032] 图2b是根据本发明的另一个实施方式的图像在测量仪器的显示装置上的另一种可能排列的示意图；
[0033] 图2c是根据本发明的实施方式的图像在测量仪器处或在远程控制器处的显示装置上的又一种可能排列的示意图；
[0034] 图3是根据本发明的另一个实施方式的改变图像在显示装置上的排列的处理的示意图；
[0035] 图4是以下两个图像的排列的示意图，一个图像是测量场景，另一个图像是第一图像中的测量场景的边缘呈现。
[0036] 将基于当前优选实施方式以及附图来描述本发明。然而，本发明不限于所描述的实施方式，而是仅由所附
权利要求的范围限定。
[0037] 图1a示意性示出根据本发明的测量仪器1，所述测量仪器1位于测量场景内。其中，测量仪器1包括广角照相机（WAC）和同轴照相机（OAC），广角照相机（WAC）具有相对广的视野并且没有/具有低光学变焦倍数，同轴照相机（OAC）集成至测量仪器的望远镜的光轴中。这两部照相机可提供连续视频流。当广角照相机提供整个测量场景的概览图像9时，同轴照相机提供概览图像的区段的图像7，该图像7在望远镜的视野内。因此，通常，如稍后将说明的那样，区段图像7具有比所述概览图像实质上更高的放大倍数。这些照相机可设置为使得它们的光轴和/或瞄准轴平行并且大致校准（collimate）到远距离处的目标点T。
[0038] 此外，测量仪器包括人机接口（MMI），该人机接口（MMI）具有显示装置3以及键盘5。未示出的控制单元用于转换WAC和OAC的图像信号数据并且用于将两个视频流图像7、
9组合为在显示装置3上显示的一个画面，如从图1b可看到的那样。图像9由WAC提供，而图像7由OAC提供。从图1b可看出，图像7和9在显示装置3上以相邻方式排列。
[0039] 经由键盘5能够控制显示装置上的呈现，例如控制单个图像7、9的尺寸、单个图像7、9的排列类型、控制所呈现的图像、选择诸如WAC和OAC的提供图像的源、控制WAC和OAC等。另外，输入单元可以是触摸显示器。因此，上述控制中的一些可经由触摸显示器而非使用键盘来直接实现。
[0040] 出于简化呈现的目的，在下面的图2a至图4中，仅示出显示器3并且省略MMI的其它部件。
[0041] 图2a至图2c示出图像7、9在显示装置3上的不同排列，所述图像7、9由被称为照相机1和照相机2的两个不同照相机提供。从图2a可看出，来自照相机1的图像7能够覆盖在来自照相机2的第二图像9上，使得该图像7排列在图像9中的目标点的位置处。假设照相机1是提供放大图像的OAC，并且照相机2是提供测量场景的概览图像的WAC，则这种呈现方式使得能够在概览图像的适当位置中直接并实时地识别正确的目标点。此种呈现的另一个优点在于概览图像在显示装置上具有最大可能尺寸。因此，通过观看所显示的由OAC提供的图像7，能够实现对特定目标点的高精确瞄准，但是无论如何，同时，用户也可通过考虑在OAC图像周围显示（WAC的）图像9来保留对场景的概览。具体地，图像7可按如下方式覆盖在图像9上，即使得两部照相机（WAC和OAC）的瞄准轴（光轴）在正在显示的经组合且合并的画面上在同一点重合。
[0042] 图2b示出图像7、9的排列，其中来自照相机1的图像7与照相机2的图像9相邻排列。在需要在概览图像9中保留目标点区域的情况下，例如如果存在与彼此接近的目标点对象类似的多个相似对象的情况下，这种另选类型的呈现可能有用。
[0043] 图2c示出两个图像7、9在显示装置3上的另一种可能排列。在此，来自照相机1的图像7覆盖在来自照相机2的概览图像9上，但排列在后者的角落处。因此，完整的显示尺寸可用于概览图像，同时目标点的区段在概览图像9中以及放大图像7中完全可见。
[0044] 虽然在图2a至2c的描述中，假设照相机1是OAC并且照相机2是广角照相机，但应注意的是，能够替代地使用其它源作为照相机1和照相机2。例如，照相机中的一个也可以是用于自动目标识别的照相机（ATR照相机）。通常使用这种照相机，以便正确且自动地与
反射器对准。具体地，ATR照相机可集成在望远镜中并且被构建用于在特定波长范围（例如，红外线的）内进行检测。另外，两个图像可由同一照相机提供，但是图像信号数据中的一个例如能够通过数字变焦和/或通过其它图像处理方法和/或通过选择一个单色通道或红外线通道来进行
修改。
[0045] 通过例如利用
手指直接按压在触摸显示器上的概览图像9上，在如图2a至图2c中所示的图像7中放大概览图像的对应区域。
[0046] 图3示出可将显示器上的呈现从上面的显示装置中示出的两个图像呈现改变为一个图像呈现的操作处理的示意图。根据本实施方式，显示装置3以触摸显示器的形式实施。当以限定的方式（例如，短时间段内两次（双击））触摸由照相机1（OAC）提供的图像7时，图像扩展至如下面的显示器中可看到的显示装置3的全尺寸。因此，照相机2（WAC）的图像9随后淡出。通过按压键盘5上的特定按钮，或以限定的方式（例如，敲击屏幕上的所显示按钮或特定区域）
触摸屏幕，可恢复之前的排列。
[0047] 图4示出呈现两个图像7、9的显示装置3的示意图。图像7、9二者都是视频流图像并且源自同一源。图像7、9示出测量场景的相同区段，同时图像7被数字转换为边缘呈现。用于突出感兴趣的区域的两个图像的半透明交叠也是可以的。
[0048] 虽然在上文中已描述了本发明的当前优选实施方式中一些，但是要注意的是用于所描述的实施方式的另选修改和附加修改也是可以的。
[0049] 虽然根据所描述的实施方式，MMI以远程控制的形式设置，但是另选地，MMI能够直接设置在测量仪器处，或能够以电光观察器（EOV）（即，在望远镜目镜中可见的微显示器）的形式在测量仪器中实现。
[0050] 在所述实施方式中，图像源是广角照相机和/或同轴照相机。可使用附加的或者另选的源（诸如用于自动目标识别、相同视频流的不同波长通道、相同视频流的不同变焦倍数的照相机）来提供附加的或者另选的图像信息。此外，图像源可由仅一个单个照相机形成。在此情况下，由该一个照相机提供的图像可通过数字地或光学地变焦至图像的区段，或者通过诸如下面的段落中描述的方式的其它方式来更改。
[0051] 此外，显示装置上呈现的图像可通过改变色彩通道或改变图像呈现的类型（例如边缘呈现、红外线呈现或夜视呈现）来更改。此外，具体地，还可以将诸如标线、距离信息、图像计数器的附加信息添加至相应图像。
[0052] 虽然在上述实施方式中，使用视频流图像，但是另选地，可以使用静态图像或者可以使用静态图像与视频流图像两者的组合。使用同时视频流图像（simultaneousvideo stream images）能够实现对测量场景的实际实时确定。另选地，能够与OAC的视频流一起使用静态概览图像。在此情况下，出于定向的目的，概览图像是有用的。
[0053] 此外，根据需求，在显示装置上显示的所提供图像的数量不限于两个，而可以多于两个。例如，图4中的图像7或图像9中的任一图像都能够通过放大目标点区段来进行补充，从而提供附加图像或以与图2a的呈现相对应的方式补充图4中的图像7或图像9中的任一图像。
[0054] 此外，可以考虑将测量仪器处的照相机（WAC、OAC、ATR）的视频流中的一个或者更多个与位于不同位置的另一个照相机（控制器照相机）的视频流相组合。在此情况下，来自WAC、OAC和/或ATR的图像以及控制器照相机的图像可在显示装置上显示。
[0055] 此外，可以使用更多个显示装置。例如，一个显示器可设置在测量仪器处，而另一个显示器可设置在远程控制器上。在此情况下，这两个显示器可显示相同画面，或者可显示不同画面。例如，测量仪器上的显示器可显示来自WAC和/或OAC的视频流，而远程控制器的显示器可显示测量仪器上的显示器的画面加上附加图像。
[0056] 此外，存在用户单独地处理各个单个图像的可能性。例如，可经由键盘或经由触摸显示器或经由其它控制装置完成变焦、曝光、标记、选择或着色。此外，一个图像的改变可自动地和/或手动地传递（transfer）到至少第二图像。
[0057] 此外，可在第二图像中或者在更多个图像中更新（具体地，自动更新）对这些图像中的一个的用户输入。
[0058] 另外，存在将图像链接并且改变至显示装置上的预览区域的可能性。
[0059] 此外，能够在一个显示器上显示多个类似的或不同的视频流（图像的动态序列）或图像（静态图像），但是这些视频流或图像中的每一个可覆盖有诸如设计数据、棱镜信息、测量值、线、点、区域和/或十字线的附加信息。
[0060] 本发明所提供的优点在于：由于至少两个视频流或静态图像或其组合能够在测量仪器的显示装置上同时显示，因此不再需要在来自不同照相机的视频流之间或来自同一照相机但具有不同变焦倍数的视频流之间进行切换。照相机的光轴的可能偏移可能已经被考虑用于同时显示。因此，通过测量仪器进行对目标点的非常快速并且精确的瞄准是可能的。场景的概览和细节一次显示。此外，例如针对棱镜的测量或者针对无反射器测量（reflectorless measurements），多个视频流的同时显示使得能够实现对目标点的正确选择。
