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专利号: 2019104646260
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-03-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种数码图像对中的全站仪及其水平坐标测量方法,其特征在于:所述数码图像对中的全站仪包括对中部件,对中部件为安装在照准部中转轴内腔的CCD拍摄器,CCD拍摄器的底端延伸至三角架面板的下侧;所述全站仪架设于已知点A的上方,整平全站仪后,全站仪的对中点为A′点;通过已知点A点和定向点B点的水平坐标,或已知点A点的水平坐标与以该点为始点的坐标方位角,求解出全站仪对中点A′点的水平坐标;具体的操作步骤如下:(1)将数码图像对中的全站仪架设在已知点A的上方,在显示屏上可见已知点A落入CCD拍摄器拍摄范围内;粗略整平全站仪后,全站仪的对中点A′在已知点A的附近;将已知的信息输入至全站仪的存储器:当已知条件为已知点A点和定向点B点的水平坐标时,则在已知点A点上方架设全站仪,并将已知点A点水平坐标(XA,YA)和定向点B点的水平坐标(XB,YB)输入至全站仪内保存至存储器;

当已知条件为已知点A点的水平坐标与以A点为始点B点为方向的坐标方位角时,则在已知点A点上方架设全站仪,并将已知点A点的水平坐标(XA,YA)与以A点为始点的坐标方位角αAB输入至全站仪内保存至存储器;

(2)精确整平全站仪,先水平旋转全站仪照准部整体,再垂直旋转照准部的望远镜镜筒,使镜筒精确瞄准定向点B,转动螺旋锁定器,分别锁定照准部与镜筒,测存全站仪对中点A′至定向点B的水平距离A′B;

(3)切换仪器原有的坐标测量系统到CCD拍摄器的图像像素坐标系统,打开全站仪的导向指示灯,在定向点B上形成红色斑点B′点;松开镜筒螺旋锁定器,转动镜筒,使红色光斑点B′向仪器方向回拉,落在CCD拍摄器拍摄范围内,转动镜筒螺旋锁定器,锁定镜筒,拍摄图像;

(4)在拍摄的图像前,在已知点A上设置规则图形的标记物,标记物中心点与已知点A的中心重叠,已知标记物的某段距离为R,数字图形软件识别确定数码图像中R的像素值r、A′A的像素值dA′A;

(5)根据已知标记物的某段距离R的像素值r关系,可得先前测存的距离A′B的像素值:(6)在拍摄图像中,全站仪对中点A′、红色光斑点的中心点B′和已知点标记物中心点A,三点连线形成的∠B′A′A的角值由数字图形软件识别确定,因B在A'B'延长线上,则∠B′A′A=∠BA′A:当A′点在AB方向左侧或右侧时,A、B、A′三点围成三角形,由数字图形软件识别确定∠BA′A角值;

当A′点在AB的线段上时,则∠BA′A=180°;

当A′点在AB的延长线上时,则∠BA′A=0°;

(7)距离AB像素值dAB的确定:

当A′点在AB方向左侧或右侧时,A、B、A′三点围成三角形,由余弦定理可得:当A′点在AB的线段上时,则dAB=dA′B+dA′A;

当A′点在AB的延长线上时,则dAB=dA′B-dA′A;

(8)∠ABA′值的确定:

当A′点在AB方向左侧或右侧时,A、B、A′三点围成三角形,由余弦定理可得:当A′点在AB的线段上或延长线上时,则∠ABA′=0°;

(9)调取存储器里已知点坐标方位角:

当输入的是已知点A点和定向点B点的水平坐标时,则调取以已知点A点为始点至定向点B点为方向的坐标方位角αAB:已知A点坐标(XA,YA),B点坐标((XB,YB),则AB坐标方位角为:αAB=arcTan((YB-YA)/(XB-XA));

当输入的是已知点A的水平坐标与以A点为始点B点为方向的坐标方位角αAB时,则直接调取αAB;

(10)根据上述步骤得到的∠ABA′和αAB的角值,确定全站仪对中点A′到定向点B点的坐标方位角βA′B(=βA′B′)且存储:当A点在A′B′方向左侧时,则βA′B=αAB-∠ABA′;

当A点在A′B′方向右侧时,则βA′B=αAB+∠ABA′;

当A点在A′B′连线上时,∠ABA′=0,则βA′B=αAB;

(11)设定对中点A′为图像像素坐标轴圆点,以A′为旋转点,调取βA′B的角值,在水平方向逆时针旋转图像像素坐标轴βA′B角度,使图像像素坐标系统纵、横轴与已知点坐标系统N(X)、E(Y)轴方向一致;再根据旋转后的图像像素坐标系统中A点与A′点相对关系,由数字图像软件识别确定A点与A′点沿x轴、y轴增减量的像素值dΔx、dΔy;由先前得到的像素值与实际长度的转换关系,可得增减量像素值dΔx、dΔy的实际值Δx、Δy:调取存储器里已知点A坐标(XA、YA),则:

XA′=XA+Δx,YA′=YA+Δy;

存储A′点(XA′、YA′)的水平坐标值;

(12)切换图像像素坐标系统到仪器原有的坐标测量系统,调用全站仪对中点A′的水平坐标值(XA′、YA′)和A′B或A′B′的定向坐标方位角βA′B,可进行常规的坐标测量工作。

2.根据权利要求1所述的一种数码图像对中的全站仪及其水平坐标测量方法,其特征在于:当采用棱镜测存目标点至全站仪对中点A′的水平距离时,要把棱镜中心到目标点的厚度δ参数事先输入全站仪的软件系统中,毎次实测的距离要加上该δ参数;对于近距离测距,可使用免棱镜或反射片,则无需加该参数。

3.根据权利要求1所述的一种数码图像对中的全站仪及其水平坐标测量方法,其特征在于:所述的已知点标志几何中心为圆形,R是圆形半径;或标记为等边三角形,R是三角形边长;或标记为正多边形,R是多边形边长。

4.根据权利要求1所述的一种数码图像对中的全站仪及其水平坐标测量方法,其特征在于:全站仪对中点A′在图片中位置的确定方法:先拍一张数码图像,再精确旋转180°00′

00″拍一张数码图像,通过数字图形软件识别两张数码图像重叠区域的中心点O,即为对中点A′在所拍图像中的位置。

5.根据权利要求1所述的一种数码图像对中的全站仪及其水平坐标测量方法,其特征在于:在使用全站仪进行测量之前,需要对全站仪进行校准:将全站仪的视准轴与横轴垂直度;将视准轴与导向光校准为同轴度;将全站仪的视准轴与图像像素坐标纵轴平行。

6.根据权利要求1-5其任一项所述的一种数码图像对中的全站仪及其水平坐标测量方法中的数码图像对中的全站仪:一种数码图像对中的全站仪,包括:对中部件,所述的对中部件为安装在照准部中轴线底部的CCD拍摄器(81);其特征在于:照准部的中轴线上安装有中转轴(8),中转轴(8)的内部装有CCD拍摄器(81);所述的中转轴(8)贯穿调平基座(6)和三角架面板(7),延伸至三角架面板(7)的下侧;CCD拍摄器(81)的底端延伸至中转轴(8)底部。

7.根据权利要求6所述的一种数码图像对中的全站仪,其特征在于:所述中转轴(8)的内部沿中轴线设有中空腔(82),在中空腔(82)内装有自动对焦的CCD拍摄器(81)。

8.根据权利要求7所述的一种数码图像对中的全站仪,其特征在于:所述CCD拍摄器(81)采用的自动对焦系统,自动对焦系统为主动与被动式混装系统。

9.根据权利要求6-8其任一项所述的一种数码图像对中的全站仪,其特征在于:所述CCD拍摄器(81)的底端采用凸透镜镜头(812),凸透镜镜头(812)突出至中转轴(8)的底部。

10.根据权利要求9所述的一种数码图像对中的全站仪,其特征在于:所述CCD拍摄器(81)包括与CCD拍摄器(81)信号连接的拍摄按键和显示屏(5)。