一種攝影測量標志的制作方法

本發明涉及一種攝影測量標志。

背景技術：

數字近景工業攝影測量，是通過在不同的位置和方向獲取同一物體的2幅以上的數字圖像，經圖像處理匹配等處理及相關數學計算后得到待測點精確的三維坐標，其具有非接觸、高精度、測量快速等顯著優點。

在攝影測量中，為了測量得到設備的位置，一般在設備上固定多個攝影測量標志。攝影測量標志的球心位置即代表了設備的位置。

攝影測量的一個優勢在于高精度。影響數字工業攝影測量精度有很多方面，比如高精度標志中心圖像的獲取與識別、高精度相機標定算法及標定裝置、高精度標志的設計與實現、光束法統一平差，等等。其中高精度攝影測量標志是影響其精度的一個關鍵技術。同時，攝影測量另一個比較大的優勢在于其測量方便快速，相對激光跟蹤儀等測量系統的逐點采集，攝影測量是面陣采集，對于相機視場內的點只需要在不同站位拍攝多張照片就可以獲取到點位坐標。

但是現有的攝影測量標志，其有效標志中心為一個平面反光片，相機只有在特定的某個小角度范圍內才能可視，因此，相機在不同站位、不同角度對測量標志進行測量時，需要人工將每個測量標志轉動，使其面向相機，這樣制約了測量的速度，不利于攝影測量優勢的發揮。

技術實現要素：

本發明的目的之一是提供一種攝影測量標志，其中在使用該攝影測量標志進行測量時，僅需要更少地轉動攝影測量標志或者甚至不需要轉動攝影測量標志。

本發明的一些實施例中，提供了一種攝影測量標志，該攝影測量標志包括：本體，本體的外表面的至少一部分是球面的一部分，該球面具有球心；至少兩個反射區域，該至少兩個反射區域形成在本體上，并且與球心之間具有預先確定的空間位置關系，使得當攝影測量標志置于一個空間中時，球心在該空間中的位置能夠根據該至少兩個反射區域在該空間中的位置以及該預先確定的空間位置關系計算獲得。

本發明的一些實施例中，該至少兩個反射區域為在本體上形成的具有已知形狀的平面，或者為設置在本體的外表面上的具有已知形狀和顏色的區域。

本發明的一些實施例中，該空間位置關系為反射區域與球心之間的距離、球心與反射區域上的特定點之間的連線與反射區域所成的角度、球心與反射區域上的特定點之間的距離和/或球心與反射區域上的多個特定點之間的連續之間的角度和/或距離。

本發明的一些實施例中，該至少兩個反射區域包括第一反射面和第二反射面，第一反射面為圓形并具有第一圓心，第一圓心與球心之間相距第一距離，第二反射面為圓形并具有第二圓心，第二圓心與球心之間相距第二距離。

本發明的一些實施例中，第一距離與第二距離相等，第一反射面垂直于所述第二反射面。

本發明的一些實施例中，該至少兩個反射區域還包括第三反射面，第三反射面為圓形并具有第三圓心，第三圓心與球心之間相距第三距離。

本發明的一些實施例中，第三反射面垂直于第一反射面和第二反射面，并且第一距離、第二距離和第三距離相等。

本發明的一些實施例中，該至少兩個反射區域還包括第四反射面，第四反射面為圓形并具有第四圓心，第四圓心與球心相距第四距離，第四反射面與第二反射面平行并與第一反射面和第三反射面垂直，第四距離與第一距離、第二距離和第三距離相等。

本發明的一些實施例中，該至少兩個反射區域還包括第五反射面，第五反射面為圓形并具有第五圓心，第五圓心與球心相距第五距離，第五反射面與第三反射面平行并與第一反射面、第二反射面以及第四反射面垂直，第五距離與第一距離、第二距離、第三距離和第四距離相等。

本發明的一些實施例中，第一反射面、第二反射面、第三反射面、第四反射面和第五反射面上分別形成識別標志。

本發明的實施例中的攝影測量標志，使得攝影測量相機在不同站位成像時，在較大的范圍內、甚至在360范圍內都可以對攝影測量標志進行精確測量，無需人工旋轉攝影測量標志，大大提高了效率。

附圖說明

圖1為本發明一個實施例的攝影測量標志的立體示意圖。

圖2為本發明一個實施例的攝影測量標志的俯視示意圖。

圖3為本發明一個實施例的攝影測量標志的側視示意圖。

具體實施方式

下面參考附圖對本發明的攝影測量標志進行詳細說明。

參考圖1至圖3，本發明的一些實施例中，一種攝影測量標志包括本體1。該本體1的整體輪廓為球形。即，本體1的外表面的至少一部分(例如，除了下文中所述的反射面之外的外表面，等等)是一個球面的一部分。該球面具有球心S。

本發明的一些實施例中，本體1可以由任何適合的材質制成。例如，一些實施例中，本體1可以由不銹鋼制成。

本體1上可以設有至少兩個反射區域，并且在制造該攝影測量標志時，使得該至少兩個反射區域與本體1的球心S之間具有預先確定的空間位置關系。這可以通過控制該攝影測量標志的制造過程實現，在此不再詳述。

由于對于攝影測量標志本身而言，該至少兩個反射區域與本體1的球心S之間的空間位置關系是已知的(即前述的預先確定的空間位置關系)，因此當將該攝影測量標志置于某個空間中時，球心S在該空間中的位置將能夠根據該至少兩個反射區域在該空間中的位置以及該預先確定的空間位置關系計算獲得。而該至少兩個反射區域在該空間中的位置可以通過對該攝影測量標志進行攝影后進行相應地處理獲得。因此，當將攝影測量標志置于該空間中后，對該攝影測量標志進行攝影測量獲得該至少兩個反射區域在該空間中的位置，然后通過該至少兩個反射區域在該空間中的位置以及前述的該至少兩個反射區域與球心S之間的預先確定的空間位置關系，即可反推計算獲得球心S在該空間中的位置。

本發明的實施例中，前述的至少兩個反射區域可以是任何形式的，只要其能夠被通過攝影測量識別出即可。例如，一些實施例中，該反射區域可以是在本體1上切削出的已知形狀(例如，圓形、三角形、多邊形或者其他規則的或者不規則的形狀)的平面。另一些實施例中，該反射區域可以是設置(例如，噴涂，等等)在本體1上的具有已知形狀(例如，圓點、帶方向的線條、箭頭等等)以及特定顏色(例如，紅色或者其他比較醒目的顏色，等等)的區域。下文以及附圖中，以反射區域為圓形反射面為實例進行了說明。但是，本發明不限于圓形反射面。

相應地，反射區域與球心之間的空間位置關系可以包含反射區域與球心之間的任何適合的空間位置關系，只要能夠使用該空間位置關系根據反射區域的位置反推計算出球心位置即可。例如，可以是反射區域與球心之間的距離、球心與反射區域上的特定點之間的連線與該反射區域所成的角度、球心與反射區域上的特定點之間的距離、球心與反射區域上的多個特定點之間的連續之間的角度和/或距離、和/或其他任何適合的空間位置關系。

下面以反射區域為圓形反射面為實例進行更進一步的詳細說明。

參考圖1至3，本發明的一些實施例中，本體1上可以設有第一反射面10。該第一反射面10為一個如前文所述的反射區域。即，前述的至少兩個反射區域可以包括第一反射面10。第一反射面10可以為圓形，并且具有第一圓心A。第一圓心A與球面的球心S相距第一距離，即，圖1中SA的長度為第一距離。

第一反射面10可以具有良好的反射性質(例如，可以是鏡面或者其他適合的反射表面)，能夠反射入射的光線。

本體1上還可以設有第二反射面20。該第二反射面20也為一個如前文所述的反射區域。即，前述的至少兩個反射區域還可以包括第二反射面20。第二反射面20可以為圓形，并且具有第二圓心B。第二圓心B與球面的球心S相距第二距離，即，圖1中的SB的長度為第二距離。第二反射面20垂直于第一反射面10，即，第二反射面20所在的平面垂直于第一反射面10所在的平面。

第二反射面20的直徑可以與第一反射面10的直徑相等。第二圓心B與球面的球心S之間的第二距離可以與第一圓心A與球面的球心S之間的第一距離相等。而且，第二圓心B與球面的球心S之間的連線(即，圖1中的SB)可以與第一圓心A與球面的球心S之間的連線(即，圖1中的SA)相互垂直。

第二反射面20可以具有良好的反射性質(例如，可以是鏡面或者其他適合的反射表面)，能夠反射入射的光線。

本體1上還可以設有第三反射面30。該第三反射面30也為一個如前文所述的反射區域。即，前述的至少兩個反射區域還可以包括第三反射面30。第三反射面30可以為圓形，并且具有第三圓心C。第三圓心C與球面的球心S相距第三距離，即，圖1中的SC的長度為第三距離。第三反射面30既垂直于第一反射面10，也垂直于第二反射面20，即，第三反射面30所在的平面與第二反射面20所在的平面以及第一反射面10所在的平面彼此相互垂直。

第三反射面30的直徑可以與第一反射面10的直徑和第二反射面20的直徑相等。第三圓心C與球面的球心S之間的第三距離可以與第二圓心B與球面的球心S之間的第二距離以及第一圓心A與球面的球心S之間的第一距離相等，即，前述的第三距離、第二距離和第一距離彼此相等。而且，第三圓心C與球面的球心S之間的連線(即，圖1中的SC)與第二圓心B與球面的球心S之間的連線(即，圖1中的SB)以及第一圓心A與球面的球心S之間的連線(即，圖1中的SA)相互垂直。也就是說，圖1中的SC、SB和SA兩兩相互垂直。

第三反射面30可以具有良好的反射性質(例如，可以是鏡面或者其他適合的反射表面)，能夠反射入射的光線。

前述的這些實施例中，攝影測量標志包括形成在球形本體1上的三個反射面：第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30。這三個反射面10、20和30均為圓形并且彼此兩兩相互垂直，其圓心與球形本體1的球心的距離相等，并且其圓心與球形本體1的球心的連線彼此兩兩相互垂直。這樣，當進行攝影測量時，在該第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30所面向的一定范圍內，可以同時拍攝到這三個反射面。由于三個反射面均為圓形，因此拍攝后可以精確地提取三個反射面的圓心，同時由于反射面的圓心與球形本體1的球心的相互關系一直，因此獲得三個反射面的圓心之后，即可方便地反推獲得球形本體1的球心位置，從而獲得良好的攝影測量結果。此外，在該第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30所面向的另外的一定范圍內，可能一次拍攝只能拍攝到這三個反射面中的一個或者兩個反射面。在這種情況下，可以改變拍攝位置進行多次拍攝，并將多次拍攝獲得的圖像數據融合，只要保證最終三個反射面都被拍攝到，即可通過融合后的圖像數據，按照與前述的類似的方法，解算出球形本體1的球心。

本發明的一些實施例中，為了使得在拍攝獲得的圖像中能夠區分出第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30，在該第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30上可以分別設有識別標志。該識別標志可以是任何適合的標志，只要能夠區分第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30即可。例如，一些實施例中，該識別標志可以是孔，通過孔的數量區分第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30，例如第一反射面10上的識別標志是1個孔，第二反射面20上的識別標志是2個孔，第三反射面30上的識別標志是3個孔，等等。在其他的實施例中，識別標志也可以是其他適合的形式。

本發明的一些實施例中，前述的第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30可以具有相同的直徑，這樣，更便于攝影測量過程中球心S的位置的計算。

需要注意的是，雖然圖1中用明顯的實心點標出了球心S、第一圓心A、第二圓心B和第三圓心C，但是本領域技術人員容易理解，這里的實心點僅僅是為了在圖中示意性地指示出球心、第一圓心、第二圓心和第三圓心的位置以便于理解本發明實施例的具體方案。在實際的攝影測量標志產品中，可以沒有這樣的實心點結構。

參考圖2，本發明的另一些實施例中，攝影測量標志的本體1上還可以設有第四反射面40(圖中未詳細示出，可參考前述的第一反射面10、第二反射面20和/或第三反射面30理解)。該第四反射面40也為一個如前文所述的反射區域。即，前述的至少兩個反射區域還可以包括第四反射面40。第四反射面40可以為圓形，并且具有第四圓心。第四圓心與球面的球心S相距第四距離。第四反射面40可以平行于第二反射面20并且垂直于第一反射面10和第三反射面30，即，第四反射面40所在的平面與第二反射面20所在的平面平行，并且與第一反射面10所在的平面以及第三反射面30所在的平面垂直。而且，第四圓心與球面的球心S之間的第四距離與第一圓心A與球心S之間的第一距離、第二圓心B與球心S之間的第二距離以及第三圓心C與球心S之間的第三距離相等。

可見，這些實施例中，第四反射面40與第二反射面20是關于球心S對稱的。

第四反射面40可以與前述的第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30類似地具有良好的反射性質(例如，可以是鏡面或者其他適合的反射表面)，能夠反射入射的光線。

這些實施例中，通過在本體1上進一步設置第四反射面40，使得在工作中能夠拍攝到該攝影測量標志的這四個反射面中的一個、兩個或者三個反射面的拍攝位置的范圍更大，從而更便于使用攝影測量標志進行攝影測量而不需要在該攝影測量過程中過多地調節該攝影測量標志的方位。

參考圖2和圖3，本發明的另一些實施例中，攝影測量標志的本體1上還可以設有第五反射面50。(圖中未詳細示出，可參考前述的第一反射面10、第二反射面20、第三反射面30和/或第四反射面40理解)。該第五反射面50也為一個如前文所述的反射區域。即，前述的至少兩個反射區域還可以包括第五反射面50。第五反射面50可以為圓形，并且具有第五圓心。第五圓心與球面的球心S相距第五距離。第五反射面50可以平行于第三反射面30并且垂直于第一反射面10、第二反射面20及第四反射面40，即，第五反射面50所在的平面與第三反射面30所在的平面平行，并且與第一反射面10所在的平面、第二反射面20所在的平面及第四反射面40所在的平面垂直。而且，第五圓心與球面的球心S之間的第五距離與第一圓心A與球心S之間的第一距離、第二圓心B與球心S之間的第二距離、第三圓心C與球心S之間的第三距離以及第四圓心與球心S之間的第四距離相等。

可見，這些實施例中，第五反射面50與第三反射面30是關于球心S對稱的。

第五反射面50可以與前述的第一反射面10、第二反射面20、第三反射面30和第四反射面40類似地具有良好的反射性質(例如，可以是鏡面或者其他適合的反射表面)，能夠反射入射的光線。

這些實施例中，通過在本體1上進一步設置第五反射面50，使得在工作中，在攝影測量標志周圍除了背向第一反射面10的方向(該方向通常是該攝影測量標志的附裝方向，即通過該方向的一側附裝到待測設備上)之外，360度范圍內的任何位置都能夠拍攝到該攝影測量標志的這五個反射面中的一個、兩個或者三個反射面，從而更便于使用攝影測量標志進行攝影測量，而不需要在該攝影測量過程中對該攝影測量標志的方位進行調節。

本發明的一些實施例中，前述的第四反射面40和/或第五反射面50上也可以分別設有識別標志，該識別標志可以與前文所述的第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30上的識別標志類似。例如，一些實施例中，第四反射面40上的識別標志是4個孔，第五反射面50上的識別標志是5個孔。當然，這些識別標志也可以是其他的形式，只要能夠區分第一反射面10、第二反射面20、第三反射面30、第四反射面40和第五反射面50即可。

一些實施例中，第四反射面40和第五反射面50可以具有與前述的第一反射面10、第二反射面20和第三反射面30相同的直徑，這樣，更便于攝影測量過程中球心S的位置的計算。

本發明的一些實施例中，前述的第一反射面10、第二反射面20、第三反射面30、第四反射面40和/或第五反射面50可以分別凸設在本體1上的相應的支撐平面11、21、31、41和51上(參考圖1至圖3)。另一些實施例中，第一反射面10、第二反射面20、第三反射面30、第四反射面40和/或第五反射面50也可以直接形成在本體1上而未凸設出(圖中未示出)。

本發明的實施例中的攝影測量標志，使得攝影測量相機在不同站位成像時，在較大的范圍內、甚至在360范圍內都可以對攝影測量標志進行精確測量，無需人工旋轉攝影測量標志，大大提高了效率。

以上應用了具體個例對本發明進行闡述，只是用于幫助理解本發明，并不用以限制本發明。對于本發明所屬技術領域的技術人員，依據本發明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。