用于确定几何空间中测量点的位置的过程和装置

摘要

三维空间中待测测量点M的位置的计算机化确定需要两个已知空间坐标的参考点PI和PII、具有图像采集传感器的数码摄像机及具有屏幕的计算机。数码摄像机被安置在参考点PI。在该位置中其可被旋转至两个不同的对齐位置PI*和PII*。在对齐位置的第一位置PI*处，屏幕示出（在其它信息中间）与其有一定距离的第二个参考点PII的描述PII’及通过图像的亮度轮廓的突然改变而标记的多个标记点（P1’、P2’、P3’、P4’、P5’、...）。在第二对齐位置PI**处，仅仅根据确定标准所选的某些标记点（P1”、P2”、P3”、...）与待测的测量点M一起示出。测量点M和参考点PI位于的几何空间中虚构光束的位置根据这些屏幕图像计算。测量点M的绝对空间坐标根据光束方向和距离值（PI至M的距离）计算。

主权项

一种使用一装置在具有笛卡尔x‑y‑z坐标系的三维空间D中确定测量点M的位置的计算机化过程，所述装置包括具有屏幕（B）的计算机（C），该计算机（C）连接有数码摄像机（K），其中该数码摄像机（K）具有镜头（O）、具有图像采集平面（BE）的图像传感器芯片、及光轴（A），所述图像采集平面（BE）由排布成网格状的可寻址像素（图像点位置）组成，所述光轴（A）穿过所述镜头（O）的中心（Z）并在点PZ处与所述图像采集平面（BE）垂直相交，其中所述计算机（C）的所述屏幕（B）用于描述所述数码摄像机（K）的所述图像并用于在所描述的图像中标记点，且其中所述数码摄像机（K）占据一设置位置，在该设置位置处所述数码摄像机（K）的光学中心（Z）与能够通过x‑y‑z坐标定义的参考点PI重合，且其中所述数码摄像机（K）能够绕着该参考点PI旋转至不同的对齐位置PI*、PI**，在所述对齐位置PI*、PI**的每一位置处所述数码摄像机（K）的光学坐标在三维空间中呈现不同的位置，其特征在于，具有以下处理步骤：在对齐位置PI*处，所述数码摄像机（K）与三维空间中能够通过x‑y‑z坐标定义的参考点PII对齐，如此使得所述屏幕图像BO中的PII的图像PII’距点PZ一距离d，其中通过PZ与PII’之间的水平和垂直距离分量dx和dy来确定在xy屏幕平面处PII’关于PZ的位置；针对所述数码摄像机（K）的所述对齐位置PI*的所述光轴（A）在三维空间中的位置的计算机化计算通过所述参考点PII和PI的x‑y‑z坐标及PZ与PII’之间的所述距离分量dx和dy完成；位于三维空间中的被称作虚构标记点（P1、P2、P3、P4、P5、...、Pn）的计算机化的标记和记录，其中在由所述数码摄像机（K）在对齐位置PI*采集的图像B1中的所述虚构标记点（P1、P2、P3、P4、P5、...、Pn）的描述（P1’、P2’、P3’、P4’、P5’、...、Pn’）通过所述图像的亮度轮廓的突然改变而被表征和标记；位于三维空间中的至少两个所述虚构标记点（P1、P2、P3、...）的计算机化的标记和记录，在由所述数码摄像机（K）在对齐位置PI**采集的图像B2中的至少两个所述虚构标记点（P1、P2、P3、...）的描述（P1”、P2”、P3”、...）具有与在由数码摄像机（K）在对齐位置PI*采集的图像B1中的这些点P1、P2、P3、...的描述P1’、P2’、P3’、...相同的相互角度相关偏差，由此所述屏幕上的点的角度相关位置与所述数码摄像机（K）的所述光轴A与穿过所述镜头（O）的所述中心（Z）及该点的虚构光束之间的角度有关，并且其中该角度由与对应于该点的笛卡尔坐标值的所述角度分量定义；对于每一个标记点（P1、P2、P3），所述每一个标记点（P1、P2、P3）的描述（P1’、P2’、P3’）出现在所述数码摄像机（K）在PI*位置对齐时的屏幕图像B1中，且所述每一个标记点（P1、P2、P3）的描述（P1”、P2”、P3”）出现在所述数码摄像机（K）在PI**位置对齐时的屏幕图像B2中，虚构光束穿过三维空间的路线通过屏幕图像B1中该虚构光束（所述测量点）关于所述点PZ的屏幕分量（d1x、d1y）及通过先前计算的针对所述数码摄像机（K）的所述对齐位置PI*的所述光轴（A）的“路线方向”来计算作为初始方向值，这样的标记点和所述参考点PI位于所述光轴（A）上；基于所述标记点P1的所述初始方向值和所述标记点P1的描述P1’和P1”之间的角度相关移位值进行针对所述数码摄像机（K）在所述对齐位置PI**的三维空间中所述光轴（A）的方向的计算机化计算；进行三维空间中所述测量点M的图像2中的描述M’关于PZ的水平（mh）和垂直（mv）坐标偏差的计算机化确定，并根据预先计算的所述数码摄像机（K）在所述对齐位置PI**的所述光轴（A）的位置及所述坐标偏移（mh和mv）进行三维空间中虚构光束的位置的计算，所述测量点M和所述参考点PI位于所述虚构光束上。