(57)【要約】      （修正有）【課題】対象反射体を見失った場合、対象反射体の再検出が迅速に行え、自動追尾に復帰する時間を短縮して測定作業の効率を向上させる。【解決手段】レーザ光線を照射し、支持体により支持されたターゲットからの反射光を受光する第１撮像部１１と、ターゲットを含む画像を取得する第２撮像部１２と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の視準方向を水平方向、鉛直方向に移動させる駆動部１５，１７と、画像処理を基に前記第１撮像部、前記第２撮像部をターゲットに向ける様前記駆動部を制御する制御演算部２２とを具備し、前記第１撮像部の画像の画像処理はターゲットからの光点を求める光点検出処理であり、前記第２撮像部の画像の画像処理は前記支持体の画像を基に設定したテンプレート画像との画像マッチングであり、前記制御演算部は前記光点検出処理、前記画像マッチングの何れか一方の結果に基づきターゲットの追尾を行う様前記駆動部を制御する。【選択図】図２
2010038901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線を照射し、支持体により支持されたターゲットからの反射光を受光する第１撮像部と、該第１撮像部より広い画角でターゲットを含む画像を取得する第２撮像部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の視準方向を水平方向、鉛直方向に移動させる駆動部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の撮像画像を画像処理する画像処理部と、前記第１撮像部による画像の画像処理及び前記第２撮像部による画像の画像処理を基に前記第１撮像部、前記第２撮像部をターゲットに向ける様前記駆動部を制御する制御演算部とを具備し、前記第１撮像部の画像の画像処理はターゲットからの光点を求める光点検出処理であり、前記第２撮像部の画像の画像処理は前記支持体の画像を基に設定したテンプレート画像との画像マッチングであり、前記制御演算部は前記光点検出処理、前記画像マッチングの何れか一方の結果に基づきターゲットの追尾を行う様前記駆動部を制御することを特徴とする測量装置。
【請求項２】
支持体に取付けられたターゲットである光源からの光を受光する第１撮像部と、該第１撮像部より広い画角でターゲットを含む画像を取得する第２撮像部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の視準方向を水平方向、鉛直方向に移動させる駆動部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の撮像画像を画像処理する画像処理部と、前記第１撮像部による画像の画像処理及び前記第２撮像部による画像の画像処理を基に前記第１撮像部、前記第２撮像部をターゲットに向ける様前記駆動部を制御する制御演算部とを具備し、前記第１撮像部の画像の画像処理はターゲットからの光点を求める光点検出処理であり、前記第２撮像部の画像の画像処理は前記支持体の画像を基に設定したテンプレート画像との画像マッチングであり、前記制御演算部は前記光点検出処理、前記画像マッチングの何れか一方の結果に基づきターゲットの追尾を行う様前記駆動部を制御することを特徴とする測量装置。
【請求項３】
前記制御演算部は、前記光点検出処理、前記画像マッチングの内、前記光点検出処理が得られる場合は、該光点検出処理の結果に基づき追尾制御を行う請求項１又は請求項２の測量装置。
【請求項４】
前記制御演算部は、前記光点検出処理、前記画像マッチングの内、前記光点検出処理が得られず、前記画像マッチングの結果が得られる場合は、該画像マッチングの結果に基づき追尾制御を行う請求項１又は請求項２の測量装置。
【請求項５】
前記テンプレート画像は、前記第２撮像部が取得した画像から前記支持体のオブジェクト画像を抽出し、更に該オブジェクト画像の特徴点を抽出し、少なくとも特徴点を複数含む様に設定された前記オブジェクト画像の一部である請求項１又は請求項２の測量装置。
【請求項６】
前記テンプレート画像は、測距距離の変化に対応して更新される請求項５の測量装置。
【請求項７】
前記制御演算部は、前記光点検出処理、前記画像マッチングのいずれの結果も得られない場合は、前記駆動部を停止させ、前記第２撮像部により静止画像を取得し、該静止画像の全範囲と前記テンプレート画像との画像マッチングを行う様制御し、該画像マッチングの結果に基づき画像上からターゲットの位置を求める請求項１又は請求項２の測量装置。
【請求項８】
前記制御演算部は、前記画像マッチングにより複数の候補点が検出された場合、該候補点からターゲットからの光点が得られるかどうかを判断し、光点が得られた物をターゲット位置であると判断する請求項７の測量装置。
【請求項９】
前記第２撮像部は、低倍率撮像と高倍率撮像が可能であり、測距距離に応じて低倍率撮像と高倍率撮像の選択が行われる請求項１又は請求項２又は請求項５の測量装置。
【請求項１０】
前記制御演算部は、前記画像マッチングに基づき追尾を行うと共に前記画像マッチングに基づきターゲットを検出し、光点検出による追尾に復帰させる請求項１又は請求項２の測量装置。
【請求項１１】
レーザ光線を照射し、ターゲットからの光点を検出する光点検出工程と、ターゲット及びターゲットを支持する支持体を撮像する工程と、撮像した画像に基づく画像マッチングにより前記支持体を検出する画像マッチング工程とを並行して実行し、前記光点検出工程の検出結果に基づき追尾を行うと共に、前記光点検出工程での検出結果が得られない場合に、前記画像マッチング工程に基づき追尾を行うことを特徴とする自動追尾方法。
【請求項１２】
前記画像マッチング工程に基づき追尾を行うと共に前記画像マッチングに基づきターゲットを検出し、光点検出による追尾に復帰させる請求項１１の自動追尾方法。
【請求項１３】
前記光点検出工程は、レーザ光線を照射し、ターゲットからの反射光を検出する請求項１１の自動追尾方法。
【請求項１４】
前記光点検出工程は、前記ターゲットが光源であり、光源から発せられる光を検出する請求項１１の自動追尾方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測量装置、特に追尾機能を有する測量装置及び該測量装置による自動追尾方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より距離測定、水平角、鉛直角の測定を行う測量装置として、追尾機能を有する測量装置があり、斯かる測量装置では、該測量装置が具備する視準望遠鏡によりコーナキューブ等の対象反射体（ターゲット）を視準し、視準望遠鏡から追尾光を射出し、前記ターゲットからの反射光を受光検出する様になっており、ターゲットが移動した場合には、ターゲットからの反射光の受光位置と視準中心とのずれを検出し、ずれに基づき、視準方向を修正し、ターゲットを自動的に追尾する様になっている。
【０００３】
通常、追尾機能を有する測量装置では測量装置側は無人で、ターゲットは測量作業者によって支持され、或はターゲットがブルドーザ等の建設機械に取付けられ、作業の進行に対応してターゲットが移動し、移動するターゲットを測量装置が追尾している。
【０００４】
ところが、ターゲットの移動速度が測量装置の追従速度を超え、視準望遠鏡の視野からターゲットが外れてしまった場合、窓ガラス等の反射物体からの反射光が測量装置に入射した場合、ターゲットがすれ違い、２以上のターゲットからの反射光が前記測量装置に入射した場合、或は自動車等がターゲットの前を通過し、反射光を遮った場合等では、測量装置がターゲットを見失い、或は誤認識し、追尾を行うことができず、自動追尾が中断することがある。
【０００５】
これは、一般的な視準望遠鏡では、画角（視野角）が約１°と小さい為であり、自動追尾の為の反射光の検出範囲が小さいことに起因している。
【０００６】
追尾が中断すると、測量装置はターゲットを探索（サーチ）する動作を開始するが、探索動作は追尾光を射出した状態で視準望遠鏡を上下方向、左右方向に所定範囲回転させることで走査し、ターゲットを検出する。
【０００７】
前記視準望遠鏡の画角（視野角）は約１°と小さく、ターゲットを再検出するには、走査ピッチを細かくし、走査回数を多くする必要がある。この為、追尾が中断した場合には、再度ターゲットを検出し、追尾が開始できる様になるには多大な時間を要していた。更に、障害物による光路の遮断が頻繁に生じる作業環境では、測定の作業効率が著しく低下するという問題があった。
【０００８】
又、ターゲットが望遠鏡の視野から大きく外れた場合等では、ターゲットを再検出できず、測量作動自体が停止することもある。
【０００９】
尚、追尾機能を有する測量装置としては、特許文献１、特許文献２、特許文献３に示されるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−１９８３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は斯かる実情に鑑み、追尾機能を有する測量装置に於いて、対象反射体を見失った場合、対象反射体の再検出が迅速に行え、自動追尾に復帰する時間を短縮して測定作業の効率を向上させるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、レーザ光線を照射し、支持体により支持されたターゲットからの反射光を受光する第１撮像部と、該第１撮像部より広い画角でターゲットを含む画像を取得する第２撮像部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の視準方向を水平方向、鉛直方向に移動させる駆動部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の撮像画像を画像処理する画像処理部と、前記第１撮像部による画像の画像処理及び前記第２撮像部による画像の画像処理を基に前記該第１撮像部、前記第２撮像部をターゲットに向ける様前記駆動部を制御する制御演算部とを具備し、前記第１撮像部の画像の画像処理はターゲットからの光点を求める光点検出処理であり、前記第２撮像部の画像の画像処理は前記支持体の画像を基に設定したテンプレート画像との画像マッチングであり、前記制御演算部は前記光点検出処理、前記画像マッチングの何れか一方の結果に基づきターゲットの追尾を行う様前記駆動部を制御する測量装置に係るものである。
【００１３】
又本発明は、支持体に取付けられたターゲットである光源からの光を受光する第１撮像部と、該第１撮像部より広い画角でターゲットを含む画像を取得する第２撮像部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の視準方向を水平方向、鉛直方向に移動させる駆動部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の撮像画像を画像処理する画像処理部と、前記第１撮像部による画像の画像処理及び前記第２撮像部による画像の画像処理を基に前記第１撮像部、前記第２撮像部をターゲットに向ける様前記駆動部を制御する制御演算部とを具備し、前記第１撮像部の画像の画像処理はターゲットからの光点を求める光点検出処理であり、前記第２撮像部の画像の画像処理は前記支持体の画像を基に設定したテンプレート画像との画像マッチングであり、前記制御演算部は前記光点検出処理、前記画像マッチングの何れか一方の結果に基づきターゲットの追尾を行う様前記駆動部を制御する測量装置に係るものである。
【００１４】
又本発明は、前記制御演算部は、前記光点検出処理、前記画像マッチングの内、前記光点検出処理が得られる場合は、該光点検出処理の結果に基づき追尾制御を行う測量装置に係り、又前記制御演算部は、前記光点検出処理、前記画像マッチングの内、前記光点検出処理が得られず、前記画像マッチングの結果が得られる場合は、該画像マッチングの結果に基づき追尾制御を行う測量装置に係り、又前記テンプレート画像は、前記第２撮像部が取得した画像から前記支持体のオブジェクト画像を抽出し、更に該オブジェクト画像の特徴点を抽出し、少なくとも該特徴点を複数含む様に設定された前記オブジェクト画像の一部である測量装置に係り、又前記テンプレート画像は、測距距離の変化に対応して更新される測量装置に係り、又前記制御演算部は、前記光点検出処理、前記画像マッチングのいずれの結果も得られない場合は、前記駆動部を停止させ、前記第２撮像部により静止画像を取得し、該静止画像の全範囲と前記テンプレート画像との画像マッチングを行う様制御し、該画像マッチングの結果に基づき画像上からターゲットの位置を求める測量装置に係り、又前記制御演算部は、前記画像マッチングにより複数の候補点が検出された場合、該候補点からターゲットからの光点が得られるかどうかを判断し、光点が得られた物をターゲット位置であると判断する測量装置に係り、又前記第２撮像部は、低倍率撮像部と高倍率撮像部とを有し、測距距離に応じて低倍率撮像部と高倍率撮像部の選択が行われる測量装置に係り、更に又前記制御演算部は、前記画像マッチングに基づき追尾を行うと共に前記画像マッチングに基づきターゲットを検出し、光点検出による追尾に復帰させる測量装置に係るものである。
【００１５】
又本発明は、レーザ光線を照射し、ターゲットからの光点を検出する光点検出工程と、ターゲット及びターゲットを支持する支持体を撮像する工程と、撮像した画像に基づく画像マッチングにより前記支持体を検出する画像マッチング工程とを並行して実行し、前記光点検出工程の検出結果に基づき追尾を行うと共に、前記光点検出工程での検出結果が得られない場合に、前記画像マッチング工程に基づき追尾を行う自動追尾方法に係り、又前記画像マッチング工程に基づき追尾を行うと共に前記画像マッチングに基づきターゲットを検出し、光点検出による追尾に復帰させる自動追尾方法に係り、又前記光点検出工程は、レーザ光線を照射し、ターゲットからの反射光を検出する自動追尾方法に係り、又前記光点検出工程は、前記ターゲットが光源であり、光源から発せられる光を検出する自動追尾方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、レーザ光線を照射し、支持体により支持されたターゲットからの反射光を受光する第１撮像部と、該第１撮像部より広い画角でターゲットを含む画像を取得する第２撮像部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の視準方向を水平方向、鉛直方向に移動させる駆動部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の撮像画像を画像処理する画像処理部と、前記第１撮像部による画像の画像処理及び前記第２撮像部による画像の画像処理を基に前記第１撮像部、前記第２撮像部をターゲットに向ける様前記駆動部を制御する制御演算部とを具備し、前記第１撮像部の画像の画像処理はターゲットからの光点を求める光点検出処理であり、前記第２撮像部の画像の画像処理は前記支持体の画像を基に設定したテンプレート画像との画像マッチングであり、前記制御演算部は前記光点検出処理、前記画像マッチングの何れか一方の結果に基づきターゲットの追尾を行う様前記駆動部を制御するので、ターゲットからの光点に基づく追尾が不能になった場合も、追尾が中断することがなく、追尾の再設定等の面倒な作業が省略できる。
【００１７】
又本発明によれば、支持体に取付けられたターゲットである光源からの光を受光する第１撮像部と、該第１撮像部より広い画角でターゲットを含む画像を取得する第２撮像部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の視準方向を水平方向、鉛直方向に移動させる駆動部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部の撮像画像を画像処理する画像処理部と、前記第１撮像部による画像の画像処理及び前記第２撮像部による画像の画像処理を基に前記第１撮像部、前記第２撮像部をターゲットに向ける様前記駆動部を制御する制御演算部とを具備し、前記第１撮像部の画像の画像処理はターゲットからの光点を求める光点検出処理であり、前記第２撮像部の画像の画像処理は前記支持体の画像を基に設定したテンプレート画像との画像マッチングであり、前記制御演算部は前記光点検出処理、前記画像マッチングの何れか一方の結果に基づきターゲットの追尾を行う様前記駆動部を制御するので、ターゲットからの光点に基づく追尾が不能になった場合も、追尾が中断することがなく、追尾の再設定等の面倒な作業が省略できる。
【００１８】
又本発明によれば、前記制御演算部は、前記光点検出処理、前記画像マッチングの内、前記光点検出処理が得られる場合は、該光点検出処理の結果に基づき追尾制御を行い、前記光点検出処理、前記画像マッチングの内、前記光点検出処理が得られず、前記画像マッチングの結果が得られる場合は、該画像マッチングの結果に基づき追尾制御を行うので、ターゲットからの光点に基づく追尾が不能になった場合も、追尾が中断することがなく、追尾の再設定等の面倒な作業が省略できる。
【００１９】
又本発明によれば、前記テンプレート画像は、前記第２撮像部が取得した画像から前記支持体のオブジェクト画像を抽出し、更に該オブジェクト画像の特徴点を抽出し、少なくとも該特徴点を複数含む様に設定された前記オブジェクト画像の一部であるので、マッチング範囲が小さくなり、データ処理の負担が小さく、リアルタイムで実行可能であり、又特徴点を少なくとも複数含むのでマッチング処理の精度が向上する。
【００２０】
又本発明によれば、前記テンプレート画像は、測距距離の変化に対応して更新されるので、画像マッチングが測定状況の変化に追従して、精度よく実行される。
【００２１】
又本発明によれば、前記制御演算部は、前記光点検出処理、前記画像マッチングのいずれの結果も得られない場合は、前記駆動部を停止させ、前記第２撮像部により静止画像を取得し、該静止画像の全範囲と前記テンプレート画像との画像マッチングを行う様制御し、該画像マッチングの結果に基づき画像上からターゲットの位置を求めるので、追尾不能になった場合も、広範囲でのターゲット探索が実行でき、迅速な追尾作動に復帰することができる。
【００２２】
又本発明によれば、前記制御演算部は、前記画像マッチングにより複数の候補点が検出された場合、該候補点からターゲットからの光点が得られるかどうかを判断し、光点が得られた物をターゲット位置であると判断するので、ターゲット検出の精度が向上する。
【００２３】
又本発明によれば、前記第２撮像部は、低倍率撮像部と高倍率撮像部とを有し、測距距離に応じて低倍率撮像部と高倍率撮像部の選択が行われるので、近距離から遠距離迄適正なオブジェクト画像の取得が可能であると共に、適正な条件での画像トラッキングが可能となる。
【００２４】
又本発明によれば、前記制御演算部は、前記画像マッチングに基づき追尾を行うと共に前記画像マッチングに基づきターゲットを検出し、光点検出による追尾に復帰させるので、ターゲットのサーチ範囲が少なくてすみ、迅速に追尾に復帰できる。
【００２５】
又本発明によれば、レーザ光線を照射し、ターゲットからの光点を検出する光点検出工程と、ターゲット及びターゲットを支持する支持体を撮像する工程と、撮像した画像に基づく画像マッチングにより前記支持体を検出する画像マッチング工程とを並行して実行し、前記光点検出工程の検出結果に基づき追尾を行うと共に、前記光点検出工程での検出結果が得られない場合に、前記画像マッチング工程に基づき追尾を行うので、ターゲットからの光点に基づく追尾が不能になった場合も、追尾が中断することがなく、追尾の再設定等の面倒な作業が省略できる。
【００２６】
又本発明によれば、前記画像マッチング工程に基づき追尾を行うと共に前記画像マッチングに基づきターゲットを検出し、光点検出による追尾に復帰させるので、ターゲットに基づく測量が途絶えることなく、又効率よく実行できる等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明が実施される測量装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る測量装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に於けるトラッキングについての説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に於ける作動を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に於けるレーザトラッキングのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に於ける画像トラッキングのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００２９】
図１、図２は本発明が実施される測量装置１を示している。尚、用いられる測量装置１は、例えばトータルステーションであり、測定点についてパルスレーザ光線を照射し、測定点からのパルス反射光を受光して、各パルス毎に測距を行い、測距結果を平均化して高精度の距離測定を行うものである。
【００３０】
図１に示される様に、測量装置１は主に、図示しない三脚に取付けられる整準部２、該整準部２に設けられた基盤部３、該基盤部３に鉛直軸心を中心に回転可能に設けられた托架部４、該托架部４に水平軸心を中心に回転可能に設けられた望遠鏡部５から構成されている。
【００３１】
前記托架部４は表示部６、操作入力部７を具備し、前記望遠鏡部５は、測定対象物を視準する第１望遠鏡８と該第１望遠鏡８の光学系を通して視準方向の画像を取得する第１撮像部１１（後述）と第３撮像部１３とを有している。
【００３２】
又前記望遠鏡部５は、前記第１望遠鏡８より低倍率で広範囲な視野を有する第２望遠鏡９を具備し、前記第２望遠鏡９の光学系を介して視準方向、或は略視準方向の広角画像を取得可能であり、広角画像を取得する第２撮像部１２（後述）を具備している。
【００３３】
尚、前記第１望遠鏡８の画角は、例えば１゜であり、前記第２望遠鏡９の画角は、例えば１５゜〜３０゜である。又、前記第１望遠鏡８と前記第２望遠鏡９とは光軸が異なっているが、両光軸間の距離は既知であり前記第２望遠鏡９と前記第１望遠鏡８間の視準方向のずれは演算により修正が可能である。
【００３４】
前記第３撮像部１３は、前記第１望遠鏡８を透して測定対象物（ターゲット）像を取得するものであり、前記第１望遠鏡８の光軸（視準光軸）を中心とした所要範囲を撮像可能となっている。前記第１撮像部１１は前記第１望遠鏡８の光路を分割した光路上に設けられ、該第１望遠鏡８の画角と同等の範囲、例えば画角１゜の範囲を撮像可能となっている。又、前記第１撮像部１１が取得した画像に基づき追尾が行われる。
【００３５】
前記第２撮像部１２、前記第３撮像部１３はターゲット及びターゲットを支持する物体、或は人を含む広範囲を撮像する。
【００３６】
前記第１撮像部１１、前記第２撮像部１２、前記第３撮像部１３には撮像画像をデジタル画像信号として出力する、例えばデジタルカメラが用いられ、前記第１撮像部１１、前記第２撮像部１２、前記第３撮像部１３が有する受光素子は、例えば画素の集合体であるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等であり、受光する画素の位置が特定でき、又受光する画素の位置から画角が求められる様になっている。尚、前記第２撮像部１２、前記第３撮像部１３で撮像する画像は、カラー画像であることが好ましい。
【００３７】
図２により、前記測量装置１の基本構成について説明する。
【００３８】
前記望遠鏡部５は、前記第１望遠鏡８の光学系を共有する測距部１４を内蔵し、該測距部１４は測距光を射出すると共に測定対象物からの反射光を受光して測定対象物迄の光波距離測定を行う。
【００３９】
尚、前記測距部１４は、測定対象物がプリズムであった場合はプリズム測定方式、プリズムでない場合はノンプリズム測定方式の切換えが可能となっている。
【００４０】
前記托架部４には、該托架部４を水平方向に回転させる為の水平駆動部１５が設けられると共に前記托架部４の前記基盤部３に対する水平回転角を検出し、視準方向の水平角を検出する水平測角部１６が設けられる。又前記托架部４には、水平軸心を中心に前記望遠鏡部５を回転する鉛直駆動部１７が設けられると共に前記望遠鏡部５の鉛直角を検出し、視準方向の鉛直角を測角する鉛直測角部１８が設けられる。
【００４１】
前記托架部４には制御装置２１が内蔵され、該制御装置２１は、前記水平駆動部１５、前記鉛直駆動部１７の駆動を制御して前記托架部４、前記望遠鏡部５を回転して該望遠鏡部５を所定の方向に向け、又所定の範囲を走査し、前記第１望遠鏡８、前記第２望遠鏡９の切換え及び前記第１撮像部１１、前記第２撮像部１２、前記第３撮像部１３の切換えを制御して、所要の倍率の画像を取得し、更に前記測距部１４を制御して所定の測定点の測距を行う。
【００４２】
前記制御装置２１は、制御演算部２２、記憶部２３、画像処理部２４、撮像選択部２５、画像記憶部２６、テンプレート設定部２７、マッチング処理部２８、前記表示部６、前記操作入力部７等から構成されている。
【００４３】
前記記憶部２３には測定に必要な計算プログラム、或は後述する第１の画像処理を行う為の画像処理プログラム、処理された画像から測定点（ミラーからの反射光を受光した点）を選択し、選択された測定点（ターゲット）について測距を実行し、又測定点を追尾するシーケンスプログラム、測定を開始する際にターゲットを探索し、又ターゲットを見失った場合にターゲットを探索する為のサーチプログラムが格納されている。
【００４４】
更に、前記画像処理プログラムは、後述する第２の画像処理を行い、処理された画像から測定対象物（オブジェクト）を抽出し、更に抽出した画像の特徴部分を選択してテンプレートとして設定する。又、テンプレートに基づき測定対象物を探索する為のサーチプログラム、又測定対象物をオブジェクトとして認識した場合は、ノンプリズム測定方式による測距を実行するプログラム等のプログラムが格納されている。
【００４５】
又、前記制御演算部２２には前記測距部１４、前記水平測角部１６、前記鉛直測角部１８からの測定結果が入力され、距離測定、鉛直角、水平角の測定が行われ、測定結果は前記制御演算部２２を介して前記記憶部２３に格納されると共に前記表示部６に表示される様になっている。
【００４６】
前記撮像選択部２５により選択された前記第１撮像部１１、前記第２撮像部１２、前記第３撮像部１３が撮像した画像は、前記画像記憶部２６に格納され、又適宜前記表示部６に表示される。
【００４７】
前記画像処理部２４は、前記画像記憶部２６に格納された画像、例えば前記第１撮像部１１で取得した画像（即ち追尾用に取得した画像）より、受光した反射光（光点）を検出すると共に反射光の重心位置（受光素子上の画素の位置）からターゲットの位置、即ち前記第１望遠鏡８の視準方向の水平角、鉛直角を求める。
【００４８】
又、前記画像処理部２４は、前記第２撮像部１２、前記第３撮像部１３で取得した画像より、ターゲットを支持する物を測定対象物（オブジェクト）として抽出し、更にオブジェクトについてエッジ処理する等の画像処理で、特徴点を抽出する。
【００４９】
前記テンプレート設定部２７は、前記オブジェクトの範囲内で特徴点を少なくとも複数含む様にテンプレートを設定する。
【００５０】
前記マッチング処理部２８は、前記テンプレート設定部２７で設定したテンプレートと前記第２撮像部１２、又は前記第３撮像部１３で撮像した動画像との画像マッチングを行い、画像トラッキングを行う。
【００５１】
図３を参照し、以下に本発明に於けるターゲット探索、追尾（トラッキング）について説明する。ターゲット３１はコーナキューブ等のプリズムであり、又ターゲットはブルドーザ或は作業員等の移動体に支持されている。以下の説明では、移動体がブルドーザ３０である場合を説明する。
【００５２】
本発明では、前記第１望遠鏡８より追尾光（レーザ光線）を測距光と同じ光軸上に射出し、前記ターゲット３１で反射されたレーザ光線を受光してトラッキングを行うレーザトラッキングと前記第２望遠鏡９を介し、前記第２撮像部１２、前記第３撮像部１３で撮像した画像を基に画像マッチングによりトラッキングを行う画像トラッキングとを並行して行う。
【００５３】
レーザトラッキングに使用される前記第１望遠鏡８の画角は１°と小さく、前記第１撮像部１１が撮像する範囲は前記第１望遠鏡８の光軸を中心とした所定範囲に限られている。又前記第２望遠鏡９の視野角は、前記第１望遠鏡８より大きく、画角１５゜となっている。従って、前記第２撮像部１２により撮像した画像の画角は１５゜であり、前記第３撮像部１３により撮像した画像の画角は１゜となっている。画像トラッキングで、前記第２撮像部１２の撮像画像が使用されるか、前記第３撮像部１３による画像が使用されるかは、測定対象物迄の距離により決定される。
【００５４】
図３中、３２はレーザトラッキング用の第１撮像部画像、３３は画像トラッキング用の第２撮像部、第３撮像部の画像を示している。又、３４は測定対象物をオブジェクトとして抽出したオブジェクト画像であり、又該オブジェクト画像３４を画像処理して特徴点３５を抽出し、更に前記オブジェクト画像３４中、前記特徴点３５を多く含む部分をテンプレート画像３６として設定する。該テンプレート画像３６の大きさは、例えば２０×２０画素の大きさである。
【００５５】
レーザトラッキングと画像トラッキングとは並行して行われるが、通常のトラッキングはレーザトラッキングによって得られた結果に基づき行われ、レーザトラッキング中にレーザトラッキングの探索範囲、例えば光点３７が前記第１撮像部１１で撮像し得る範囲、即ち前記第１撮像部画像３２から外れ、ターゲットを見失った場合、或は複数の光点を受光し、レーザトラッキング不能となった場合、広画角の前記第２望遠鏡９による画像トラッキングに移行する。
【００５６】
画像トラッキングが実行されると、画像中のターゲットを検出して、再びレーザトラッキングに復帰させる。
【００５７】
図４は、本発明に於けるトラッキングの流れを示すものであり、レーザトラッキングと画像トラッキングを並行して実行している。
【００５８】
先ず、レーザトラッキングについて図５に於いて説明する。
【００５９】
レーザ光線を前記第１望遠鏡８を通して照射し（ＳＴＥＰ：３１）、ターゲットで反射された反射レーザ光線を前記第１望遠鏡８を介して受光し（ＳＴＥＰ：３２）、前記第１撮像部１１で撮像して画像を取得する（ＳＴＥＰ：３２）。取得した画像を２値化処理し、レーザ光線の光点を検出し（ＳＴＥＰ：３３）、前記第１撮像部１１に於ける受光素子中の光点３７の重心位置を検出する（ＳＴＥＰ：３４）。
【００６０】
該光点３７の重心位置に対応する受光素子の画素位置から前記第１撮像部１１に於ける画角が求められ、更に前記水平測角部１６、前記鉛直測角部１８で検出された水平角、鉛直角からターゲットの水平角、鉛直角が計算され（ＳＴＥＰ：３５）、計算結果に基づき前記水平駆動部１５、前記鉛直駆動部１７が駆動制御される（ＳＴＥＰ：３６）。又、レーザトラッキングと同時に測距が実行される。
【００６１】
次に、画像トラッキングについて図６に於いて説明する。
【００６２】
トラッキングを開始する場合、前記第１望遠鏡８によりターゲットを視準し、測距を行う（ＳＴＥＰ：４１）。
【００６３】
測距の結果に基づき、画像トラッキングに使用する撮像倍率を設定する。即ち、広角の前記第２撮像部１２を使用するか、望遠の前記第３撮像部１３を使用するかを選択する。測距距離が小さい場合は、広角の前記第２撮像部１２を使用し、測距距離が大きい場合は、望遠の前記第３撮像部１３を使用する。
【００６４】
倍率の設定が完了すると、視準方向の静止画像を取得し、静止画像からオブジェクトを選択してオブジェクト画像３４を抽出する。該オブジェクト画像３４を画像処理して特徴点３５を抽出し、複数の特徴点を含む様にテンプレート画像３６を設定する（以上、図３参照）（ＳＴＥＰ：４２）。
【００６５】
画像トラッキングが開始され、例えば前記第３撮像部１３により画像が取得され（ＳＴＥＰ：４３）、取得された画像と前記テンプレート画像３６との画像マッチングが行われる。画像マッチングの手法としては、ＳＳＤＡ法（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）中、正規化相互相関法、最小２乗マッチング法等が用いられる。上記した様に、前記テンプレート画像３６の大きさは２０×２０画素の大きさであるので、マッチング時のデータ処理が迅速（リアルタイム）に行え、又特徴点を多く含むので、マッチング精度が向上する（ＳＴＥＰ：４４）。
【００６６】
マッチングが完了すると、画像上から前記テンプレート画像３６の中心位置の画角（水平角、鉛直角）が求められる（ＳＴＥＰ：４５）。
【００６７】
前記オブジェクト画像３４と前記テンプレート画像３６との関係、前記オブジェクト画像３４中のターゲット３１の位置は画像上から演算できるので、前記テンプレート画像３６の中心位置が求められると、前記第１望遠鏡８の視準方向の決定、或は修正が行える。
【００６８】
前記テンプレート画像３６の中心の水平角、鉛直角の計算結果に基づき、前記水平駆動部１５、前記鉛直駆動部１７が駆動制御される（ＳＴＥＰ：４６）。
【００６９】
ＳＴＥＰ：４１に戻り、測距データのチェックが行われる。測定距離によりオブジェクトの大きさが変化するので、前記テンプレート画像３６が画像マッチングに適した大きさかどうかがチェックされ、画像マッチングに適さない大きさと判断された場合には、前記テンプレート画像３６の更新が行われる。
【００７０】
而して、前記テンプレート画像３６に基づく、画像マッチングとテンプレート画像３６の更新が繰返され、画像トラッキングが実行される。
【００７１】
トラッキングの全体の流れについて、図４により説明する。
【００７２】
トラッキングが開始されると、レーザトラッキング、画像トラッキングが並行して実施される（ＳＴＥＰ：０１，ＳＴＥＰ：２１）。
【００７３】
レーザトラッキング、画像トラッキングの両方が成功すると、レーザトラッキングの結果が優先され、レーザトラッキングの結果を基に前記測量装置１が制御され、前記水平駆動部１５、前記鉛直駆動部１７が駆動される（通常のトラッキング）。尚、前記測距部１４による測距は連続して実行されている。
【００７４】
又、画像トラッキングが成功しなかった場合は、テンプレート画像３６が適正でないと判断され、前記測距部１４による測距結果を基に倍率が調整され、前記テンプレート画像３６の再設定が行われる（ＳＴＥＰ：２３）。尚、ターゲット３１からの反射光が受光できない状態では、例えば、該ターゲット３１からの反射光が遮られている、或は複数の光点が受光されている等の状態では、ノンプリズム測定で前記ブルドーザ３０迄の距離測定が実施される。
【００７５】
画像トラッキングが不成功の場合でも、レーザトラッキングが成功した場合は、通常のトラッキングが継続して実行される（ＳＴＥＰ：０３，ＳＴＥＰ：１０）。
【００７６】
レーザトラッキングが不成功で、画像トラッキングが成功した場合は、画像トラッキングの結果を基に前記測量装置１が駆動され、視準方向が前記ターゲット３１に向けられる（ＳＴＥＰ：１０）。前記第１撮像部１１による画像が取得でき、レーザトラッキングが可能になると、再びレーザトラッキング、画像トラッキングが並行して実行され、レーザトラッキングの結果を基に前記測量装置１が制御され、測距が実行される。
【００７７】
レーザトラッキング、画像トラッキングの両方が不成功である場合は、前記測量装置１のトラッキングが停止され、前記第２望遠鏡９を介して前記第２撮像部１２による静止画像が取得される。或は前記第１望遠鏡８を介して前記第３撮像部１３による静止画像が取得される（ＳＴＥＰ：０４）。前記第２撮像部１２、前記第３撮像部１３のいずれによる静止画像が取得されるかについては、トラッキング不成功となる直前の測距結果による。
【００７８】
取得された、画像について画像マッチングが実行される。画像マッチングにより、候補点を抽出する（ＳＴＥＰ：０６）。候補点が複数箇所存在する場合、各候補点について前記第１撮像部１１により画像を取得し、前記ターゲット３１からの反射光が検出できるかどうか、レーザトラッキング可能かどうかが判断される（ＳＴＥＰ：０７）。
【００７９】
レーザトラッキングが可能であると判断されると、画像マッチングしたものが測定対象物（オブジェクト）であると判断され、又前記ターゲット３１を検出できる（ＳＴＥＰ：０８）。
【００８０】
該ターゲット３１を検出すると、レーザトラッキングが再開される。
【００８１】
複数の候補点について、全て前記ターゲット３１を検出できなかった場合は、探索不能と判断して前記測量装置１の駆動を停止する（ＳＴＥＰ：０９）。
【００８２】
尚、上記実施の形態では、高倍率の画像を取得する前記第３撮像部１３を測距光学系と共通の前記第１望遠鏡８に設けたが、前記第２望遠鏡９に倍率切換え機構を設け、該第２望遠鏡９に前記第２撮像部１２、前記第３撮像部１３を設ける様にしてもよい。又、測距距離が大きく変化しない場合は、前記第２撮像部１２、前記第３撮像部１３の一方、例えば前記第２撮像部１２を省略してもよい。
【００８３】
又、ターゲットとして発光する光点を利用することができる。この場合、移動体に所定波長の光を発光する発光体（光源）を設け、この光源からの光を本実施例に於ける撮像部（第１、第２、第３撮像部のいずれか又は全て）により検出することにより、レーザトラッキングと同様にターゲットをトラッキングすることができる。
これにより、本実施例に於ける測量装置に於いて、テンプレートマッチングによる画像マッチングと、移動体の支持体に設けた光源からの光を撮像部によって検出することによりターゲットのトラッキングを行い、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
更に、第２撮像部に変倍光学系を設け、距離に応じて倍率を変更する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１              測量装置
５              望遠鏡部
８              第１望遠鏡
９              第２望遠鏡
１１            第１撮像部
１２            第２撮像部
１３            第３撮像部
１４            測距部
１５            水平駆動部
１６            水平測角部
１７            鉛直駆動部
１８            鉛直測角部
２１            制御装置
２３            記憶部
２４            画像処理部
２６            画像記憶部
２７            テンプレート設定部
２８            マッチング処理部
３１            ターゲット
３４            オブジェクト画像
３５            特徴点
３６            テンプレート画像
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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