(57)【要約】  本発明は、視準軸（１３）を用いて測量区（１０）を校正するための方法に関し、この方法では、この測量機（１０）の校正の前に、複数の評価基準を参照して目標物の適性が検査される。この測量機（１０）の校正は、この目標物（１３）を用いて、この目標物（１３）が全ての評価基準を満たす場合のみ実施される。この目標物（１３）の評価のために、カメラ装置を用いて、この目標物（１３）の画像がレーザービーム（１１）無しで取得され、またこの目標物（１３）の画像がレーザービーム（１１）有りで取得され、画像処理方法および対象物認識方法を用いて評価される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距軸（３８）に沿ってレーザービーム（１１）を射出するレーザー測定装置（２１）と、視準軸（３９）を有するカメラ装置（２２）と、制御装置（２３）とを備える測量機（１０）の校正方法であって、
前記レーザービーム（１１）がスイッチオフされた状態で、前記カメラ装置（２２）を用いて目標物（１３）の第１の画像（５１）を記録するステップと、
前記目標物（１３）の第１の画像における、前記制御装置（２３）に記憶された視準軸（３９）の位置（ＸP，ＹP）の回りの画像部分（５２）を設定するステップと、
前記画像部分（５２）の最も暗い画像領域（Ｐ1,min）と最も明るい画像領域（Ｐ1,max）との間の第１のコントラスト（Ｋ1）を確定するステップと、
前記第１のコントラストを前記制御装置（２３）に記憶された第１の限界値（Ｇ1）と比較するステップと、
前記第１のコントラスト（Ｋ1）が前記第１の限界値（Ｇ1）を上回らない場合、前記レーザービーム（１１）がスイッチオンされた状態で、前記カメラ装置（２２）を用いて前記目標物（１３）の第２の画像（５３）を記録するステップと、
前記目標物（１３）の前記第１の画像（５１）と前記第２の画像（５３）との差像（５４）を決定するステップと、
前記目標物（１３）の前記差像（５４）において、前記レーザービーム（５５）および周囲領域（５６）を確認するステップと、
前記周囲領域（５６）の最も明るい画像領域（Ｐ2,min）と前記レーザービーム（５５）の最も暗い画像領域（Ｐ2,max）との間の第２のコントラスト（Ｋ2）を確定するステップと、
前記第２のコントラスト（Ｋ1）を前記制御装置（２３）に記憶された第２の限界値（Ｇ2）と比較するステップと、
前記第２のコントラスト（Ｋ2）が前記第２の限界値（Ｇ2）を上回らない場合、前記レーザービーム（５５）の重心（５７）およびその重心座標（ＸS，ＹS）を確定するステップと、
前記レーザービーム（５５）の前記重心座標（ＸS，ＹS）を前記視準軸（３９）の新たな位置（ＸP，ＹP）として前記制御装置（２３）に記憶するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１のコントラスト（Ｋ1）の前記第１の限界値（Ｇ1）との比較後、前記第１のコントラスト（Ｋ1）が前記第１の限界値（Ｇ1）を上回る場合は、前記方法が中断されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のコントラスト（Ｋ2）の前記第２の限界値（Ｇ2）との比較後、前記第２のコントラスト（Ｋ2）が前記第２の限界値（Ｇ2）を上回る場合は、前記方法が中断されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記目標物（１３）までの距離の測定を実施するステップと、
測定された前記距離（ｄ）を、前記制御装置（２３）に記憶されている距離領域（Ｄ1，Ｄ2）と比較するステップと、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記目標物（１３）までの測定された前記距離（ｄ）が前記距離領域（Ｄ1，Ｄ2）外にある場合、前記方法が中断されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法を実施するための測量機（１０；２０）であって、
測距軸（３８）に沿ってレーザービーム（１１）を射出するレーザー測量機（２１）と、
視準軸（３９）を有するカメラ装置（２２）と、
前記レーザー装置（２１）および前記カメラ装置（２２）を制御するための制御素子（３５）と，評価素子（３６）と，記憶素子（３７）とを有する制御装置と、
を備えることを特徴とする測量機。
【請求項７】
前記カメラ装置（２２）は、第１の焦点距離（ｆ1）と第２の焦点距離（ｆ2）との間で調整可能なカメラ光学系（３４）を備え、前記記憶素子（３７）には、前記カメラ光学系（３４）の第１の焦点距離用に上記の視準軸（３９）の第１の位置（ＸP1，ＹP1）が、また前記カメラ光学系（３４）の第２の焦点距離用に前記視準軸（３９）の第２の位置（ＸP2，ＹP2）が記憶されていることを特徴とする、請求項６に記載の測量機。
【請求項８】
前記カメラ光学系（３４）は、２つより多い焦点距離の間で切り替え可能であり、前記記憶素子（３７）には、前記カメラ光学系（３４）のそれぞれの焦点距離に対する前記視準軸（３９）の位置が記憶されていることを特徴とする請求項７に記載の測量機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載の目標物を用いた、測量機を校正するための方法に関し、また請求項６に記載の上位概念によるこのような方法を実施するための測量機に関する。
【０００２】
「校正」なる用語は、第１の値と第２の値との間の差が確定されて記録される測定方法を意味する。検出された差は、続いてこの測量機を使用する際の補正に考慮される。
【背景技術】
【０００３】
光学式の測量機は、１つ以上のレーザー測量装置，１つのカメラ装置，および１つの制御装置を備え、ここでこのレーザー装置は、たとえば角度測量機または距離測量機として構成されている。光学式測量機を利用して、目標物の角度，距離，および位置を確定することができる。「目標物」なる用語は、照射されるレーザービームを反射，散乱，あるいは反射および散乱するあらゆる対象物を集約したものを意味する。
【０００４】
自然の目標物、たとえば建物の角またはエッジの測量の際には、この測量機の測量確度は、カメラ装置の視準軸（Zielachse）およびレーザー装置の測距軸（Messachse）をどれだけ正確に同軸に配置するかにほぼ依存する。この測距軸と視準軸の同軸性のずれは、測量機が備える可動な光学部品が多いほど増大する。ズーム対物レンズを有するカメラ装置は、高い光学的解像度を有するが、しかしながら同時に不安定な視準軸を備えている。
【０００５】
測量機の測距軸と視準軸の同軸度を操作者が確認し、必要な場合は、マニュアルで調整素子（複数）を介して補正することは公知である。この操作者によるマニュアル補正は手間のかかるものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、測量機を校正するための自動的な方法の開発であって、この方法は操作者が関与することなく実施できるものである。さらにこの校正方法を実施するために適合した測量機が開発されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
先に記載された測量機を校正するための方法のこれらの課題は、本発明における独立請求項の特徴によって解決される。有利な変形実施例が、従属項に示されている。
【０００８】
測距軸に沿ってレーザービームを射出する１つのレーザー測定装置，１つの視準軸を有するカメラ装置，および１つの制御装置を備える、本発明による測量機の校正方法は、以下のようなステップを備える。
・レーザービームがスイッチオフされた状態で、カメラ装置を用いて目標物の第１の画像を記録するステップ。
・この目標物の第１の画像における、制御装置に記憶された視準軸の位置の回りの画像部分を設定するステップ。
・この画像部分の最も暗い画像領域と最も明るい画像領域との間の第１のコントラストを確定するステップ。
・この第１のコントラストを制御装置に記憶された第１の限界値と比較するステップ。
・この第１のコントラストが第１の限界値を上回らない場合、レーザービームがスイッチオンされた状態で、カメラ装置を用いて目標物の第２の画像を記録するステップ。
・この目標物の第１の画像と第２の画像との間の差像を確定するステップ。
・この目標物の差像において、レーザービームおよび周囲領域を確認するステップ。
・この周囲領域の最も明るい高い画像領域とこのレーザービームの最も暗い画像領域との間の第２のコントラストを確定するステップ。
・この第２のコントラストを制御装置に記憶された第２の限界値と比較するステップ。
・この第２のコントラストが第２の限界値を上回らない場合、このレーザービームの重心とその重心座標を確定するステップ。
・このレーザービームの重心座標を視準軸の新たな位置として制御装置に記憶するステップ。
【０００９】
本発明による方法は、目標物を用いた測量機の校正が、この目標物が２つの評価基準を満足する場合にのみ行われるという利点を有する。第１の評価基準として上記の第１のコントラストを参照して目標物の輝度における均質性が検査され、第２の評価基準として上記の第２のコントラストを参照して上記の確認されたレーザービームとこの周囲の目標物との間の輝度の差が検査される。
【００１０】
この目標物の画像（複数）の評価は、既知の画像処理方法および対象物認識方法を用いて行われる。「対象物認識」なる用語は、光学的，音響的，またはその他の物理的認識方法を用いて対象物空間内の既知の対象物を確認するための方法を意味している。
【００１１】
コントラストは１つの画像の輝度の変化、または２つの画像領域の間の輝度の差に対する差別化の特徴である。この輝度の物理的測定値として、カンデラ単位で測定される光度あるいはこれと等価な測定値が用いられる。画像センサのそれぞれのピクセルに関して、上記のカメラ装置は１つのピクセル値をもたらす。画像領域としては、上記の目標物を本発明による方法によって評価するために用いられる、この目標物の画像の最も小さな単位を意味する。この画像領域は、１個の単一のピクセルであってよく、あるいは複数の隣接するピクセルを含んでよい。上記の画像領域がそれぞれ１つのピクセルを備える場合、この個々のピクセルのピクセル値は、上記のコントラストの計算の際に比較される。複数のピクセルを有する画像領域の場合は、これらのピクセル値は、平均されて１つの計測値となり、この平均された計測値が続いて比較される。
【００１２】
上記の第１のコントラストは、１と、上記の画像部分の最も暗い画像領域（最小計測値）と最も明るい画像領域（最大計測値）との間の計測値の比との差によって与えられ、またこれは％値によって与えられる。校正の際の計測値誤差を制限するため、目標物は出来る限り一様な表面構造を備えるべきであり、この一様な表面構造はこの目標物の画像において一様な輝度として示される。上記の画像部分の最も明るい画像領域に対するこれらの画像領域の差は、１つの第１の限界値よりも小さくなければならない。この第１の限界値は、たとえば５％であり、すなわち上記の画像部分の全ての画像領域は、最も明るい画像領域に対し５％より小さな差を有する。この第１の限界値は、前以って設定され、上記の制御装置に記憶される。
【００１３】
本発明による校正方法は、上記の第１のコントラストの上記の第１の限界値との比較により、第１のコントラストが第１の限界値を上回る場合に中断される。この校正方法は、第１のコントラストが第１の限界値を下回る場合、あるいは上回らない場合にのみ続行される。上記の画像部分の第１のコントラストが、第１の限界値を上回る場合は、上記の目標物は、この測量機の校正には不適であり、この校正方法は中断される。この測量機は、上記の制御装置によって、校正モードから測定モードに切り替えられてよく、さらなる測定用に、上記の視準軸の位置としてこの制御装置に記憶されている位置が用いられる。
【００１４】
上記の第２のコントラストは、１と、周囲領域の画像部分の最も明るい画像領域（最小計測値）とレーザービームの最も暗い画像領域（最小計測値）との間の計測値の比との差によって与えられ、またこれは％値によって与えられる。校正の際の測定誤差を制限するため、このレーザービームは、周囲領域に対して大きな輝度を有していなければならない。このレーザービームの画像領域の周囲領域の画像領域との差は、第２の限界値より大きくなければならない。この第２の限界値は、たとえば１０％であり、すなわちこのレーザービームの全ての画像領域は、周囲領域の画像領域よりも１０％大きな光度を有する。この第２の限界値は、前以って設定され、上記の制御装置に記憶される。
【００１５】
本発明による校正方法は、上記の第２のコントラストの上記の第２の限界値との比較により、第２のコントラストが第２の限界値を下回る場合に中断される。この校正方法は、第２のコントラストが第２の限界値を上回る場合、あるいは下回らない場合にのみ続行される。上記の画像部分の第２のコントラストが、第２の限界値を下回る場合は、上記の目標物は、この測量機の校正には不適であり、この校正方法は中断される。この測量機は、上記の制御装置によって、校正モードから測定モードに切り替えられてよく、さらなる測定用に、上記の視準軸の位置としてこの制御装置に記憶されている位置が用いられる。
【００１６】
本発明による測量機を校正するための方法の１つの好ましい変形例は、以下の追加のステップによって特徴付けられる。
・目標物までの距離測定を実施するステップおよび
・この測定された距離を、制御装置に記憶されている距離領域と比較するステップ。
【００１７】
この測量機の目標物までの距離は、測量機の校正のために目標物の品質を評価するもう１つの評価基準である。上記のカメラ装置が上記の目標物物の第１の画像の取得の前に、上記の第１の第１の評価基準が調べられるかまたは上記の第２の評価基準が調べられた後に、この距離測定と上記の制御装置に記憶されている距離領域との比較が行われてよい。
【００１８】
この校正方法は、とりわけ好ましくは、上記の測量機の目標物までの測定された距離が、記憶されている距離領域外にある場合に中断される。この校正方法は、測定された距離が記憶されている距離領域内にある場合にのみ続行される。校正の際の測定誤差を制限するためには、この目標物は、設定された距離領域内に配置されている必要がある。この距離が上記の距離領域の外にある場合は、この目標物は、この測量機の校正には不適であり、この校正方法は中断される。上記の距離領域より大きい距離では、レーザービームの内側の画像領域の光度が小さすぎるという虞が生じる。この測量機は、上記の制御装置によって、校正モードから測定モードに切り替えられてよく、さらなる測定用に、上記の視準軸の位置としてこの制御装置に記憶されている位置が用いられる。
【００１９】
本発明による、測量機を校正するための方法を実施するために、この測量機は以下のものを備える。
・測距軸に沿ってレーザービームを射出するレーザー測量機
・視準軸を有するカメラ装置
・レーザー装置およびカメラ装置を制御するための制御素子と、評価素子と、記憶素子とを有する制御装置
【００２０】
上記の測量機の１つの好ましい変形例においては、上記のカメラ装置は、第１の焦点距離と第２の焦点距離との間で調整可能なカメラ光学系を備え、ここで上記の記憶素子には、このカメラ光学系の第１の焦点距離用に上記の視準軸の第１の位置、およびこのカメラ光学系の第２の焦点距離用にこの視準軸の第２の位置が記憶されている。移動光学系を有するカメラ光学系では、この光学系の移動により視準軸の方向が変化する。カメラ光学系の異なる焦点距離に対して、この視準軸のそれぞれの位置が記憶されていると、測量機の測定確度は改善される。
【００２１】
とりわけ好ましくは、上記のカメラ光学系は、２つより多い焦点距離の間で切り替え可能であり、この際上記の記憶素子には、このカメラ光学系のそれぞれの焦点に対する上記の視準軸の位置が記憶されている。カメラ光学系のの不安定性およびこれにより視準軸の不安定性は、移動光学系での機械的調整領域が大きいほど増大する。異なる焦点距離に対して、この視準軸のそれぞれの位置が記憶されていると、測量機の測定確度は改善される。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施例を以下に図を参照して説明する。この図は実施例を必ずしも寸法通りに示すものでなく、むしろこの図は説明のために用いられるものであって、概略的および／または適度に変形された形状で示されている。この図から直接認識される教示内容をさらに補完するものとしてこれらに関連した従来技術がある。この際、１つの実施形態の形状および詳細に関して、本発明のアイデア全般から逸脱することなく、多様な変形および変更も対象となり得ることを考慮すべきである。明細書、図面および特許請求の範囲に開示された本発明の特徴は、個々であっても、また任意に組み合わせても実質的に本発明の派生実施例である。さらに明細書、図面および特許請求の範囲に開示された特徴の全ての少なくとも２つの組合せは、本発明の範囲内である。本発明のアイデア全体は、以下に示すまたは記載する好ましい実施形態と同じ形態または詳細に限定されるものではなく、あるいはこれらの請求項で請求されたものを参照した１つのものに限定されるものではない。提示された寸法範囲では、境界値（複数）として示された境界（複数）にある値（複数）の内側も、開示範囲であり、任意に使用および請求することができるものである。簡明化のため以下では同じ部分または類似の部分、または同じかあるいは類似の機能を有する部分には、同じ参照番号が用いられている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】目標物の測量を行うための測量機を概略図で示す。
【図２】距離測定装置，カメラ装置，および制御装置を有する、本発明による校正のための方法によって校正可能な、図１の測量機である。
【図３】本発明による、測量機の校正のための方法の変形実施例をフロー図で示す。
【図４Ａ】レーザービームがスイッチオフされた状態の、目標物の第１の画像を示す。
【図４Ｂ】レーザービームがスイッチオンされた状態の、目標物の第２の画像を示す。
【図４Ｃ】第１と第２の画像との間の差像を示す。
【図５】本発明による、測量機の校正のための方法のもう１つの変形実施例をフロー図で示す。
【００２４】
図１は、目標物の測量を行うための光学式測量機１０を概略図で示す。この測量機１０においては、この測量機１０から分離開口部１２を介して目標物１３に向けられて出射されるレーザービーム１１が発生される。
【００２５】
この測量機１０は、調整装置１４を用いて、複数の方向に調整可能であり、これよりレーザービーム１１を異なる目標物、たとえば高さおよび／または角度方向で異なり得る目標物に向けることができる。測量機１０は、U形状の軸受部材１５で軸受され、この塾受け部材１５に対し相対的に水平方向の傾き軸１６の回りに調整可能である。この軸受部材１５は、三脚台１７の上に配設されており、この三脚台１７に対して相対的に、垂直軸１８の回りに回転可能であり、これより全角度の目標物を目標とすることができる。この三脚台は、その上に測量機１０が固定されており、通常傾き角１６が垂線に対して直角に配設されており、かつ上記の回転軸１８がこの垂線に対して平行に配設されている。
【００２６】
図２は、本発明による方法で校正可能な測量機１０の基幹的な部分を示している。この測量機１０は、レーザー測量装置２１，カメラ装置２２，および制御装置２３を備える。これらの測量機１０の部品２１，２２，２３は、図２に示すように、１つの共通な装置ハウジング２４内に配設されており、またはこれらの部品２１，２２，２３は、複数のハウジング部分内に配設されている。
【００２７】
レーザー測量装置２１は、複数の電気光学素子（光源および検出器）の同軸配設体を有する測距装置として構成されている。電気光学素子（複数）の光軸（複数）が平行にずれて延伸しているパラアキシャル配設体（複数）に対して、電気光学素子（複数）の１つの同軸配設体を有する測距装置（複数）は、視差フリーの利点を有し、このためこの測量機１０におけるアプリケーションにより良好に適合している。このレーザー測量装置２１は、光源２５として構成されている第１の電気光学部品，検出器２６として構成されている第２の電気光学部品，ビーム成形光学系２７，ビーム分割光学系２８，光学系把持体２９，回路基板３１，および制御素子３２を備える。高い測定確度を有する測量機１０の構造のために、高い安定性を備えるレーザー測量装置がとりわけ適している。これらの電気光学部品の１つの同軸配設体を有する、安定した測距装置は、欧州特許公開第２５２７８６６Ａ２号明細書および欧州特許公開第２５２７８６７Ａ２号明細書に詳細に記載されている。
【００２８】
光源２５は、可視光または赤外のスペクトルのレーザービームを発生するレーザーダイオードで構成されている。検出器２６は、フォトダイオードで構成されており、このフォトダイオード２６の特性は、レーザーダイオード２５にマッチングされている。制御素子３２は、光源２５および検出器２６と結合されており、基準ビームと検出器２６によって検出された受信ビームとの間の時間差から目標物１３までの距離を決定する。ビーム成形光学系２７は、レンズで構成されており、このレンズは、出射されるレーザービームも、目標物１３から反射および／または散乱された受信ビームも成形する。ビーム分割光学系２８を用いて、光源２５から来るレーザービームと反射および／または散乱された受信ビームとが空間的に分離される。
【００２９】
カメラ装置２２は、画像センサ３３およびカメラ光学系３４を備える。画像センサとしては、あらゆる光感受性の電子デバイスが適合し、これを用いて目標物のデジタル画像を生成することができる。画像センサとしては、たとえばＣＣＤセンサ，ＣＩＤセンサ，またはＣＭＯＳセンサが利用される。画像センサは、光感受性素子のアレイから成っており、この画像センサの最も小さな単位はピクセルと称され、カメラ装置はそれぞれのピクセルに対するピクセル値と称される測定値を出力する。この画像センサのそれぞれのピクセルは、目標物の画像における１つのが画像領域に対応する。このピクセルの面積が大きいほど、その光感受性は高く、また小さいほど画像分解能が高い。カメラ光学系３４は、図２に示すように、単一のレンズ、または互いに可動な複数のレンズから成っている。複数のレンズを有するカメラ光学系３４は、カメラ装置２２の光学的解像度を高くすることができ、この際その安定性は、移動するレンズによって低下する。
【００３０】
制御装置２３は、測距装置２１およびカメラ装置２２を制御するための制御素子３５，このカメラ装置２２で取得された画像を評価するための評価素子３６，および本校正方法用に事前に設定されたパラメータを記憶する記憶素子３７を備える。このカメラ装置２２の制御および画像の評価は、制御装置２３を介して行われ、この制御装置は、通信ラインを介してカメラ装置２２と接続されており、代替として評価素子３６は、カメラ装置２２に組み込まれて、通信ラインを介して制御装置２３と接続されてよい。測距装置２１の制御素子３２は、通信ラインを介して制御装置２３と接続されている。電気光学部品２５，２６の制御および距離の算出は、この実施形態においては制御素子３２を用いて行われ、測距を実行するためあるいはレーザービーム１１を位置決めビームとして出射するための制御命令はこの制御素子によって生成される。代替としてこの制御素子３２は、制御装置２３に組み込まれてよい。
【００３１】
測量での測定誤差を低減するために、測距装置２１およびカメラ装置２２は、互いに正確に配置されていなければならない。レーザービームの光軸が測距装置２１の測距軸３８として規定され、カメラ光学系の光軸がカメラ装置２２の視準軸３９として規定される。以上により測距軸３８および視準軸３９が互いに同軸に配設され、装置ハウジング２４においては、レーザービームおよび受信ビームを２回偏向する第１および第２の偏向ミラー４１，４２が配設されている。これらの偏向ミラー４１，４２は、レーザービームおよび受信ビームの波長を反射するようになっている。測距装置２１から出射されるレーザービームは、第１の偏向ミラー４１に当たり、この第１の偏向ミラーはレーザービームを９０°偏向する。この偏向されたレーザービームは、第２の偏向ミラー４２に当たり、この第２の偏向ミラーもこのレーザービームを同様に９０°偏向する。２回偏向されたレーザービームの光軸３８は、理想的な場合にのみカメラ装置２２の光軸３９と同軸となるが、実際はこの測距軸３８と視準軸３９とは互いに傾いている。
【００３２】
図３は本発明による、１つの目標物を用いた、測量機の校正のための１つの方法の変形実施例をフロー図で示す。この方法は測量機１０の例で説明される。測量機１０の校正は自動的に行われ、かつ操作者を全く煩わせない。本発明による方法は、この測量機１０がスイッチオンされた後に１回行われてよく、所定の時間経過の後または所定の数の測定が実行された後に行われてよい。この測量機１０は、図３に示す変形実施例では、所定の数の測定の後に校正されることになる。
【００３３】
カメラ装置２２の視準軸３９の位置は、装置製造者によって測定され、記憶素子３７に位置座標ＸP，ＹPとして記憶される。カメラ装置２２において２つの焦点距離ｆ1，ｆ2を有するカメラ光学系３４が用いられる場合、このカメラ装置２２のそれぞれの焦点距離に対して視準軸の位置が測定されてよく、第１の焦点距離に対する位置座標としてＸP1，ＹP1が、また第２の焦点距離ｆ2に対する位置座標としてＸP2，ＹP2が、制御装置２３の記憶素子３７に記憶されてよい。記憶素子３７に記憶された、視準軸３９の位置は、画像センサ３３に投影されている目標物の実際の画像においてたとえばクロスヘアとして表示されている。このクロスヘアは、操作者がレーザービームの目標に正確に位置決めすることを容易とするものとなる。
【００３４】
測量機１０が事前に設定された数の測定を行った後、制御装置２３の制御素子３５は、ステップＳ０１で、この測量機１０を校正モードに切り替える。校正モードでは、カメラ装置２２は目標物１３の方向に向けられ、測距装置２１のレーザービーム１１はスイッチオフされる。
【００３５】
ステップＳ０２では、カメラ装置２２を用いて、目標物１３の第１の画像５１が取得され、この画像が図４Ａに概略的に示されている。制御素子３５は、画像センサ３３に対する制御命令を生成し、この画像センサは、目標物１３の第１の画像５１を記憶し、また制御装置２３に転送する。ステップＳ０３では、目標物１３の第１の画像５１において、評価素子３６を用いて、記憶素子３７に記憶されている視準軸３９の位置座標Ｘｐ，Ｙｐの周囲の画像部分５２を画定する。この画像部分５２の寸法、高さＨおよび幅Ｂは、事前に画定されており、同様に制御装置２３の記憶素子３７に記憶されている。ステップＳ０３で実行される、第１の画像５１の評価は、制御装置２３で行われ、操作者に対しては表示されない。
【００３６】
ステップＳ０４では、評価素子３６は、画像部分５２内にあるピクセルに対してそれぞれの光度を決定し、第１のコントラストＫ1を、１と、画像部分５２の最も暗いピクセルの光度Ｐ1,minと画像部分５２の最も明るいピクセルの光度Ｐ1,maxとの比との差として、式Ｋ1＝（１−Ｐ1,min／Ｐ1,max）＊１００％に従って計算する。１００％の第１のコントラストＫ1は、光度における最大差に対応し、すなわち最も暗いピクセルＰ1,minは全く光度が無く、最も明るいピクセルＰ1,maxは最大光度を有する。０％の第１のコントラストＫ1は、最も暗いピクセルＰ1,minと最も明るいピクセルＰ1,maxとの間に全く差が無いことであり、すなわち上記の画像部分５２の全てのピクセルは同じ光度を有している。
【００３７】
ステップＳ０４では、第１のコントラストＫ1が、最も暗いピクセルＰ1,minおよび最も明るいピクセルＰ1,maxの光度の比から計算される。代替としてこれらのピクセル値は、複数の隣接したピクセルが平均されて、この第１のコントラストＫ1の計算に使用されるものであってよい。「画像領域」は、上記の目標物１３を本発明による方法によって評価するために用いられる、この目標物の画像の最も小さな単位を意味する。この画像領域は、１つの単一のピクセルであってよく、あるいは隣接する複数のピクセルを含んでよく、これらのピクセル値が１つの測定値に平均化される。ここでこの平均化では、ピクセル値は同じ重みまたは異なる重みで計算されてよい。
【００３８】
このステップＳ０４で計算された画像部分５２のコントラストＫ1は、ステップＳ０５で評価素子３６によって第１の限界値Ｇ1と比較される。校正の際の測定誤差を制限するためには、目標物１３は、できるかぎり同様な輝度を有する必要がある。この第１の限界値Ｇ1は、たとえば５％であり、すなわち上記の画像部分５２の全てのピクセルは、最も明るいピクセルＰ1,maxに対し５％より小さな差を有する。この第１の限界値Ｇ1は事前に設定されて、制御装置２３の記憶素子３７に記憶される。この画像部分５２の第１のコントラストＫ1が第１の限界値Ｇ1を上回る場合（Ｋ1＞Ｇ1）、目標物１３は、測量機１０の校正には不適である。ステップＳ０６で、測量機１０は制御素子３５によって、校正モードから測定モードに切り替えられる。
【００３９】
ステップＳ０５の後は、本発明による方法は、画像部分５２の第１のコントラストＫ1が第１の限界値Ｇ1を上回らない場合（Ｋ1≦Ｇ1）のみ続行される。ステップＳ０７では、カメラ装置２２を用いて、レーザービームがスイッチオンされた状態で目標物１３の第２の画像５３が取得され、この画像が図４Ｂに概略的に示されている。制御素子３５は、測距装置２１およびカメラ装置２２に対する制御命令を生成し、画像センサ３３は、この目標物１３の第２の画像５３を記憶し、また制御装置２３に転送する。ステップＳ０８で評価素子３６は、図４Ｃに概略的に示す、目標物１３の第１の画像５１と第２の画像５３との差像５４を決定する。画像センサ３３の汚れによるピクセルの不均一な感度等に由来する輝度差を補償することができるようにするため、目標物１３の第１および第２の画像５１，５３は、本発明による方法のための評価の前に、白画像補正すなわちフラットフィールド補正のような既知の画像処理方法を用いて加工されてよい。ステップＳ０９で、目標物１３の差像５４で、評価素子３６を用いて、レーザービーム５５および周囲領域５６が認識される。このため既知の物体認識の方法が応用される。ステップＳ１０では、評価素子３６は、レーザービーム５５およびその周囲領域５６に対し、この差像５４における個々のピクセルの光度を決定し、第２のコントラストＫ2を、１と、周囲領域５６の最も暗いピクセルの光度Ｐ2,minとレーザービーム５５の最も明るいピクセルの光度Ｐ2,maxとの比との差として、式Ｋ2＝（１−Ｐ2,min／Ｐ2,max）＊１００％に従って計算する。上記の第１のコントラストＫ1と同様に、隣接する複数のピクセルのピクセル値が平均されて１つの測定値にされてよく、また第２のコントラストＫ2の計算用に使用されてよい。
【００４０】
ステップＳ１０で計算された第２のコントラストＫ2は、ステップＳ１１で、評価素子３６を用いて第２の限界値Ｇ2と比較される。校正の際の測定誤差を制限するため、レーザービーム５５は、周囲領域５６に対して大きな輝度を有していなければならない。この第２の限界値Ｇ2は、たとえば１０％であり、すなわちこのレーザービーム５５の全てのピクセルは、周囲領域５６のピクセルよりも１０％大きな光度を有する。この第２の限界値Ｇ2は事前に設定されて、制御装置２３の記憶素子３７に記憶される。第２のコントラストＫ2が第２の限界値Ｇ2を下回る場合（Ｋ2＜Ｇ2）、この目標物１３は測量機１０の校正用には不適である。ステップＳ１２で、測量機１０は制御素子３５によって、校正モードから測定モードに切り替えられる。
【００４１】
本発明による方法は、第２のコントラストＫ2が第２の限界値Ｇ2を下回らない場合（Ｋ2≧Ｇ2）のみ続行される。ステップＳ１３では、評価素子３６を用いて、レーザービーム５５の重心５７およびこの重心座標ＸS，ＹSが決定される。このため既知の物体認識の方法が応用される。レーザービーム５５のこれらの重心座標ＸS，ＹSは、ステップＳ１３で、視準軸３９の新しい位置として、カメラ装置２２用に、記憶素子３７に記憶される。評価素子３６は、これらの重心座標ＸS，ＹSをこの記憶素子３７に転送し、この記憶素子は、これらの重心座標ＸS，ＹSを視準軸３９の新しい位置座標ＸP，ＹPとして記憶する。ステップＳ１５で、測量機１０は制御素子３５によって、校正モードから測定モードに切り替えられる。
【００４２】
図３に示す、本発明による方法は、３つの部分に分割される。ステップＳ０２〜Ｓ０５では、目標物１３の輝度における均一性が、この目標物１３の第１の評価基準である、第１のコントラストＫ1を用いて調べられる。ステップＳ０２〜Ｓ０５は、第１の評価部Ｂ1としてまとめられる。ステップＳ０７〜Ｓ１１では、レーザービーム５５とその周囲領域５６との間の輝度の差が、この目標物１３の第２の評価基準である、第２のコントラストＫ2を用いて調べられる。これらのステップＳ０７〜Ｓ１１は、第２の評価部Ｂ2としてまとめられる。目標物１３がこれらの第１および第２の評価部をパスした場合、ステップＳ１３〜Ｓ１５で視準軸３９の位置が決定されて新しい位置として記憶される。ステップＳ１３〜Ｓ１４は、計算部Ｒとしてまとめられる。
【００４３】
図５は本発明による、１つの目標物を用いた、測量機の校正のための方法のもう１つの変形実施例をフロー図で示す。この変形実施例は、第１のコントラストＫ1および第２のコントラストＫ2の他に、この目標物１３に対するもう１つの評価基準が調べられるということが異なっている。
【００４４】
測量機１０の目標物１３までの距離は、測量機の校正のために目標物の品質を評価する第３の評価基準である。ステップＳ２１では、制御素子３５は、測距装置２１に対する制御命令を生成する。ステップＳ２２で、この測距装置２１は、測量機１０の目標物１３までの距離ｄを測定する。測定された距離ｄは、ステップＳ２３で、制御素子３２から制御装置２３に転送される。
【００４５】
この距離ｄは、ステップＳ２４で、評価素子３６を用いて、距離領域（Ｄ1，Ｄ2）と比較される。校正の際の測定誤差を制限するためには、目標物１３は、この距離領域（Ｄ1，Ｄ2）内に配置されていなければならない。この距離領域より大きい距離では、レーザービームの内側のピクセルの光度が小さすぎるという虞が生じる。この距離領域（Ｄ1，Ｄ2）は事前に設定されて、制御装置２３の記憶素子３７に記憶される。この距離ｄが距離領域（Ｄ1，Ｄ2）の外側にある場合（ｄ＜Ｄ1またはｄ＞Ｄ2）、この目標物１３は、測量機１０の校正用には不適である。ステップＳ２５で、測量機１０は制御素子３５によって、校正モードから測定モードに切り替えられる。この本発明による方法は、この距離が距離領域（Ｄ1，Ｄ2）内にある場合（Ｄ1≦ｄ≦Ｄ2）のみ、続行される。
【００４６】
これらのステップＳ２１〜Ｓ２４は、第３の評価部Ｂ3としてまとめられる。この距離測定（ステップＳ２１〜Ｓ２３）および距離測定領域との比較（ステップＳ２４）は、図５に示すように、カメラ装置２２が目標物１３の第１の画像を取得する（ステップＳ０２）前に実施されてよい。代替として、この第３の評価部Ｂ3は、第１の評価部Ｂ1の後、もしくは第２の評価部Ｂ2の後に実施されてよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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