本发明涉及一种按照测量序列确定空间中的几何数据的方法，该测量序列具有如下步骤：通过在第一发射方向(8)上发射激光光束(7)来测量距第一目标点(10)的第一距离；以及通过在第二发射方向(9)上发射激光光束(7)来测量距第二目标点(11)的第二距离，其中几何数据包括两个目标点(10，11)之间的距离(15)和/或第一发射方向(8)和第二发射方向(9)之间的固定角(α)。本发明的特征在于：探测一系列图像(51‑55)，其中图像(51‑55)具有至少一个公共图像区域(56‑59)，以及与第一距离(13)的测量时间相关地探测具有第一目标点(10)的映射(10’)的至少一个第一目标图像(51)，并且与第一距离(14)的测量时间相关地探测具有第二目标点(11)的映射(11’)的第二目标图像(52)；使探测到的图像(51‑55)彼此相关。
1.一种按照测量序列确定空间中的几何数据的方法，该测量序列包括以下步骤：●通过在第一发射方向(8)上发射激光光束(7)来测量距第一目标点(10)的第一距离(13)；以及●通过在第二发射方向(9)上发射激光光束(7)来测量距第二目标点(11)的第二距离(14)，其中所述几何数据包括这两个目标点(10，11)之间的距离(15)和/或所述第一发射方向(8)和所述第二发射方向(9)之间的固定角(α)，其特征在于，
●获取至少具有一个第一目标图像(51)和一个第二目标图像(52)的一系列图像(51-
55)，其中所述图像(51-55)具有至少一个公共图像区域(56-59)，并且至少-具有所述第一目标点(10)的成像(10’)的一个第一目标图像(51)被与所述第一距离(13)的测量时间相关地获取；以及-具有所述第二目标点(11)的成像(11’)的一个第二目标图像(52)被与所述第二距离(14)的测量时间相关地获取；
●通过图像处理并且通过所述至少一个公共图像区域(56-59)而使所获取的图像(51-
●确定彼此相关的图像(51-55)中的目标点(10，11)的成像(10’，11’)之间的距离(16)；以及●基于成像(10’，11’)之间的距离(16)来确定所述几何数据。
使所获取的图像(51-55)彼此相关的步骤包括：将所获取的图像(51-55)接合在一起形成全景图像(50)。
具有所述第一目标点(10)的所述成像(10’)的所述第一目标图像(51)被与所述第一距离(13)的测量同时地获取。
具有所述第二目标点(11)的所述成像(11’)的所述第二目标图像(52)被与所述第二距离(14)的测量同时地获取。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所获取的图像(51-55)彼此相关的步骤包括：通过特征提取和/或图像拼接来将所获取的图像(51-55)接合在一起形成全景图像(50)。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于目标点(10，11)的成像(10’，11’)之间的图像点的数量，来执行确定彼此相关的图像(51-55)中的目标点(10，11)的成像(10’，11’)之间的距离(16)的步骤。
基于像素的数量，来执行确定彼此相关的图像(51-55)中的目标点(10，11)的成像(10’，11’)之间的距离(16)的步骤。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第一发射方向(8)的方向上执行捕获所述第一目标图像(51)的步骤，并且在所述第二发射方向(9)的方向上执行获取所述第二目标图像(52)的步骤。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，计算所述第一目标点(10)和所述第二目标点(11)之间的距离(15)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过余弦定理，并且通过距目标点(10，11)的所测量的距离(13，14)以及所述第一发射方向(8)与所述第二发射方向(9)之间的所述固定角(α)，来计算所述第一目标点(10)和所述第二目标点(11)之间的距离(15)。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，●基于目标点(10)的坐标来限定水平平面(17)；和/或●基于至少两个目标点(10，11)的坐标来
-确定两个目标点(10，11)之间的距离(15)；和/或-确定通过两个目标点(10，11)的直线路线。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，基于目标点(10)的坐标来限定水平平面(17)，并且确定第二目标点(11)与所述平面(17)之间的距离。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，基于至少两个目标点(10，11)的坐标来确定通过两个目标点(10，11)的直线路线，以及确定第三目标点或由第三目标点限定的平行线与所述直线之间的距离。
14.一种手持测距设备(1)，该手持测距设备(1)包括：●激光测距仪(20)，其用于通过在发射方向(8，9)上发射的激光光束(7)来测量距目标点(10，11)的距离(13，14)；
●评估部件(25)，其用于推导出并提供所测量的距离(13，14)；以及●图像获取单元(40)，其包括至少一个照相机(41-44)，用于获取一系列图像(51-55)，其中所述一系列图像(51-55)包括如下的目标图像(51，52)，该目标图像(51，52)：●被与距目标点(10，11)的距离(13，14)的测量时间相关地获取，使得它们能够与所述距离(13，14)进行组合；并且●具有目标点(10，11)的成像(10’，11’)，其特征在于，
所述测距设备(1)具有图像获取和评估功能，在该图像获取和评估功能的情况下：●所述图像获取单元(40)获取一系列至少两个图像(51-55)，所述一系列至少两个图像(51-55)至少具有一个第一目标图像(51)和一个第二目标图像(52)，其中图像(51-55)中的每个具有与至少一个其他图像共有的公共图像区域(56-59)；
●所述测距设备(1)的图像评估单元(45)通过借助图像处理对该系列图像(51-55)进行评估，来使所述第一目标图像(51)与所述第二目标图像(52)彼此相关；以及●所述评估部件(25)通过彼此相关的两个目标图像(51，52)，来确定两个目标点(10，
11)之间的距离(15)、和/或第一发射方向(8)和第二发射方向(9)之间的固定角(α)。
15.根据权利要求14所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述图像获取单元(40)被构造为：
●与在所述第一发射方向(8)上的、对距第一目标点(10)的第一距离(13)进行的第一测量时间相关地获取第一目标图像(51)；以及●与在所述第二发射方向(9)上的、对距第二目标点(11)的第二距离(14)进行的第二测量时间相关地获取第二目标图像(52)。
16.根据权利要求14所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述一系列图像(51-55)包括如下的目标图像(51，52)，该目标图像(51，52)被与距目标点(10，11)的距离(13，14)的测量同时地获取，使得它们能够与所述距离(13，14)进行组合。
17.根据权利要求15所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述图像获取单元(40)被构造为与在所述第一发射方向(8)上的、对距第一目标点(10)的第一距离(13)进行的第一测量同时地获取第一目标图像(51)。
18.根据权利要求15所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述图像获取单元(40)被构造为与在所述第二发射方向(9)上的、对距第二目标点(11)的第二距离(14)进行的第二测量同时地获取第二目标图像(52)。
19.根据权利要求14或15所述的手持测距设备(1)，其特征在于，●所述第一目标图像(51)具有与所述第二目标图像(52)共有的公共图像区域(56)；
●所述第一目标图像(51)和所述第二目标图像(52)各具有与该系列的进一步获取的图像(53)共有的公共图像区域(56，59)；和/或●所述第一目标图像(51)和所述第二目标图像(52)各具有与该系列的连续顺序的进一步获取的图像(53-55)共有的公共图像区域(56，59)，所述顺序由公共图像区域(57，58)限定。
20.根据权利要求14或15所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述图像评估单元(45)被构造为：通过组合形成全景图像(50)，来使该系列图像(51-
21.根据权利要求14或15所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述图像获取单元(40)具有至少两个照相机(41-44)，和/或被构造为：●在发射方向(8，9)的方向上获取图像(51-55)；
●获取目标图像(51，52)作为广角图像；和/或●同时地通过多个照相机(41-44)来获取图像(51-55)。
22.根据权利要求21所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述图像获取单元(40)具有三个照相机(41-44)，和/或被构造为：●在发射方向(8，9)的方向上获取图像(51-55)；
●获取目标图像(51，52)作为广角图像；和/或●同时地通过多个照相机(41-44)来获取图像(51-55)。
23.根据权利要求21所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述图像获取单元(40)被构造为以至少120°的角度来获取目标图像(51，52)。
24.根据权利要求22所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述图像获取单元(40)被构造为以至少120°的角度来获取目标图像(51，52)。
25.根据权利要求14或15所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述图像评估单元(45)被构造为：在图像(51-55)中确定两个目标点(10，11)的成像(10’，11’)之间的距离。
26.根据权利要求25所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述图像评估单元(45)被构造为：基于目标点(10，11)的成像(10’，11’)之间的图像点的数量，来在图像(51-55)中确定两个目标点(10，11)的成像(10’，11’)之间的距离。
27.根据权利要求25所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述图像评估单元(45)被构造为：基于像素的数量，来在图像(51-55)中确定两个目标点(10，11)的成像(10’，11’)之间的距离。
28.根据权利要求14或15所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述评估部件(25)被构造为：计算第一目标点(10)和第二目标点(11)之间的距离(15)。
29.根据权利要求28所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述评估部件(25)被构造为：通过余弦定理，并且通过距目标点(10，11)的所测量的距离(13，14)以及所述第一发射方向(8)与所述第二发射方向(9)之间的固定角(α)，来计算所述第一目标点(10)和所述第二目标点(11)之间的距离(15)。
30.根据权利要求14或15所述的手持测距设备(1)，其特征在于，●目标搜索照相机，其具有变焦功能；
-通过所述图像获取单元(40)的所述至少一个照相机(41-44)捕获的图像(51-55)；
-所计算的距离(15)和固定角(α)；和/或-通过目标搜索照相机捕获的实时图像。
31.根据权利要求30所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述输入装置(24)包括键盘。
32.根据权利要求30所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述显示器(23)为触敏显示器。
33.根据权利要求14或15所述的手持测距设备(1)，其特征在于，所述图像评估单元(45)被构造为：通过特征提取和/或图像拼接形成全景图像(50)，来使该系列图像(51-55)彼此相关。
通过图像辅助的角度确定功能来间接测距的方法和手持测距
设备
[0001] 本发明涉及一种用手持测距设备通过两个直接测量的距离和角度来间接确定距离的方法，其中所述角度通过测距设备的照相机捕获的全景图像来确定。，本发明还涉及一种手持测距设备，其包括测距单元和照相机，用于执行根据本发明的方法。
[0002] 为了执行根据本发明的方法，在测量两个空间点之间距离的同时，用图像获取单元来捕获所述空间点周围的图像，通过图像拼接技术使所述图像接合起来形成单张全景图像，或者以一些其他方式使所述图像与其他图像彼此相关，从而可以从彼此组合的图像中确定所述两个空间点之间的像素的数量。可以从所述像素的数量确定角度。所求的两个空间点之间的距离可以通过余弦定理来计算。为此，根据本发明的手持测距设备包括：具有至少一个照相机的图像获取单元；以及用于将图像接合在一起并用于确定像素的数量的图像评估单元。
[0003] 用于测量距离的方法和系统被用于许多应用中，其示例包括：大地测量应用中非常精确的测量，以及建筑安装区域中的或者用于工业过程控制器的测量作业。
[0004] 固定的、可移动的或者手持的测距设备用于这些作业中，并且针对选定的测量点来进行光学测距。在这种情况下，通常发射激光束，并且在目标处反射之后再次被接收并评估。在这种情况下，各种测量原理可适用于确定距离，例如，诸如相位或渡越时间(time-of-flight)测量。
[0005] 具体在建筑安装领域或施工作业方面，利用便携手持设备，其相对于待测结构放置，然后相对于一表面来执行距离测量。例如，在EP0738899和EP0701702中描述了一种适用于这种应用的典型手持测距设备。
[0006] 由于在待测表面可见的测量点对于大多数应用来说是有利的，因此通常将红色激光用作距离测量的辐射源。为了更容易处理，可以通过现有技术中的测距仪来获得下至毫米范围的精确度。目前可获得的手持测距设备可以在之间存在视线的两点间执行从一个点至另一个点的测量。如果目标被隐藏，也可以通过倾斜传感器来确定水平量(horizontal mass)。
[0007] 确定两点间的距离的一种可能是通过三角法来计算，如果这两点间没有视线，其也可以使用。这已经可以从诸如经纬仪或者全站仪这样的基于地面的测量设备充分获知。
[0008] 对于利用三角法来确定两个空间点B和C之间的距离a，其充分获知从第三点A到这两点的距离，以及在点A处在点B和C的方向上边b和c之间的角α。a的长度然后可以通过余弦定理来计算：
[0009]
[0010] 虽然现有技术中的传统手持测距设备使得能够精确地测量到空间点B和C的距离b和c，但是通常忽略了精确可靠地确定角度α的功能。目前手持测距设备中方便地使用的加速度传感器，具体地在价格和尺寸方面，针对距离测量目的无法获得足够可靠的α值，并且具体地在建筑物内部罗盘易受扰动影响；至多可以通过倾斜传感器，以足够精度和可靠性来确定竖直方向上的角度。
[0011] 现有技术描述了使用手持测距设备的各种方案，该手持测距设备包括激光测距仪，通过激光测距仪可以同时对准两个点，其中两束激光发射方向之间的角度被确定。
[0012] 文献DE102007043496A1和JP2008116249A两者各公开了一种手持测距设备，该手持测距设备包括两个可相对彼此旋转的激光测距仪，其中所述测距仪之间的角度可以被确定。
[0013] 相反，DE10214742A1描述的方案具有两个彼此枢轴连接的手持测距设备，其中所述两个测距设备之间的机械连接具有检测角度的装置。
[0014] 所有这些方案的缺点具体在于材料费用的增加，因为在每种情况下，为了测量目的，都需要两个激光测量模块，或甚至两个完整的测距设备。
[0015] 因此，本发明的一个目的在于，提供一种改进的手持测距设备，其使得能够确定相距较远的点之间的距离。
[0016] 本发明的进一步目的在于，提供一种低结构费用的测距设备，尤其无需将测距设备夹紧到单独的测角仪中。
[0017] 此外，本发明的更具体的目的在于，提供这样的手持测距设备，其配备有仅单个激光测距仪。
[0018] 这些目的中的至少一个是通过实现独立权利要求的特性特征而实现的。这里，本发明有益构造通过各从属权利要求来获得。
[0019] 本发明的手持测距设备能够检测固定角，从而使得能够通过简单的三角计算，来确定两个连续被测目标点之间的精确的距离。为此目的，根据本发明的手持测距设备具有图像获取单元和图像评估单元，通过其可以根据固定角来获得测量区域的图像并对其进行评估。
[0020] 根据本发明的手持测距设备包括测距模块，用于测量距位于表面上的目标点的距离。该测距模块优选为激光测距仪，该激光测距仪在待测点方向上发射激光光束，具体地可见激光光束。因此，该激光测距仪具有光学单元，例如，并入到测距设备的壳体内。为了光学地测量距表面的距离，该设备以光束的形式向该表面发射由光学单元调制的发光射线。那些发射射线的被该表面反射的部分被光学单元再次收集，并被用电子方式评估，用于计算距离。
[0021] 优选地，根据本发明的手持测距设备还包括倾斜传感器，其用于检测该设备的至少一个纵向倾角。可以全自动地根据倾斜传感器针对参考坐标系统，来确定手持测距设备在空间中的位置。因此手持测距设备的所有位置误差可以得到全自动的补偿。可选地，还包括位于水平轴上的双轴倾斜传感器，罗盘和/或陀螺仪。可选地，可基于罗盘或GPS传感器来执行系统的第一对准。
[0022] 整合用于确定角度的其他部件的结果是，根据本发明的测距设备不仅可以测量距离，而且可以测量水平和竖直固定角。根据本发明，适于确定角度的这些部件包括具有至少一个照相机的图像获取单元和图像评估单元。
[0023] 在一个优选实施方式中，根据本发明的手持测距设备包括具有至少两个，特别地至少三个照相机的图像获取单元。除了图像获取单元中的单个/多个照相机之外，该测距设备还可以包括具有变焦功能的目标搜索照相机。同样，该图像获取单元的照相机可以可选地额外执行如目标搜索照相机一样的功能。
[0024] 根据本发明的手持测距设备可以在没有可直接接近的参考点的情况下确定两点之间的距离。因此，测距设备可以表现出能由激光点瞄准的任意两点间的跨度范围。类似地，根据本发明的手持测距设备可以用作为角度计，并用于显示特定的(例如用户限定的)角度。
[0025] 根据本发明，图像获取单元被构造为获取当前目标点周围的测量区域的图像，其中可通过测距设备在目标点上产生可由图像获取单元观测到或者获取到的点。除了测距仪发射测量光束外，还可以例如通过使用彩色激光束作为测量光束，或者可选地通过提供在设备上的激光指示器，来确保图像获取单元的这种可获取性。
[0026] 在该情况下，为了执行根据本发明的方法，图像获取单元与在每种情况下的距离测量时间相关地获取至少两个图像(“目标图像”)。具体地，这里，获取与测量时间相关地获取被理解为是指，具体地与测量同时地或者在测量前或后进行获取。
[0027] 通过特征提取将这两个图像(每个图像成像出所述两个目标点中的一个)进行组合，生成两个点都成像在上边的全景图像。为此，提取所获取的图像中的特征，并将其与一个或更多个其他图像的特征进行匹配。
[0028] 为此，优选地，可以在照相机摇动期间通过由设备瞄准第二点，来对所提取的特征进行追踪，特别地，其中连续地获取或者以按需的方式来获取其他图像。为此，特别地，也可以使用图像拼接来生成全景图像。
[0029] 特别地，如果两个目标图像不重叠或者仅仅稍微重叠，使得不能执行特征提取，或者不能无误差地执行特征提取，那么可以获取其他图像并用来生成全景图像。
[0030] 在该情况下，全景图像中的每个区域、或者每个像素或图像点对应于已知的角区段，该已知的角区段取决于各个照相机光学单元的角度分辨率。从两个测量点之间的区域的长度或者像素的数量，因而可以计算手持测距设备在针对这两点的测量期间的两条对准线之间的角度。
[0031] 特别地，可以对限定照相机的角度的角度失真进行校准。为了不破坏角度失的已知值，在获取间接测量所用图像时配置有变焦功能是有利的。因此，图像获取单元的单个或多个照相机优选地被实施为固定焦距照相机。可选地，具有变焦功能的照相机可以被以如下方式构造，用以获取间接测量所用的图像，在已知的角度失真的情况下，所述照相机被全自动地设置为系统限定的变焦率。类似地，在测量期间，可以检测相应的变焦率，并用来计算像素所对应的角区段。
[0032] 通过测距设备中集成的倾斜传感器，也可以计算间接测量的水平距离和高度差。
[0033] 在第一实施方式中，图像获取单元只包括一个照相机，其被优选地实施为固定焦距照相机，并被设计为在包括两次距离测量的测量期间获取多个图像，所述多个图像通过图像评估单元接合在一起形成全景图像。由于图像是在第一距离测量和第二距离测量间移动期间获取的，因此为了使模糊效果最小化，照相机优选地具有快速光学单元，其曝光时间短和/或采用全域快门作为光圈快门。
[0034] 另选地，为了获取图像，用户可以停止该移动。如果为了进一步获取图像，该移动停止，那么设备会给用户提供对应的信号。这种信号例如可以通过光、声和/或震动的方式来实现。在光线条件差的情况下，或者如果例如在平面白墙上，没有足够的结构和特征可用来将图像明确地接合在一起时，那么可以采用辅助手段诸如陀螺仪来辅助图像评估单元。
[0035] 在第二实施方式中，图像获取单元具有多个照相机。优选地，所述多个照相机在测距设备中如此布置：在第一距离测量期间，它们可以同时对所需工作区域的广角图像进行捕获，具体地，以50°至150°之间的角度。例如，典型的工作区域具有120°的角度。如果在第二距离测量期间的目标点位于第一测量期间捕获的广角图像中，那么在第二测量期间，捕获包括该目标点的单个图像就足够了。如果第二距离测量期间的目标点位于第一测量期间捕获的广角图像之外，那么还捕获广角图像作为第二幅图像。然后将第二图像与第一测量的广角图像进行接合而形成全景图像。因而，两个测量点在该全景图像中都可见，进而可以计算角度。
[0036] 特别地，具有多个照相机的图像获取单元的实施方式的优点包括：在通过多个照相机同时进行静态捕获广角图像期间，提高了精度；由于图像组合较少，以及由针对可识别结构和特征的捕获区域构成的严格要求性较低，因此计算复杂度较低。由于两个测量点之间的图像结构不重要，因此，该方法甚至采用没有可识别特征的白墙来发挥作用。仅在第二测量点的目标区域中必须可获取一结构，以便将广角图像与第二目标图像进行组合。
[0037] 在测量期间光线条件差的情况下，为了增加精度，可以针对测距设备使用支架，或者增加整合时间。例如，通过诸如辅助激光指示器这样的额外的辅助，其指向第二目标点附近的区域，并且在那里生成至少两个可获取的点，甚至可以在黑暗中执行测量。
[0038] 优选地，所生成的全景图像可用于推断测量。结果，作为示例，在测量房屋墙壁的宽度时，不再需要对该房屋墙壁的边缘进行精确测量，这对手持设备而言会是困难的。相反，在对全景图像中的边缘附近的两个点进行测量后(该全景图像例如在设备的触摸屏上显示给用户)，在测量点上插入十字线，然后用户将其精确地拉至该边缘，其结果是，可以对应地校正间接测量得到的距离。对于十字线，另选地或者附加地，可以在图像中用线来表示该距离，该线可以由用户根据需求来拉长或缩短。类似地，用户可以优选地基于该全景图像来进行额外的测量，并且存储和输出图像，从而使它们可以用于文件。
[0039] 图像获取单元的照相机优选地被实施为固定焦距晶片级照相机(wafer scale camera)，例如已经在其他手持设备(诸如蜂窝电话)中的常用的照相机。由于其结构紧凑，晶片级照相机非常适用于用作小型手持设备中。此外，测距设备可以包括具有变焦功能的目标搜索照相机，该目标搜索照相机虽然视角较小，但是允许较好的瞄准精度。
[0040] 优选地，图像评估单元还被设计为：从彼此相关的所获取的图像，通过图像处理，来确定相对于相应捕获轴的偏差。在这点上，也可以以三个平移自由度，来确定测距设备在目标图像捕获之间的移动，从而在计算两个测量点之间的跨距时，尤其提高精确性。类似地，激光测距仪可以优选地构造为：连续地和/或以按需的方式来获取测量过程之间的其他距离，所述其他距离可以被包括在确定偏差的计算中。
[0041] 并且，根据本发明的手持测距设备可以优选地相对于第一测量点来标注预定坐标，并用信号把它们通知给用户。类似地，可以通过可选地集成的倾斜传感器，来指示距任意点的竖直位置。可以自动地计算位于空间中并由至少三个测量点限定的几何形状的区域。优选地，几何形状可以自动地适配与捕获到的测量图像，并且可以确定它们的尺寸。利用捕获到的测量图像，可以将测量点移动到期望的位置，自动推断出测量坐标。
[0042] 采用下面示例的方式，基于附图中示出的具体示例实施方式，将对根据本发明的手持测距设备以及根据本发明的测量方法进行更为详细清楚的描述，其中也讨论了本发明的进一步优点。具体地在附图中：
[0043] 图1a-b示出根据本发明的包含激光测距仪的手持测距设备；
[0044] 图2示出用于计算相两个距较远的目标点之间的距离的三角法原理；
[0045] 图3示出根据本发明的手持测距设备，以及参考坐标系统的三个旋转轴；
[0046] 图4以纵剖视图示出根据本发明的手持测距设备；
[0047] 图5a-c示出根据本发明的、具有不同布置的照相机的三个示例性构造的手持测距设备；
[0048] 图6a示出在测量距第一测量点的距离期间的、根据本发明的手持测距设备；
[0049] 图6b示出在测量距第二测量点的距离期间的、根据本发明的手持测距设备；
[0050] 图7a-b示出将目标图像和进一步获得的图像接合在一起；
[0051] 图8示出将作为广角图像捕获的第一目标图像与第二目标图像接合在一起；
[0052] 图9示出基于图像信息来确定角度；以及
[0053] 图10示出根据本发明的、用于测量两个相距较远的目标点之间的距离的方法的流程图。
[0054] 图1a用外视图图示用于测量距离的普通手持测距设备1。所述设备包括壳体，所需电子元件布置在壳体中。在该情况下，壳体被实施为：测距设备1可以用手握住，并且还可以以限定的方式放置或者附接在待测点上。为此，可以在壳体上适配对应的支撑边缘或者外摆或者夹持阻挡元件，如WO02/50564中作为示例所描述的。测距设备1在其前侧包括激光测距仪20，该激光测距仪20具有在壳体上具有光学开口的激光发射单元21和激光接收单元22。以显示器方式呈现的显示设备23和以键盘方式呈现的输入装置24位于测距设备的顶侧。此外，可以提供具有变焦功能的目标搜索照相机(这里未示出)，用于捕获可以在发射方向上显示在显示设备23上的图像。
[0055] 根据本发明，激光发射单元21向墙壁上的测量点10发射激光束7。墙壁具有自然粗糙表面，光线从该自然粗糙表面以散射方式反射。以散射方式反射的激光光束7的一部分光线7’被激光接收单元22采集，被检测并转换为电子信号。该信号通过自身已知的方式由电路进行评估，以便确定距离13的数字值。作为示例，相位或者渡越时间测量可用来确定距离。在该情况下，也可以考虑激光接收单元22和测量站之间的范围。然后，通过评估以数字方式确定的所测距离13的值，通过显示设备23提供给用户。
[0056] 图1b示出在对墙壁上第一点10到第二点11间的距离进行测量期间的图1a的手持测距设备1。对于针对第二点11的测量，由用户根据对第一点10的测量来改变测距设备1的位置，这里用角度α来表示为旋转。如果除了到这两点10、11的距离外，还可以检测所述角度α，那么可以计算这两点10、11之间的区段15。
[0057] 图2示出根据本发明的方法的三角法原理。可以通过从任意空间点到区段15的端点10、11的已知距离13，14、以及从空间点12到端点10、11的方向之间的角度α，来计算区段15的长度。具体地，为这个目的可以使用余弦定理。
[0058] 图3示出根据本发明的手持测距设备1，其在第一发射方向8上向测量点10发射激光光束7。图中还示出相对于发射方向8正交行进的旋转轴：横轴18和竖轴19。
[0059] 图4示出通过根据本发明的手持测距设备1的纵剖面。测距设备1包括在发射方向8上发射激光光束7的激光测距仪20。还示出显示器23和输入装置24。图像评估单元45、评估部件25以及惯性传感器26被示处为内部部件。并且，测距设备1包括电源(未示出)，具体是电池或可再充电电池，其为测距设备1的电操作部件提供电能。
[0060] 如目前在光学测距的情况下常用的那样，数字地呈现的距离值可以被设备的评估部件25存储、进一步处理或者传输，并可以在显示器23上显示给用户。
[0061] 图5a至5c示出根据本发明的具有三种示例性构造的图像获取单元的手持测距设备。
[0062] 图5a示出手持测距设备1包含单个照相机41，该照相机41与激光发射单元21和激光接收单元22并排布置。
[0063] 图5b示出手持测距设备1包括：第一照相机41，其布置在激光发射单元21和激光接收单元22的一侧；和第二照相机42，其布置在激光发射单元21和激光接收单元22的另一侧。
[0064] 图5c示出手持测距设备1包括布置在激光测距仪的相同侧上的三个照相机41、42、43。
[0065] 图5a和5b中所示的图像获取单元的照相机41-44被具体以这种方式构造：它们使得能够通过同时捕获图像来生成广角图像。也可以实施不同的其他照相机布置，这里由于空间的原因未示出；特别地，在每种情况下，多个照相机可以布置在激光测距仪20的两侧，或者这些照相机可以布置在激光测距仪20的上方和/或下方。
[0066] 图6a和6b示出一种方法，通过该方法，例如，如果像这里所示的，障碍27妨碍从第一点10到第二点11进行直接测量，那么可以采用根据本发明的测距设备1来确定表面上相距较远的两个测量点10、11之间区段15的长度。
[0067] 图6a示出在对到第一测量点10的距离进行测量期间的、根据本发明的手持测距设备1。用户通过可见激光束7来将测量设备1对准墙壁上的待测点10，并且经由设备1的输入装置开始测量过程。激光测距仪20检测距点10的距离13；所述距离被设备1的评估单元存储。同时，图像获取单元40的照相机捕获测量环境的第一目标图像51。所述目标图像由图像评估单元存储。
[0068] 图6b示出在对到第二测量点11的距离进行测量期间的手持测距设备1。用户通过可见激光束7将设备1对准墙壁上的另一待测点11，并且开始第二测量过程。激光测距仪20检测距第二点11的距离14；所述距离由评估单元存储。同时，图像获取单元40的照相机捕获测量环境的第二目标图像52，其中第一目标图像和第二目标图像具有重叠的公共图像区域56。
[0069] 所述公共图像区域56被图像评估单元用来通过特征提取而使第一目标图像51和第二目标图像52彼此相关，具体地，通过图像拼接而使它们彼此组合从而形成全景图像。为此，公共图像区域56必须具备可获得的结构或其他特征。在该示例中，障碍27的一部分呈现为可获得的特征。
[0070] 目标图像51、52由图像点(具体的为像素点)构成。取决于照相机的光学单元，每个像素表示一角区段。通过获知设备的照相机光学单元，所述角区段的大小也是可知的，并存储在图像评估单元的存储器中。
[0071] 从彼此相关的图像，或者从合成的全景图像中，通过确定所述两个测量点10、11间像素的数量，从而能够计算第一发射方向8和第二发射方向9之间的角度α。然后通过三角法，具体地通过余弦定理，然后可以从所测量的距离13、14以及角度α计算出这两点10、11之间的距离15。
[0072] 图7a和7b示出将多个图像51-55接合在一起以形成全景图像50。该方法仅需要单个照相机。
[0073] 图7a示出空间中测量环境具有两个测量目标点10、11。在第一测量过程和第二测量过程期间，获取第一目标图像51和第二目标图像52，在这个示例中它们不重合。在这两个测量过程之间，因此获取三个其他图像53-55，以便桥接这两个目标图像51、52之间的距离。在该情况下，获得的目标图像以及另外的图像51-55中的每一个都具有与其各自相邻图像共有的至少一个公共图像区域，并且这些重叠如此分布，使得通过图像51-55，在这两个目标点10、11之间具有连续的成像连接。
[0074] 图7b示出通过图像拼接来接合图7a的单个图像以形成单个全景图像50。这可以通过图像处理来对这些单个图像的公共图像区域56-59中的特征进行识别并组合来实现。单个图像接合在一起的结果是，这两个目标点的成像10’、11’被一起纳入同一个全景图像50中。
[0075] 图8示出将作为第一目标图像51的广角图像与第二目标图像52接合在一起。为了捕获广角图像，手持测距设备优选地具有多个照相机，所述多个照相机同时捕获图像，一起拍摄时可以环绕具体至少120°的角度范围。作为示例，在具有50°的角度范围的三个照相机的情况下，可以同时探测上至150°的角度范围。在针对第一目标点10的第一测量过程期间，获取这种广角图像作为第一目标图像51。在该示例中，由于除了第一目标点10之外，接下来要测量的第二目标点11也位于广角图像的图像区域中，所以获取单个图像作为第二目标图像52就足够了。结果，这两个目标图像51、52自动具有公共图像区域，并且可以通过图像拼接而彼此组合形成全景图像(如图7b所示)。
[0076] 图9示出由具有第一目标点10的成像10’和第二目标点11的成像11’的两个目标图像组合在一起形成的全景图像50。为了推导出在针对这些空间点的测量期间的两个发射方向间的角度α，假设照相机光学单元的角度失真是已知的，能够采用全景图像50中这两个目标点的代表10’、11’间的距离16。具体地，可以根据各自光学单元对这两个代表10’、11’之间的像素进行计数，来确定成像中的这个距离16，其中全景图像50的每个像素对应于已知的角区段。根据全景图像50中目标点的两个代表10’、10’之间的距离或者像素的数量，从而能够计算角度α，并且因而还计算这两个目标点之间的真实距离。如果光学单元的已知角度失真的值存储在测距设备的评估部件中，那么角度α的计算可以全自动执行。
[0077] 图10示出如下的流程图，其例示利用前面附图中所示的测距设备1的根据本发明的示例性测量方法的、在所述方法开始之后进行的各个步骤。为了开启所述方法，用户首先用测距设备1的激光光束7瞄准第一测量点10，并经由设备的输入装置24开启测量过程。评估单元25确定并存储由激光测距仪20对距离13确定的值(如果测距设备1倾斜，可能由惯性传感器26确定的值)。图像获取单元40具体地与距离测量同时地捕获第一目标图像51，从该第一目标图像51上可获取第一测量点10。图像评估单元45存储通过图像获取单元40捕获的目标图像51。
[0078] 用户随后瞄准第二测量点11，并且为此目的使测距设备1枢转。在瞄准期间，如果需要，图像获取单元40捕获其他图像53-55，以便能够产生多个图像共有的图像区域56-59，从而保证目标图像51、52后续可以接合在一起。具体地，这里的图像获取单元40被设计为，全自动识别是否必须获取其他图像53-55以便后续将目标图像51、52接合在一起，并且全自动获取所述其他图像。
[0079] 用户再次开启针对第二测量点11的测量过程，评估单元25确定并存储进一步的距离14，也可能包括倾斜值。具体地，与测量同时地，图像获取单元40捕获第二目标图像52。
[0080] 图像评估单元45通过图像拼接来将目标图像51、52以及可能的其他图像53-55接合在一起形成全景图像50。为此，能够通过图像识别来识别图像51-55的公共图像区域56-59中的结构或特征。
[0081] 如果没有捕获到足够的带有充足公共图像区域56-59的图像来进行图像接合，那么在第二测量过程之后，用户还可以请求对准测距设备1，以便用图像获取单元40进行进一步的捕获，例如通过设备的显示器23对一次或多次具体对准进行引导，在所述一次或多次具体对准中必须捕获一个或多个另外图像53-55，以便能够实现图像接合。
[0082] 如果图像51-55已经通过图像评估单元45接合在一起，那么图像评估单元45可以根据测量点10、11的两个成像10’、11’之间的距离16(具体地，由像素的数量确定)以及单个像素的已知角度范围来计算角度α，所述角度范围依赖于图像获取单元40的照相机41-44的光学单元。这是在针对测量点10、11的两个距离测量期间两个发射方向8、9之间的角度。通过余弦定理，评估单元25可以从两个所测量的距离13、14以及所计算的角度α来计算这两个测量点10、11之间的距离15。然后可以通过显示器23将结果输出给用户。
[0083] 毫无疑问，这些图示的附图仅用于示意性地例示可能的示例性实施方式。不同的方法可以类似地彼此组合以及与现有技术的方法和设备组合。
