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CN107014348B - 一种用于测距电子水准仪水准尺的标尺条码及其编码解码方法 - Google Patents

一种用于测距电子水准仪水准尺的标尺条码及其编码解码方法 Download PDF

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CN107014348B
CN107014348B CN201710209401.1A CN201710209401A CN107014348B CN 107014348 B CN107014348 B CN 107014348B CN 201710209401 A CN201710209401 A CN 201710209401A CN 107014348 B CN107014348 B CN 107014348B
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康俊涛
张亚州
李豪
邹立
马雷
邱奕龙
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Wuhan University of Technology WUT
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Wuhan University of Technology WUT
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    • G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels

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Abstract

本发明公开了一种用于测距电子水准仪水准尺的标尺条码及其编码解码方法，所述标尺条码由黑白相间的条纹码组成，其特征在于，所述黑色条纹码具有相同的宽度，白色条纹码具有不同的宽度；每个码元由两个白色条纹码和一个黑色条纹码组成，相邻的两组码元共用一个白色条纹码。本发明标尺条码及其编码解码方法具有解码运算简单，使测距电子水准仪在测量高程的同时可以测量距离的功能，拓宽了水准仪的使用范围。

Description

一种用于测距电子水准仪水准尺的标尺条码及其编码解码 方法
技术领域
本发明涉及测绘仪器技术，尤其涉及一种用于测距电子水准仪水准尺的标尺条码及其编码解码方法。
背景技术
目前电子水准仪的解码方式主要有相关法、几何法和相位法。相关法和几何法的编码方式复杂，并且解码所需计算时间较长，测量速度慢，不利于外业环境的测量。已有电子水准仪的测量精度不高，在0.1mm左右，主要原因就是电子水准仪在解码时仅利用一维的黑白条码组成的相位谱与水准仪中的相位谱进行比较，根据相位差计算出中丝所在高度，这样仅利用一维信息，精度势必难以满足要求。并且现在可以测量距离的电子水准仪精度较低，一般只做参考用，而在实际工程测量中往往需要在测量高度的同时也对距离进行测量，并且保证其精度。全站仪可以测量距离和高度，但是全站仪的操作复杂，在外业作业时需要很长时间对其进行调平操作,且价格昂贵。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种用于测距电子水准仪水准尺的标尺条码及其编码解码方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于测距电子水准仪水准尺的标尺条码，所述标尺条码由黑白相间的条纹码组成，其特征在于，所述黑色条纹码具有相同的宽度，白色条纹码具有不同的宽度；每个码元由两个白色条纹码和一个黑色条纹码组成，相邻的两组码元共用一个白色条纹码。
按上述方案，所述白色条纹码的宽度以设定的规律排列。
按上述方案，所述白色条纹码的宽度的规律排列为：
白色条码最大宽度为黑色条码的1.5倍，最大宽度为黑色条码的0.3倍，其余白色条码宽度在此区间内按线性插值。
按上述方案，为保证标尺的条码均匀性，所述白色条纹码的宽度的规律排列为：
按上述方案，所述标尺上任意两组码元的3个条码的宽度比例不相同。
一种用于测距电子水准仪水准尺的编码解码方法，其特征在于，解码由以下步骤组成：
1）使用中值滤波算法将获取的码元灰度图像转换为二值图像；
2）采用mean-shift算法将二值图像进行分割，并根据中丝所在位置确定中丝所属的码元；
3）使用最小二乘法确定码元中每个条纹的上下边界直线，根据直线间的距离确定条纹的宽度，并根据3个条纹的宽度比例确定码元的高度；
4）根据中丝位置将中丝所在条纹分为上下两部分，并根据上下两部分的宽度比例确定中丝的高度，即测量所得高度。
5）根据中丝所在码元中黑色条码的成像宽度以及像距，结合三角形相似原理，计算出视距，也即需要测量的距离。
本发明产生的有益效果是：本发明具有解码运算简单，在测量高程的同时可以测量距离的功能，拓宽了水准仪的使用范围。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明编码方法编码后的一段条纹；
图2是本发明解码方法经过mean-shift算法分割后的图像；
图3是本发明解码方法中丝所在条纹的测量示意图；
图4是本发明解码方法距离测量示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，图1为本发明的一种实例概略图。图中黑色条码具有相同的宽度，白色条码具有不同的宽度。每个码元由两个白色一个黑色的条码组成，两个码元共用一个白色条码。一把直尺上每个码元的三个条纹宽度比例不同。
白色条纹码的宽度的规律排列为：
白色条码最大宽度为黑色条码的1.5倍，最大宽度为黑色条码的0.3倍，其余白色条码宽度在此区间内按线性插值。
解码时根据中丝所在码元的三个条纹宽度比例确定码元的高度，中丝2所对应的高度由以下步骤进行确定。
1.使用中值滤波算法将获取的二维码灰度图像转换为二值图像
2.采用mean-shift算法将二值图像进行分割，并根据中丝2所在位置确定中丝所属的码元。
3.使用最小二乘法确定码元中每个条纹的上下边界直线L1、L2、L3、L4，根据直线间的距离d1,d2,d3确定条纹的宽度，并根据3个条纹的宽度比例d1：d2：d3确定码元的高度。
4.根据中丝位置将中丝所在条纹分为上下两部分，并根据上下两部分的宽度比例d4:d5确定中丝2的高度，即测量所得高度。
距离的测量在根据中丝2所在码元中黑色条码的实际宽度d1，成像宽度d7以及像距确定。由于黑色码的实际宽度已知且固定，根据三角形相似原理，可以推算出视距，也即需要测量的距离。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于测距电子水准仪水准尺的编码解码方法，标尺条码由黑白相间的条纹码组成，其特征在于，黑白相间的条纹码中，黑色条纹码具有相同的宽度，白色条纹码具有不同的宽度；每个码元由两个白色条纹码和一个黑色条纹码组成，相邻的两组码元共用一个白色条纹码；
所述白色条纹码的宽度的规律排列为：
白色条码的最大宽度为黑色条码的1.5倍，最小宽度为黑色条码的0.3倍，其余白色条码宽度在此区间内按线性插值；
所述标尺上任意两组码元的3个条码的宽度比例不相同；
其特征在于，解码由以下步骤组成：
1）使用中值滤波算法将获取的码元灰度图像转换为二值图像；
2）采用mean-shift算法将二值图像进行分割，并根据中丝所在位置确定中丝所属的码元；
3）使用最小二乘法确定码元中每个条纹的上下边界直线，根据直线间的距离确定条纹的宽度，并根据3个条纹的宽度比例确定码元的高度；
4）根据中丝位置将中丝所在条纹分为上下两部分，并根据上下两部分的宽度比例确定中丝的高度，即测量所得高度；
5）根据中丝所在码元中黑色条码的成像宽度以及像距，结合三角形相似原理，计算出视距，也即需要测量的距离。
2.根据权利要求1所述的编码解码方法，其特征在于，所述白色条纹码的宽度以设定的规律排列。
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