本發(fā)明涉及測(cè)繪儀器技術(shù)，尤其涉及一種用于測(cè)距電子水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺的標(biāo)尺條碼及其編碼解碼方法。

背景技術(shù)：

目前電子水準(zhǔn)儀的解碼方式主要有相關(guān)法、幾何法和相位法。相關(guān)法和幾何法的編碼方式復(fù)雜，并且解碼所需計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，測(cè)量速度慢，不利于外業(yè)環(huán)境的測(cè)量。已有電子水準(zhǔn)儀的測(cè)量精度不高，在0.1mm左右，主要原因就是電子水準(zhǔn)儀在解碼時(shí)僅利用一維的黑白條碼組成的相位譜與水準(zhǔn)儀中的相位譜進(jìn)行比較，根據(jù)相位差計(jì)算出中絲所在高度，這樣僅利用一維信息，精度勢(shì)必難以滿足要求。并且現(xiàn)在可以測(cè)量距離的電子水準(zhǔn)儀精度較低，一般只做參考用，而在實(shí)際工程測(cè)量中往往需要在測(cè)量高度的同時(shí)也對(duì)距離進(jìn)行測(cè)量，并且保證其精度。全站儀可以測(cè)量距離和高度，但是全站儀的操作復(fù)雜，在外業(yè)作業(yè)時(shí)需要很長(zhǎng)時(shí)間對(duì)其進(jìn)行調(diào)平操作,且價(jià)格昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種用于測(cè)距電子水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺的標(biāo)尺條碼及其編碼解碼方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種用于測(cè)距電子水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺的標(biāo)尺條碼，所述標(biāo)尺條碼由黑白相間的條紋碼組成，其特征在于，所述黑色條紋碼具有相同的寬度，白色條紋碼具有不同的寬度；每個(gè)碼元由兩個(gè)白色條紋碼和一個(gè)黑色條紋碼組成，相鄰的兩組碼元共用一個(gè)白色條紋碼。

按上述方案，所述白色條紋碼的寬度以設(shè)定的規(guī)律排列。

按上述方案，所述白色條紋碼的寬度的規(guī)律排列為：

白色條碼最大寬度為黑色條碼的1.5倍，最大寬度為黑色條碼的0.3倍，其余白色條碼寬度在此區(qū)間內(nèi)按線性插值。

按上述方案，為保證標(biāo)尺的條碼均勻性，所述白色條紋碼的寬度的規(guī)律排列為：

按上述方案，所述標(biāo)尺上任意兩組碼元的3個(gè)條碼的寬度比例不相同。

一種用于測(cè)距電子水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺的編碼解碼方法，其特征在于，解碼由以下步驟組成：

1）使用中值濾波算法將獲取的碼元灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像；

2）采用mean-shift算法將二值圖像進(jìn)行分割，并根據(jù)中絲所在位置確定中絲所屬的碼元；

3）使用最小二乘法確定碼元中每個(gè)條紋的上下邊界直線，根據(jù)直線間的距離確定條紋的寬度，并根據(jù)3個(gè)條紋的寬度比例確定碼元的高度；

4）根據(jù)中絲位置將中絲所在條紋分為上下兩部分，并根據(jù)上下兩部分的寬度比例確定中絲的高度，即測(cè)量所得高度。

5）根據(jù)中絲所在碼元中黑色條碼的成像寬度以及像距，結(jié)合三角形相似原理，計(jì)算出視距，也即需要測(cè)量的距離。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明具有解碼運(yùn)算簡(jiǎn)單，在測(cè)量高程的同時(shí)可以測(cè)量距離的功能，拓寬了水準(zhǔn)儀的使用范圍。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是本發(fā)明編碼方法編碼后的一段條紋；

圖2是本發(fā)明解碼方法經(jīng)過(guò)mean-shift算法分割后的圖像；

圖3是本發(fā)明解碼方法中絲所在條紋的測(cè)量示意圖；

圖4是本發(fā)明解碼方法距離測(cè)量示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明的一種實(shí)例概略圖。圖中黑色條碼具有相同的寬度，白色條碼具有不同的寬度。每個(gè)碼元由兩個(gè)白色一個(gè)黑色的條碼組成，兩個(gè)碼元共用一個(gè)白色條碼。一把直尺上每個(gè)碼元的三個(gè)條紋寬度比例不同。

白色條紋碼的寬度的規(guī)律排列為：

白色條碼最大寬度為黑色條碼的1.5倍，最大寬度為黑色條碼的0.3倍，其余白色條碼寬度在此區(qū)間內(nèi)按線性插值。

解碼時(shí)根據(jù)中絲所在碼元的三個(gè)條紋寬度比例確定碼元的高度，中絲2所對(duì)應(yīng)的高度由以下步驟進(jìn)行確定。

1.使用中值濾波算法將獲取的二維碼灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像

2.采用mean-shift算法將二值圖像進(jìn)行分割，并根據(jù)中絲2所在位置確定中絲所屬的碼元。

3.使用最小二乘法確定碼元中每個(gè)條紋的上下邊界直線l1、l2、l3、l4，根據(jù)直線間的距離d1,d2,d3確定條紋的寬度，并根據(jù)3個(gè)條紋的寬度比例d1：d2：d3確定碼元的高度。

4.根據(jù)中絲位置將中絲所在條紋分為上下兩部分，并根據(jù)上下兩部分的寬度比例d4:d5確定中絲2的高度，即測(cè)量所得高度。

距離的測(cè)量在根據(jù)中絲2所在碼元中黑色條碼的實(shí)際寬度d1，成像寬度d7以及像距確定。由于黑色碼的實(shí)際寬度已知且固定，根據(jù)三角形相似原理，可以推算出視距，也即需要測(cè)量的距離。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于測(cè)距電子水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺的標(biāo)尺條碼及其編碼解碼方法，所述標(biāo)尺條碼由黑白相間的條紋碼組成，其特征在于，所述黑色條紋碼具有相同的寬度，白色條紋碼具有不同的寬度；每個(gè)碼元由兩個(gè)白色條紋碼和一個(gè)黑色條紋碼組成，相鄰的兩組碼元共用一個(gè)白色條紋碼。本發(fā)明標(biāo)尺條碼及其編碼解碼方法具有解碼運(yùn)算簡(jiǎn)單，使測(cè)距電子水準(zhǔn)儀在測(cè)量高程的同時(shí)可以測(cè)量距離的功能，拓寬了水準(zhǔn)儀的使用范圍。

技術(shù)研發(fā)人員：康俊濤;張亞州;李豪;鄒立;馬雷;邱奕龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.31
技術(shù)公布日：2017.08.04