[发明专利]自动测量的数字水准仪

权利要求书

1.一种自动测量的数字水准仪，其特征在于包括： 

广角摄像处理系统（1），用于在水平旋转基座（3）的驱动下四周寻找标尺（a），然后计算出标尺（a）所在的方位和距离；

望远镜调焦系统（4），用于根据所述标尺（a）的方位和距离通过水平旋转基座（3）调整朝向，对准标尺（a）后自动调焦；

CCD装置（5），用于在调焦后通过望远镜调焦系统（4）获取标尺（a）的精确图像；

CPU单元（2），用于根据所述标尺（a）所在的方位和距离控制水平旋转基座（3）旋转相应的角度以使望远镜调焦系统（4）对准标尺（a），然后驱动望远镜调焦系统（4）到相应的焦距上，并获取在CCD装置（5）中形成标尺（a）的图像，最后计算出该标尺（a）的高程及距离，并存储到存储器中。

2.根据权利要求1所述的自动测量的数字水准仪，其特征在于：所述广角摄像处理系统（1）包括：广角透镜系统、通过广角透镜系统获取图像的图像传感器和与图像传感器相连的中央处理器；

广角摄像处理系统（1）寻找标尺（a）并计算出标尺（a）所在的方位和距离的方法如下：

所述中央处理器通过图像传感器连续获取四周图像，直至所述中央处理器得到一张外界含有标尺（a）的图像时止；

所述中央处理器通过图像匹配算法找到标尺（a）并得到其在照片中的位置坐标：

X1=n1*P，

Y1=n2*P，

其中，P为图像传感器的一个像素宽度，则可以计算出标尺（a）在水平方向上的方位角即所述方位：β=((X1-0.5*N*P)/ 0.5*N*P)* α  ，其中，N是图像传感器的水平像素数，α为广角透镜系统中镜头的广角角度；

根据标尺（a）的图像在照片中的长宽所占的像素n3,n4可以计算出标尺（a）所在的距离：L=(H/n3*P)*L'，

其中H为标尺实际高度，L'为摄像机光学系统的放大系数。

3.根据权利要求1或2所述的自动测量的数字水准仪，其特征在于：

使用的标尺（a）上的图案是黑白相间的条码；

CPU单元（2）控制望远镜调焦系统（4）对准标尺（a）调焦时，CPU单元（2）多次驱动水平旋转基座（3）及望远镜调焦系统（4），并在CCD装置（5）中得到相对应的图像，CPU单元（2）通过比较不同调焦位置上的图像中的所述黑白相间的条码的对比度，以判断出最佳的调焦位置，从而将望远镜调焦系统（4）调焦到最佳位置。

4.一种自动测量的数字水准仪，其特征在于：使用的标尺（a）上设有用于检测标尺（a）所在位置的GPS接收机和用于将检测标尺（a）的位置信息以无线信号发出的无线信号发射装置；

水准仪（b）包括：用于接收所述无线信号并得出所述标尺（a）的位置信息的无线信号接收器、用于检测水准仪（b）所在位置的GPS接收机、CPU单元（2）、水平旋转基座（3）、望远镜调焦系统（4）和CCD装置（5）；

CPU单元（2）根据水准仪（b）所在位置的信息、所述标尺（a）的位置信息，计算出标尺（a）相对水准仪（b）所在的方位和距离，然后根据该方位和距离通过水平旋转基座（3）调整望远镜调焦系统（4）的朝向，然后控制望远镜调焦系统（4）自动调焦，并获取在CCD装置（5）中形成标尺（a）的图像，最后计算出该标尺（a）的高程及距离，并存储到存储器中。

5.根据权利要求4所述的自动测量的数字水准仪，其特征在于：

使用的标尺（a）上的图案是黑白相间的条码；

CPU单元（2）控制准标尺（a）调焦时，CPU单元（2）多次驱动水平旋转基座（3）及望远镜调焦系统（4），并在CCD装置（5）中得到相对应的图像，CPU单元（2）通过比较不同调焦位置上的图像中的所述黑白相间的条码的对比度，以判断出最佳的调焦位置，从而将望远镜调焦系统（4）调焦到最佳位置。