[发明专利]数字水准仪条码尺的编码和解码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字水准仪条码尺或测角编码盘的编码和解码方法。

背景技术

根据水准测量的原理，水准仪的主要作用是提供一条水平视线，并能照准水准尺进行读数。因此，水准仪构成主要有望远镜、水准器及基座三部分。 

水准仪望远镜主要由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板所组成。物镜和目镜多采用复合透镜组，十字丝划板上刻有两条互相垂直的长线，竖直的一条称竖丝，横的一条称为中丝，是为了瞄准目标和读取读数用的。在中丝的上下还对称地刻有两条与中丝平行的短横线，是用来测定距离的，称为视距丝。十字丝分划板是由平板玻璃圆片制成的，平板玻璃片装在分划板座上，分划板座固定在望远镜筒上。十字丝交点与物镜光心的连线，称为视准轴或视线。水准测量是在视准轴水平时，用十字丝的中丝截取水准尺上的读数。 

调焦透镜可使不同距离的目标均能成像在十字丝平面上。再通过目镜，便可看清同时放大了的十字丝和目标影像。从望远镜内所看到的目标影像的视角与肉眼直接观察该目标的视角之比，称为望远镜的放大率。

数字水准测量可满足各种等级的水准测量，测量时使用数字水准仪和条码水准尺（即标尺）。数字水准仪主要由望远镜、分划板、气泡式水准器、自动安平装置、图像采集装置、CPU单元、电源、外壳和基座组成。条码水准尺在尺身上置有按某种方案编码的非等间隔的条码刻划，而且没有数字标注。用数字水准仪进行测量时，首先将水准仪安装在三脚架上，并根据气泡式水准器调平水准仪，在照准水准尺并调焦清楚后，由CPU单元控制图像采集装置获得视场中的水准尺的图像，根据获得的图像、水准尺的编码方案以及相应的处理方法求得高度和距离。

目前数字水准仪条码尺的解码原理主要有相关法、几何法和相位法，还有一些其他方法。相关法的典型代表是瑞士的1eica仪器，标尺直接以黑白二进制进行编码，专利号：DE0019530788C1；几何法的典型代表是Trimble仪器，标尺采用双相位二进制编码，专利号：DE0019826873C1；相位法的典型代表是日本TOPCON的专利：93121271．5、01137724．0和日本SOKKIA的专利98104318．6，标尺条码由若干组码宽度不同周期的正弦调制的码序组成；还有一些其他方法的专利如日本SOKKIA的等距码码宽数字调制，专利号98125342．3；杨俊志先生的等距码码宽正弦调制，专利号031S3286．1；赵珞成先生的图像匹配原理，专利号200310111409．2。

纵观现有技术方法，各有利弊，要么条码复杂，标尺制作困难；要么编码解码运算复杂，计算量大且测量速度慢或硬件成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种编码、解码的运算较简单，计算量较小且测量速度较快、硬件成本较低的数字水准仪条码尺的编码和解码方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的数字水准仪条码尺的编码方法，包括：数字水准仪条码尺上的黑白条码依次相间排布，黑、白条码分别具有多种宽度；其中，以一固定宽度的黑条码或白条码为参照码，两个相邻的参照码的同侧边缘或中心之间的区域构成一码区；各码区长度相等，且各码区中的各黑、白条码的组合方式唯一。

进一步，所述参照码为宽度最大或最小的黑条码或白条码。

进一步，所述黑、白条码的宽度包括：5mm、8mm、11mm、14mm和17mm，其中参照条码的宽度为17mm，各码区的长度为60mm。

上述数字水准仪条码尺编码的解码方法，包括：基于测量得的条码图像定位出该条码图像中的所有参照码的位置，根据水准仪中的十字丝在所述条码图像中的位置，找到所述十字丝所在的码区即目标码区，然后根据目标码区内黑、白条码的排列方式对该目标码区进行码区匹配，以找到目标码区在所述条码尺中的位置，然后获取与所述十字丝距离最近的一个参照码的高度值，该高度值即为数字水准仪所测的目标点的粗略高度值；最后根据所述十字丝和所述参照码的间距得出所述目标点的精确高度值。