專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)用于數(shù)字水準(zhǔn)儀條碼尺的偽隨機(jī)條碼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該技術(shù)屬于測(cè)繪儀器制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的數(shù)字水準(zhǔn)儀條碼尺的編解碼原理主要有相關(guān)法、相位法和幾何法。相關(guān)法的典型代表是Ieica公司，其標(biāo)尺直接由寬度不同的白條紋和黑條紋縱向排列構(gòu)成，不同寬度條紋的組合順序反應(yīng)了高度信息，專(zhuān)利號(hào)為DE0019530788C1 ;相位法的典型代表是TOPCON公司，其標(biāo)尺由三種碼構(gòu)成，通過(guò)測(cè)量碼段中的碼相位差獲得高度信息，通過(guò)參考碼獲得物象比，專(zhuān)利號(hào)為93121271. 5和01137724. 0 ;幾何法的典型代表是Trimble公司，其標(biāo)尺采用雙相位碼結(jié)構(gòu)，專(zhuān)利號(hào)為DE0019826871C1。 由于國(guó)外各大公司的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和產(chǎn)品的壟斷，國(guó)內(nèi)獲得ー種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字水準(zhǔn)儀方法迫在眉睫。近些年國(guó)內(nèi)對(duì)這方面的研究很多，其中比較典型的有楊俊志先生的等距碼碼寬正弦調(diào)制編碼，專(zhuān)利號(hào)為03153286. I ;葉曉明先生的等寬比列碼，專(zhuān)利號(hào)為200410061193. 8。這些方法在理論上是行得通的，但在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中，很多客觀(guān)的因素限制了理論成果的獲得，還不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于為數(shù)字水準(zhǔn)儀和電子經(jīng)緯儀度盤(pán)設(shè)計(jì)一種條碼尺及其編解碼的方法，具有兼容遠(yuǎn)近距離測(cè)量，可以正向逆向同時(shí)測(cè)量，標(biāo)尺制作簡(jiǎn)單，對(duì)硬件系統(tǒng)的要求低，解碼運(yùn)算量小，識(shí)別快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的應(yīng)用于數(shù)字水準(zhǔn)儀條碼尺的偽隨機(jī)條碼，其條碼由多種寬度的明條紋和暗條紋交替構(gòu)成，條紋的寬度和明暗變化受多個(gè)偽隨機(jī)序列調(diào)制。條碼內(nèi)包含著兩種意義的條紋，即由寬度較窄的明條紋和暗條紋交替構(gòu)成的細(xì)碼條紋，明條紋和暗條紋的寬度變化各受ー個(gè)偽隨機(jī)序列調(diào)制；由寬度相對(duì)較寬的明條紋和暗條紋構(gòu)成的粗碼條紋，條紋的寬度和明暗變化受一個(gè)偽隨機(jī)序列調(diào)制。將粗碼條紋有規(guī)律地嵌入細(xì)碼條紋當(dāng)中就構(gòu)成了完整的條碼，其特征在于多個(gè)偽隨機(jī)序列交錯(cuò)編碼，對(duì)條紋的寬度和明暗變化都進(jìn)行調(diào)制。如上所述的應(yīng)用于數(shù)字水準(zhǔn)儀條碼尺的偽隨機(jī)條碼，其設(shè)計(jì)思想的特征在于對(duì)遠(yuǎn)近距離測(cè)量分別設(shè)計(jì)條碼，然后融合在一起。在數(shù)字水準(zhǔn)儀的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，當(dāng)測(cè)量距離較近時(shí)，視野范圍較小，這就要求條碼尺在很短的長(zhǎng)度上要包含足夠多的碼元信息才能確定該段條碼在整個(gè)標(biāo)尺上的位置；當(dāng)測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí)，雖然視野范圍不會(huì)成為條碼設(shè)計(jì)的限制因素，但是由于CCD的分辨率有限，這就要求條紋的寬度要足夠?qū)挷拍鼙环直娉鰜?lái)。本發(fā)明的特征就在于對(duì)遠(yuǎn)近距離測(cè)量分別設(shè)計(jì)條碼，然后融合在一起構(gòu)成完整的條碼。本發(fā)明成功地解決了這ー設(shè)計(jì)思想所面臨的三個(gè)問(wèn)題細(xì)碼的設(shè)計(jì)，粗碼的設(shè)計(jì)，細(xì)碼和粗碼的融合。本發(fā)明解決的第一個(gè)問(wèn)題是細(xì)碼的設(shè)計(jì)。細(xì)碼設(shè)計(jì)首先要選擇碼元，碼元是信息的載體，是調(diào)制規(guī)律的載體。碼元可以利用的信息有明暗度和寬度，對(duì)于明暗度信息，要想精確識(shí)別碼元的灰度信息相對(duì)比較困難，硬件成本高而且誤判率高，所以一般把碼元的顏色選為兩色(比如黒色和白色)，本發(fā)明把兩色的條紋分別叫做明條紋和暗條紋；碼元寬度的選擇與調(diào)制規(guī)律有直接的聯(lián)系，在當(dāng)今，比較成熟的碼元設(shè)計(jì)方法主要有兩種即參考碼法和占空比調(diào)制法，這兩種方法都有ー個(gè)缺點(diǎn)，即條碼的利用率不高。采用參考碼方法設(shè)計(jì)出來(lái)的條碼的利用率低主要表現(xiàn)在條碼的識(shí)別過(guò)程中，參考碼的作用只是為了提取出用來(lái)測(cè)量的碼元，參考碼本身對(duì)高差的測(cè)量沒(méi)有任何貢獻(xiàn)，但是它又要占據(jù)標(biāo)尺上的空間，這增加了近距離測(cè)量時(shí)的困難。采用占空比調(diào)制方法設(shè)計(jì)的條碼同樣會(huì)有這樣的缺點(diǎn)，在條碼的識(shí)別過(guò)程中，為了得到占空比信息，必須精確知道這個(gè)碼元中明條紋所占的像素個(gè)數(shù)和暗條紋所占的像素個(gè)數(shù)，也就是說(shuō)識(shí)別出兩個(gè)條紋但是只得到一個(gè)碼元的信息。本發(fā)明有效地克服了參考碼和占空比設(shè)計(jì)方式帶來(lái)的利用率低的缺點(diǎn)，直接把明條紋和暗條紋分離開(kāi)來(lái)，分別進(jìn)行偽隨機(jī)序列的寬度調(diào)制，調(diào)制完成后再融合到一起，使得條紋的利用率達(dá)到了百分之百，而且可以正向逆向同時(shí)測(cè)量。本發(fā)明解決的第二個(gè)問(wèn)題是粗碼的設(shè)計(jì)。本發(fā)明是用偽隨機(jī)序列先直接對(duì)條紋進(jìn)行明暗調(diào)制，然后再對(duì)條紋的寬度做小范圍調(diào)整形成粗碼。之所以選擇明暗調(diào)制，是因?yàn)榇执a是用于遠(yuǎn)距離測(cè)量，此時(shí)由于CCD分辨率的限制，希望條紋的寬度越寬越好，如果這個(gè)時(shí)候用寬度調(diào)制，那么測(cè)量距離就受粗碼中寬度較窄的條紋所限制。選用固定的條紋寬度用偽隨機(jī)序列經(jīng)過(guò)明暗調(diào)制形成粗碼之后，在識(shí)別時(shí)，粗碼的判別規(guī)則是在測(cè)量圖像中搜尋滿(mǎn)足間隔關(guān)系的等寬條紋，由于某些細(xì)碼的條紋也是等寬的排列在標(biāo)尺上，這就有可能在近距離測(cè)量時(shí)把那些細(xì)碼判別成為粗碼導(dǎo)致出錯(cuò)。本發(fā)明解決這個(gè)問(wèn)題的方法是在完成粗碼條紋的明暗調(diào)制之后，有意識(shí)地將粗碼的條紋寬度做小的調(diào)整，讓粗碼條紋的寬度稍有差別，解決了誤判問(wèn)題。本發(fā)明解決的第三個(gè)問(wèn)題是細(xì)碼和粗碼的融合。本發(fā)明充分考慮到了在實(shí)際測(cè)量的過(guò)程中，當(dāng)測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí)，由于CXD分辨率的限制，即使標(biāo)尺中有寬度比較寬的粗碼條紋，但是如果和粗碼條紋相鄰的細(xì)碼條紋的寬度過(guò)窄，那么經(jīng)過(guò)圖像處理后，該細(xì)碼條紋在CCD上所占的像素過(guò)少，進(jìn)而使得該細(xì)碼條紋和左右相鄰的條紋直接處理成為ー個(gè)錯(cuò)誤的粗碼條紋，最后無(wú)法進(jìn)行粗碼條紋的識(shí)別。本發(fā)明解決這個(gè)問(wèn)題的方法是將粗碼條紋嵌入在寬度較寬的細(xì)碼條紋之后，這樣就可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的測(cè)量。如上所述，一個(gè)粗碼條紋只有ー種明暗度，即要么是明條紋，要么是暗條紋，在粗碼條紋嵌入細(xì)碼條紋之前，細(xì)碼條紋的分布已經(jīng)是按明暗順序交替排列，則在粗碼條紋嵌入時(shí)，肯定會(huì)和相鄰的ー個(gè)細(xì)碼條紋的明暗度相同而變成寬度更寬的另一個(gè)條紋，這樣就破壞了條碼的排列規(guī)則。本發(fā)明解決這個(gè)問(wèn)題的方法是在嵌入的粗碼條紋之后額外地増加一條寬度和該粗碼條紋前面的細(xì)碼條紋寬度相同并且明暗度也相同的條紋。這個(gè)條紋的增加同樣也打亂了細(xì)碼條紋的排列順序，但是在細(xì)碼測(cè)量吋，如果測(cè)量范圍內(nèi)包含粗碼，則該粗碼可以被判別出來(lái)，然后再舍去該粗碼后的條紋就可以還原細(xì)碼的排列順序了。另外在粗碼的嵌入過(guò)程中還有ー個(gè)問(wèn)題，那就是兩個(gè)粗碼條紋之間放置多少個(gè)細(xì)碼的問(wèn)題。本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想要求在兩個(gè)粗碼之間，至少包含細(xì)碼的一個(gè)碼詞，也就是測(cè)量的最小単位，即能夠定位該碼段在整個(gè)標(biāo)尺上的位置的最少細(xì)碼個(gè)數(shù)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極成果 I、應(yīng)用于數(shù)字水準(zhǔn)儀條碼尺的偽隨機(jī)條碼，其特征在于多個(gè)偽隨機(jī)序列交錯(cuò)編碼，對(duì)條紋的寬度和明暗變化都進(jìn)行調(diào)制。條碼的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是對(duì)遠(yuǎn)近距離測(cè)量分別設(shè)計(jì)條碼，然后融合在一起形成完整的條碼。在碼元的設(shè)計(jì)上，本發(fā)明的特征是把明條紋和暗條紋分離開(kāi)來(lái)進(jìn)行偽隨機(jī)序列的調(diào)制，然后再交替排列在一起，把條紋的利用率提高到了極限。在粗碼和細(xì)碼的融合過(guò)程中，本發(fā)明的特征是有意地將粗碼放在較寬的細(xì)碼之后，然后采用額外增加細(xì)碼的方法解決粗碼和細(xì)碼的有效結(jié)合，這種方法擴(kuò)大了遠(yuǎn)距離測(cè)量的范圍；另外本發(fā)明把明暗調(diào)制后的粗碼條紋設(shè)計(jì)成不同的寬度，有效解決了在近距離測(cè)量時(shí)把細(xì)碼誤判為粗碼的問(wèn)題。2、不同于前幾種方法，本技術(shù)方法為多個(gè)偽隨機(jī)序列交錯(cuò)編碼，對(duì)條紋的寬度和明暗變化都進(jìn)行調(diào)制，這種在ー維方向上實(shí)現(xiàn)的ニ維調(diào)制増加了在有限標(biāo)尺寬度內(nèi)的信息量，通過(guò)不同偽隨機(jī)序列調(diào)制的條紋交錯(cuò)在一起，使得在近距離測(cè)量時(shí)，除了利用每個(gè)偽隨機(jī)序列的碼詞之外，還可以利用不同偽隨機(jī)序列之間的相位差獲取高度信息，從而降低了近距離測(cè)量時(shí)對(duì)視場(chǎng)范圍的要求。由于本發(fā)明的條碼尺中嵌有較寬的粗碼，而且每個(gè)粗碼條紋的兩邊都是寬度比較寬的細(xì)碼條紋，使得在遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)可以克服由于物象比的増大和CCD分辨率的限制帶來(lái)的條碼識(shí)別困難。 3、不同于前幾種方法，在粗碼的設(shè)計(jì)上，本發(fā)明是用偽隨機(jī)序列先直接對(duì)條紋進(jìn)行明暗調(diào)制，然后再對(duì)條紋的寬度做小范圍調(diào)整，把明暗調(diào)制后的粗碼條紋設(shè)計(jì)成不同的寬度，有效解決了在近距離測(cè)量時(shí)把細(xì)碼誤判為粗碼的問(wèn)題。4、不同于前幾種方法，在細(xì)碼和粗碼的融合上，本發(fā)明充分考慮到實(shí)際測(cè)量的過(guò)程中，當(dāng)測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí)，由于CCD分辨率的限制，即使標(biāo)尺中有寬度比較寬的粗碼條紋，但是如果和粗碼條紋相鄰的細(xì)碼條紋寬度過(guò)窄，則經(jīng)過(guò)圖像后，該細(xì)碼條紋和左右相鄰的條紋直接處理成為ー個(gè)條紋。本發(fā)明解決這個(gè)問(wèn)題的方法是將粗碼條紋嵌入在寬度比較寬的細(xì)碼條紋之后，這樣就可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的測(cè)量。本發(fā)明在嵌入的粗碼條紋之后額外地増加一條寬度和該粗碼條紋前面的細(xì)碼條紋寬度相同并且明暗度也相同的條紋。本發(fā)明在融合兩種條碼時(shí)，在兩個(gè)粗碼之間，至少要包含細(xì)碼的一個(gè)碼詞，也就是測(cè)量的最小単位，即能夠定位該碼段在整個(gè)標(biāo)尺上的位置的最少細(xì)碼個(gè)數(shù)。5、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)條碼解碼的技術(shù)核心是在解碼的過(guò)程中直接由某個(gè)條紋與附近的條紋之間的明暗度和寬度的相對(duì)變化信息識(shí)別碼詞，進(jìn)而獲得視線(xiàn)高和視距讀數(shù)。這種相對(duì)解調(diào)法有著相關(guān)法的優(yōu)點(diǎn)，直接利用測(cè)量范圍內(nèi)條碼之間的相互關(guān)系進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)又回避了相關(guān)法巨大的ニ維相關(guān)運(yùn)算量；本發(fā)明的解碼方法也有著幾何法的優(yōu)點(diǎn)，利用碼詞構(gòu)成測(cè)量的最小単位，這樣使得在標(biāo)尺有部分遮擋的情況下也能進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)又回避了幾何法標(biāo)尺制作困難的缺點(diǎn)。另外由于本發(fā)明條碼的設(shè)計(jì)本身就很好地解決了遠(yuǎn)近測(cè)量時(shí)由于物象比和CCD分辨率因素帶來(lái)的矛盾，這大大減小了儀器設(shè)計(jì)制造的難度。6、本發(fā)明的編解碼方法應(yīng)用在數(shù)字水準(zhǔn)儀的最大優(yōu)點(diǎn)是完全解決了水準(zhǔn)測(cè)量中遠(yuǎn)近測(cè)量時(shí)由于物象比和C⑶分辨率因素帶來(lái)的矛盾；具有兼容遠(yuǎn)近距離測(cè)量，可以正向逆向同時(shí)測(cè)量，標(biāo)尺制作簡(jiǎn)單，對(duì)硬件系統(tǒng)的要求低，解碼運(yùn)算量小，識(shí)別快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)也適用于電子經(jīng)緯儀。


圖I是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的條碼結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明在近距離測(cè)量時(shí)其中一種情況的解碼示意圖。圖3是本發(fā)明在近距離測(cè)量時(shí)另ー種情況的解碼示意圖。圖4是本發(fā)明在遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)的解碼示意圖。圖5是數(shù)字水準(zhǔn)儀測(cè)量原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的工作原理作進(jìn)ー步的說(shuō)明。I、條紋條紋是偽隨機(jī)序列的載體，它有兩個(gè)基本的特征，即明暗度和寬度。本發(fā)明中只利用了兩種亮度的條紋，即明條紋和暗條紋，本實(shí)施例的明為白，暗為黑，但明暗指的是光學(xué)亮度的反差涵義，不局限于白與黑，也包含其他亮度有差異的顏色配置，比如黒色和黃色等。在用偽隨機(jī)序列調(diào)制條紋的寬度時(shí)，任何的寬度組合都可以反應(yīng)偽隨機(jī)序列的規(guī)律，本發(fā)明的實(shí)施例有四種寬度的條紋，分別為4cm、3cm、l. 2cm、0. 6cm。根據(jù)實(shí)際情況的需要，也可以選擇其他寬度的條紋組合。附圖I中，包含了三個(gè)偽隨機(jī)序列調(diào)制出來(lái)的條紋(1)、在圖形的底部有紅色的小號(hào)的ニ進(jìn)制比特，這些由I和0組成的ニ進(jìn)制比特流就是一個(gè)偽隨機(jī)序列，在這些序列的正上方就是調(diào)制出來(lái)的條紋，圖中可見(jiàn)，這個(gè)序列調(diào)制的是明條紋，其中寬度0. 6cm代表比特0，寬度I. 2cm代表比特I ; (2)、在圖形的上面有藍(lán)色的小號(hào)的ニ進(jìn)制比特，這些由I和0組成的ニ進(jìn)制比特流也是ー個(gè)偽隨機(jī)序列，在這些序列的正下方就是調(diào)制出來(lái)的條紋，這個(gè)序列調(diào)制的是暗條紋，其中寬度0. 6cm代表比特0，寬度I. 2cm代表比特I ; (3)、在圖形的上面有黒色的大號(hào)的ニ進(jìn)制比特，這些由I和0組成的ニ進(jìn)制比特流也是ー個(gè)偽隨機(jī)序列，在這些序列的正下方就是調(diào)制出來(lái)的條紋，其中明條紋代表比特1，暗條紋代表比特0，它們的寬度是4cm和3cm交替變化的。上述中，前兩種條紋是本實(shí)施例的細(xì)碼，第三種條紋是粗碼；可以看出，細(xì)碼和粗碼的寬度有明顯的區(qū)別，細(xì)碼由兩個(gè)偽隨機(jī)序列調(diào)制的條紋組成，粗碼由ー個(gè)偽隨機(jī)序列調(diào)制的條紋組成；細(xì)碼調(diào)制的是條紋的寬度，粗碼調(diào)制的是條紋的明暗變化；每個(gè)粗碼條紋的兩邊必然是寬度比較寬的細(xì)碼條紋；每?jī)蓚€(gè)粗碼條紋之間至少包含一個(gè)碼詞的細(xì)碼條紋個(gè)數(shù)(本實(shí)施例中細(xì)碼的碼詞條紋個(gè)數(shù)為7個(gè))。2、偽隨機(jī)序列偽隨機(jī)序列是滿(mǎn)足偽隨機(jī)規(guī)律即類(lèi)似噪聲但有規(guī)律的數(shù)字比特流，比特流有ニ進(jìn)制比特流與多進(jìn)制比特流，本發(fā)明的實(shí)施例是ニ進(jìn)制的m偽隨機(jī)序列，其中調(diào)制細(xì)碼明條紋的是ー個(gè)7級(jí)的m偽隨機(jī)序列；調(diào)制細(xì)碼暗條紋的是起始比特與上ー個(gè)不同的另外ー個(gè)7級(jí)的m偽隨機(jī)序列；調(diào)制粗碼的是ー個(gè)5級(jí)的m偽隨機(jī)序列。本實(shí)施例是三個(gè)偽隨機(jī)序列交錯(cuò)調(diào)制的例子，也可以選用兩個(gè)偽隨機(jī)序列或四個(gè)以上的偽隨機(jī)序列交錯(cuò)調(diào)制，另外在調(diào)制序列的選擇上，也可以選用類(lèi)似偽隨機(jī)序列規(guī)律的其他形式的數(shù)字比特流。3、條碼標(biāo)尺將生成的粗碼嵌入到細(xì)碼中就構(gòu)成整個(gè)條碼尺，本實(shí)施例的具體規(guī)則為(I)、每?jī)蓚€(gè)粗碼之間至少有7個(gè)條紋的細(xì)碼。之所以是7個(gè)是因?yàn)榧?xì)碼的偽隨機(jī)序列為7級(jí)，如果只考慮細(xì)碼的明條紋或者暗條紋，至少要有7個(gè)條紋的信息才能唯一定位該碼詞在整個(gè)標(biāo)尺上的位置；如果同時(shí)考慮明條紋和暗條紋，因?yàn)樗鼈兪墙诲e(cuò)在一起的，利用它們之間的相位差，只需要有3個(gè)明條紋和4個(gè)暗條紋或者4個(gè)明條紋和3個(gè)暗條紋就可以定位該碼段在整個(gè)標(biāo)尺上的位置。(2)、粗碼的明條紋嵌入在細(xì)碼寬度為I. 2cm的暗條紋之后，由于嵌入的粗碼明條紋和原本細(xì)碼的明條紋會(huì)疊加在一起而破壞整個(gè)編碼規(guī)則，所以在嵌入的粗碼明條紋之后額外的増加一條寬度為I. 2cm的暗條紋；粗碼的暗條紋的嵌入規(guī)則和明條紋的一祥。之所以要選擇在細(xì)碼寬度為I. 2cm的條紋之后嵌入粗碼條紋，是因?yàn)樵谶h(yuǎn)距離測(cè)量吋，即使標(biāo)尺中有寬度比較寬的粗碼條紋，但是如果和粗碼條紋相鄰的細(xì)碼條紋的寬度過(guò)窄，則經(jīng)過(guò)圖像處理后，該細(xì)碼條紋和左右相鄰的條紋被直接處理成為ー個(gè)條紋。4、解碼如附圖2、附圖3和附圖4所示。粗測(cè)粗測(cè)就是條碼的識(shí)別過(guò)程，即在視野范圍內(nèi)找出ー個(gè)能夠測(cè)量的碼詞。本實(shí)施例的識(shí)別第一步是對(duì)CCD采集到的信號(hào)進(jìn)行濾波和邊緣檢測(cè)，然后對(duì)圖像進(jìn)行ニ值化，在ニ值化后的圖像中搜尋能夠測(cè)量的碼詞，考慮到不同的視野范圍，下面分三種情況來(lái)說(shuō)明解碼的方法第一種情況如附圖2所示，滿(mǎn)足這種視野范圍情況的解碼方法是在圖像的
相鄰7個(gè)條紋之間搜尋是否有滿(mǎn)足細(xì)碼比例關(guān)系的條紋組合，即只有兩種寬度的條紋，且寬度成2倍關(guān)系。具體的操作步驟是從圖像的第一個(gè)條紋開(kāi)始，判斷該條紋是否滿(mǎn)足細(xì)碼在近距離測(cè)量范圍內(nèi)條紋在CCD上所占的像素個(gè)數(shù)變化范圍，如果滿(mǎn)足，則找出從該條文起接下來(lái)的7個(gè)條紋，判斷整體是否滿(mǎn)足比例關(guān)系。搜尋完整個(gè)圖像之后，如果測(cè)量條件符合，則一定能夠搜尋到細(xì)碼。第二種情況如附圖3所示，滿(mǎn)足這種視野范圍情況的解碼方法是在圖像的相鄰9個(gè)條紋之間搜尋是否有滿(mǎn)足粗碼和細(xì)碼的比例關(guān)系的條紋組合，即有兩種情況的組合，分別為3 1.2 0.6和4 1.2 0.6。具體的操作步驟是從圖像的第一個(gè)條紋開(kāi)始，判斷該條紋是否滿(mǎn)足粗碼在近距離測(cè)量范圍內(nèi)條紋在CCD上所占的像素個(gè)數(shù)變化范圍，如果滿(mǎn)足，則以該條紋為依據(jù)，找出相鄰的9個(gè)條紋，判斷整體是否滿(mǎn)足比例關(guān)系。搜尋完整個(gè)圖像之后，如果測(cè)量條件符合，則一定能夠搜尋到細(xì)碼。第三種情況如附圖4所示，這種情況需要通過(guò)粗碼來(lái)解碼，即從圖像中找出5個(gè)滿(mǎn)足相對(duì)位置關(guān)系的粗碼來(lái)。具體的操作步驟是從圖像中的第一個(gè)條紋起，判斷該條紋是否滿(mǎn)足粗碼在遠(yuǎn)距離測(cè)量范圍內(nèi)條紋在CCD上所占的像素個(gè)數(shù)變化范圍，如果滿(mǎn)足，則先根據(jù)該條紋所占的像素個(gè)數(shù)算出物象比，再以該物象比為依據(jù)推算出下一個(gè)粗碼在圖像中出現(xiàn)的大概位置，然后在圖像中的這個(gè)位置上加以判斷，如果判斷成功則進(jìn)行下一個(gè)粗碼的判斷，以此類(lèi)推，當(dāng)判斷出5個(gè)滿(mǎn)足條件的粗碼時(shí)，也就完成了條碼的識(shí)別。搜尋完整個(gè)圖像之后，如果測(cè)量條件符合，則一定能夠搜尋到粗碼。完成識(shí)別工作之后，根據(jù)搜尋到的碼詞直接可以判讀出該碼詞的起點(diǎn)離標(biāo)尺底部的高度完成粗測(cè)。精測(cè)精測(cè)的過(guò)程就是根據(jù)電子中絲的像素點(diǎn)離識(shí)別出來(lái)的碼詞的起點(diǎn)之間的像素個(gè)數(shù)，再結(jié)合物象比就可以得到視線(xiàn)高的精測(cè)值。在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中，可以利用測(cè)量多個(gè)碼詞取平均或用最小二乗法修正的方式來(lái)提高測(cè)量的精度。由于碼詞的實(shí)際寬度都是已知量，根據(jù)如附圖5所示的相似三角形原理就可以算出視距值。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于數(shù)字水準(zhǔn)儀條碼尺的偽隨機(jī)條碼，其條碼由多種寬度的明條紋和暗條紋交替構(gòu)成，條紋的寬度和明暗變化受多個(gè)偽隨機(jī)序列調(diào)制。
2.本發(fā)明的條碼包含由寬度較窄的明條紋和暗條紋交替構(gòu)成的細(xì)碼條紋，和由寬度較寬的明條紋和暗條紋構(gòu)成的粗碼條紋；細(xì)碼條紋的明條紋和暗條紋的寬度變化各受ー個(gè)偽隨機(jī)序列調(diào)制，粗碼條紋的寬度和明暗變化受一個(gè)偽隨機(jī)序列調(diào)制。
3.本發(fā)明的特征有效地克服了參考碼或占空比設(shè)計(jì)方式帶來(lái)的利用率低的缺點(diǎn)，直接把明條紋和暗條紋分離開(kāi)來(lái)，分別進(jìn)行偽隨機(jī)序列的寬度調(diào)制，調(diào)制完成后再融合到一起，使得條紋的利用率達(dá)到了百分之百，而且可以正向逆向同時(shí)測(cè)量。
4.本發(fā)明用偽隨機(jī)序列先直接對(duì)條紋進(jìn)行明暗調(diào)制，然后再對(duì)條紋的寬度做小范圍調(diào)整形成粗碼。
5.本發(fā)明將粗碼條紋嵌入在寬度比較寬的細(xì)碼條紋之后，且額外地増加一條寬度和該細(xì)碼條紋相同并且明暗度也相同的條紋；在兩個(gè)粗碼之間，至少要包含細(xì)碼的ー個(gè)碼詞。
6.本發(fā)明的實(shí)施例選用四種寬度的條紋,分別為4cm、3cm、l.2cm、0. 6cm,但是設(shè)計(jì)思想不限于這些寬度，根據(jù)實(shí)際情況的需要，也可以選擇其他寬度的條紋組合。
7.本實(shí)施例是三個(gè)偽隨機(jī)序列交錯(cuò)調(diào)制的例子，也可以選用兩個(gè)偽隨機(jī)序列或四個(gè)以上的偽隨機(jī)序列交錯(cuò)調(diào)制，另外在調(diào)制序列的選擇上，也可以選用類(lèi)似偽隨機(jī)序列規(guī)律的其他形式的數(shù)字比特流。
全文摘要
應(yīng)用于數(shù)字水準(zhǔn)儀條碼尺的偽隨機(jī)條碼，屬于測(cè)繪儀器制造技術(shù)領(lǐng)域。條碼由多種寬度的明暗條紋交替構(gòu)成，其寬度和明暗變化受多個(gè)偽隨機(jī)序列調(diào)制。條碼中的條紋分為用于遠(yuǎn)距離測(cè)量的粗碼條紋和近距離測(cè)量的細(xì)碼條紋。細(xì)碼條紋由寬度較窄的明暗條紋交替構(gòu)成，明暗條紋的寬度變化分別受一個(gè)偽隨機(jī)序列調(diào)制。粗碼條紋由寬度較寬的明暗條紋構(gòu)成，條紋的寬度和明暗變化受一個(gè)偽隨機(jī)序列調(diào)制。將粗碼條紋有規(guī)律地嵌入細(xì)碼條紋中就構(gòu)成了完整的條碼，其特征在于多個(gè)偽隨機(jī)序列交錯(cuò)編碼，對(duì)條紋的寬度和明暗變化都進(jìn)行調(diào)制。具有兼容遠(yuǎn)近距離測(cè)量，可以正向逆向同時(shí)測(cè)量，標(biāo)尺制作簡(jiǎn)單，對(duì)硬件系統(tǒng)的要求低，解碼運(yùn)算量小，識(shí)別快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01C15/06GK102654400SQ20111004953
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者丁梅, 姚雪, 李大乾, 楊宇卓 申請(qǐng)人:丁梅, 姚雪, 李大乾, 楊宇卓