數字水準儀標尺編碼理論與識別技術研究.pdf

1、作為水準測量儀器發(fā)展趨勢的數字水準儀，因國外技術封鎖以及國內某些技術難題沒有完全攻克等方面的原因，至今尚無擁有自主專利權的產品面世。這給我國水準測量儀器使用量達到30萬臺/每年的測繪行業(yè)帶來了技術的發(fā)展瓶頸。 針對這種現狀本文重點研究數字水準儀測量系統的兩項關鍵技術：一、突破國外專利權的壟斷，提出新的水準標尺條碼；二、研究與新碼配套的圖像處理算法與條碼識別技術。具體的研究工作如下： 1、編碼方法分析提出并分析了水準標尺條

2、碼編碼的兩種承載信息方式：模擬量編碼法和數字式編碼法；研究水準標尺選用一維條碼編碼的原因：通過條碼條、空寬度的變化以及縱向的有序排列達到二維條碼的作用效果。 2、衡量條碼優(yōu)劣的評價體系構建建立衡量編碼優(yōu)劣的評價指標——條碼的最大信息密度、條碼圖像的分辨率與條碼信息的糾錯能力：用條碼的最大編碼容量與一個單元寬度的比值衡量條碼的最大信息密度；通過光學系統的點擴散函數研究條碼圖像的分辨率，得出碼元邊緣的間距相等時分辨率最高的結論；用條

3、碼圖像信息序列的相關性或條碼編碼所用函數本身的規(guī)律性來評價條碼信息的糾錯功能。 3、Nkm條碼與G—R條碼創(chuàng)新依據上述編碼理論創(chuàng)新出兩種新碼：基于寬度調節(jié)法的Nkm條碼和基于模塊組配法的G—R條碼。前者具有充分利用編碼信息，達到水準標尺條碼總數N、條空寬度比變化種類k與一個碼區(qū)內的條碼單元數m之間的最佳匹配，但它存在信息密度較低、分辨率不高、只有校驗沒有糾錯功能等缺點；后者利用Gray碼在任意兩個相鄰的數之間轉換，只有一個數位發(fā)

4、生變化的單步特性，以及參考碼R固定的條寬有利于求物像比的特點，交替組合而成一種信息密度較高，分辨率較好，糾錯能力強的高品質碼。 4、G—R條碼圖像處理算法設計利用中值濾波對于階躍信號輸出能保持輸入信號值不變，以及較好得保持圖像邊緣非線性的優(yōu)點進行G—R條碼圖像濾波；針對數學形態(tài)學提取的邊緣比較平滑、清晰，圖像骨架比較連續(xù)的特點進行G—R條碼圖像的邊緣檢測處理；基于最大類間方差法得到的圖像邊緣不隨光強變化的特點進行G—R條碼圖像閾

5、值分割；鑒于概率統計細分法算法簡單、執(zhí)行效率高、精度好的特性進行G—R條碼圖像邊緣的精確定位。模擬實驗結果表明，所用方法較好地解決噪聲干擾對邊緣信息提取的影響，提高了檢測的分辨率。 5、SMGP(Sequence Matching and Geometric Position—setting)條碼識別思想創(chuàng)立根據數字水準儀需將條碼的信號與儀器內存的參考信號按一定方式進行比較獲得識別的讀數原理，以及幾何法通過求平均值能消除分化誤差