根据数字水准仪条码为不同宽度黑白交替出现的共性特征,提出了一种基于匹配图像与模板图像条目数相同且等宽原理的快速自适应相关匹配条码定位方法。通过对实测图像进行灰度化、剪切与校正等预处理来获取待匹配条码灰度图像,根据待匹配图像与模板图像条目数相同且等宽假设获取每次匹配时匹配图像缩放比例系数,并运用双线性插值方法将待匹配图像转换为与模板图像等宽的匹配图像,将自适应缩放实测图像与模板图像进行移位相关运算来实现条码的匹配与精确定位。水准测量高度实验结果表明:该方法充分利用了视场中条码图像整体信息,具有抗干扰能力强、不依赖编码规则、算法效率与精度高的特点,可广泛应用于不同编码规则条码标尺高度测量。

针对深度空间小视角摄像机标定, 建立基于立体靶标的仿真分析方法, 深入分析了靶点的空间分布各因素对摄像机内参数标定精度的影响, 提出在摄像机标定之前合理设计靶点的数目及位姿分布的思想。分析表明, 靶点的空间分布范围对标定精度的影响最大, 靶点的数目对精度影响较小; 从最近测量距离开始布置靶点, 可提高标定精度。提出一种结合感兴趣区域和灰度矩亚像素边缘检测的图像光斑中心定位的算法, 有效保证了定位精度和运行效率。构建虚拟立体靶标对摄像机内参数进行了快速标定, 参数标定精度高, 具有实际应用价值。该方法也适用于无需靶标拼接的摄像机标定。

针对编码型水准尺分划误差的检测,提出了视觉瞄准与双频激光干涉术相结合的测量方法.构建了编码型水准尺的精密检测系统并对瞄准测量方法进行了研究.当被测条码边缘出现在瞄准视场中时,不必微调载尺工作台,即可实现图像和干涉仪测量数据快速采集,并由软件完成瞄准及测量.采用最大方差法分割图像;再使用图像边缘跟踪法,直接寻找检测边缘,从而避开去除噪声的困难;最后应用概率细分方法对条码边缘定位,提高测量分辨率,从而完成条码边缘图像的检测.实验结果表明,该检测系统视觉瞄准标准差为0.23 μm,系统稳定性标准差＜0.5μm.该瞄准测量方法提高了测量效率,测量精度高于检测要求4倍,保证了编码型水准尺检测的可靠性.该检测系统已成功应用于编码型水准尺的分划误差检测中.

根据对编码水准标尺条纹图案的分布特征分析,并针对电子水准测量系统对标尺的精度要求,提出了一种多狭缝组合的光电显微镜瞄准检测标尺分划误差的方法.该方法中条纹图案由光学系统成像,并由前置多狭缝光阑的四象限光电池接收,光电池输出信号经处理后产生准确识别条纹中心的瞄准脉冲.该瞄准方法结合双频激光长度测量系统,可以实现编码标尺分划误差的动态检测,代替目前国内对编码水准标尺人工目视检测的过程.实验表明,该新型瞄准方法的瞄准精度优于2.0μm.