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。

鉴于数字水准测量时, 线阵CCD采集信号使视场和分辨率受视距大范围变化的制约, 水准仪编解码困难, 提出一套新的编解码方案, 采用混合编码, 基于面阵CCD接收器, 利用二维信号的优越性, 解决视距太小不能满足条码样本数与视距太大图像分辨率低的矛盾, 研究水准测量的技术核心问题, 并通过算法优化, 达到实时在线测量的要求。测试结果表明, 测量范围为2m～10m时, 测量绝对误差在-1mm～1mm之间, 证明了所提出的编解码方法的正确性与可行性。

针对数字水准仪如何实现自动化读数问题,根据"用不同宽度的条码组合来表征数字水准仪标尺面的不同高度位置"的编码原则,研究了双正弦条码标尺应用于电子水准测量中实现标尺自动化读数的定位原理。基于两正弦信号的相位差和采样值组合都分别与标尺位置一一对应的关系,讨论了两种不同参量的自动测量算法,推导并给出了计算公式,一种方法是采用傅里叶变换和线性换算解码读数,另一种方法是利用条码图像宽度匹配和几何法解码读数。根据两种解码方法各自的特点,选取相应的信号参量设计出合适的条码。条码读数模拟实验结果表明了两种解码算法的有效性。

在利用条码标尺定位测量的数字水准仪中,标尺条码图像的正确识别是实现水准测量的前提.远视距条码图像模糊严重,在直接利用边缘检测法识别条码失效时,首先对条码图像信号进行复原是必要的.采用正则化信号复原算法,并根据条码信号的特点,构建惩罚项抑制解的高频振荡.实验表明:用本文算法对条码信号复原后再进行识别,实现了视距为62m的正确水准测量,并达到了相当的精度.

提出了一种新的数字水准仪编码的解码方法:利用条码的等距(即条码的长度都为20 mm)来测视距,利用条码标识符顺序的伪随机性来测高程.先采用图像相关法,获得伪随机条码的粗测值,再依据几何法确定该条码的精测值.该方法充分利用灰度图像的边缘信息,通过投影处理,把条码的2-D信息转化为1-D从而获得亚像素级的测量精度,同时考虑了条码的倾斜和遮挡.