改进二维编码的数字水准测量系统

摘要

基于二维编码标尺的数字水准测量系统已经提出好几年了,但在实用化和产业化上遇到了 一些问题.提出一种改进的二维编码设计方案,改进后的新编码方案保留了圆形精码和数字码,增加了字母码;圆形码中心表达精定位,由数字码和字母码表达粗定位,其中数字码用于中远距离、字母码用于近距离粗定位.测量时图像传感器会捕获到包含标尺三类编码的图像,利用圆心定位算法精确计算圆形码圆心在图像中像素位置,进而确定圆心与望远镜水平中丝在图像上的像素差;同时引入卷积神经网络算法识别圆形码两侧的字母码或数字码用以确定相应圆形码的实际高度;最后将多个圆形码确定的视线高度取平均值作为标尺读数.利用搭载面阵CMOS传感器的水准仪原型机在室外对改进后编码标尺进行测试,实验结果表明,可以实现2～100 m范围内的有效测量,特别是在2～60 m范围内可以获得较为理想的测量精度,证明了新编码标尺是一种可行的设计方案,具有产业化价值.