CN102243380B - 分划板、数字影像水准仪及影像辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分划板、数字影像水准仪及影像辨识方法，该数字影像水准仪包含机体、设置于该机体的感光组件，及设置于该机体并位于该感光组件前方的分划板，该分划板包括至少一标示图样，该标示图样具有不透光的第一色区及第二色区，该第一、二色区呈紧邻设置且颜色相异，使用时，待拍摄影像可在不经分光的状况下被该感光组件所拍摄，且拍摄后的影像为具有该标示图样的影像，以做为后续影像处理的影像基准点。

Description

分划板、数字影像水准仪及影像辨识方法

技术领域

本发明涉及一种水准仪，特别是一种数字影像水准仪。

背景技术

参阅图1、2、3，现有的水准仪1适用于拍摄竖立于待测地点的水准尺100，且包括机体11、沿轴线L依序间隔排列于该机体11内的接物镜头12、放大镜群13、分光棱镜14、透光的分划板15及接目镜头16，及沿垂直该轴线L的垂直方向H设置于该分光棱镜14上方的感光组件17。该分划板15为圆形，且具有垂直标示线151及水平标示线152。

拍摄时，该水准尺100的影像自该接物镜头12进入，并在经过该放大镜群13时产生放大，并于进入该分光棱镜14后产生相互垂直的两个分光影像，其中一分光影像依序经过该分划板15及该接目镜头16而于使用者的眼中成像，而其中另一分光影像则于该感光组件17中成像。

当使用者透过该接目镜头16观测该水准尺100的影像时(见图3)，可调整该水准仪1的角度使该水准尺100的影像迭合于该垂直、水平标示线151、152，接下来即可利用该感光组件17同步将影像拍摄下来以供后续影像处理(见图4)，进而得出该水准尺100的影像于中心位置的待测刻度，最后比对待测刻度与该水准仪1的高度即可计算出两地之间的高度差。

参阅图1、2、4，然而，由于成像于该感光组件17的分光影像并没有通过该分划板15，因此拍摄到的影像并无该水平标示线152的存在，使得在进行后续影像处理时，必须对包括该水准尺100及背景图样(图未示)的整个图面进行影像识别，不仅浪费时间，且容易因背景图样而产生影像误判或无法判别的情况。

此外，由于该分光棱镜14所产生的该分光影像的亮度分别仅有原始影像亮度的一半，因此不管在使用者的观测时，或是最后所拍摄出的影像，都会较为昏暗，而造成后续影像识别上的困难度。

另外，为了让使用者所观测到的影像与拍摄到的影像相同，该水准仪1于生产时必须精确控制使该分光棱镜14分别与该感光组件17及该分划板15的距离相同，而使得产品的校正工作较为困难，进而增加额外的生产成本。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的上述缺陷，提供一种不经分光并可产生影像基准点以供影像处理的分划板、数字影像水准仪及影像辨识方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种分划板，包含透光板体及至少一标示图样。该标示图样形成于该透光板体，且包括不透光的第一色区及第二色区，该第一、二色区呈紧邻设置且颜色相异。

本发明还提供了一种数字影像水准仪，包含机体、感光组件及分划板。该感光组件设置于该机体，该分划板设置于该机体并位于该感光组件前方，且包括透光板体，及至少一形成于该透光板体的标示图样，该标示图样具有不透光的第一色区及第二色区，该第一、二色区呈上、下紧邻设置且颜色相异。

本发明还提供了一种影像辨识方法，是应用于数字影像水准仪，该数字影像水准仪包含感光组件、位于该感光组件前方的分划板，及电连接该感光组件以处理拍摄完毕的影像的运算模块，该分划板包括具有水平基准线的透光板体，及两个对称于该水平基准线并形成于该透光板体且具有不透光的第一色区及第二色区的标示图样，每一标示图样的第一、二色区呈垂直紧邻设置且颜色相异，该影像辨识方法是利用该运算模块进行处理并包含以下步骤：

(A)记录两组区域影像的区域坐标，该区域影像范围分别涵盖相对应的每一标示图样；

(B)对拍摄完毕的影像以一参考阀值为基准而进行二值化处理，并产生一双色影像数据；

(C)在每一区域影像范围内扫描该双色影像数据并以第一色区及第二色区相邻的像素变化处作为边界坐标；

(D)以每一边界坐标为基准点并扫描出相对应的标示图样的厚度；及

(E)以相对应的边界坐标及该标示图样的厚度计算出每一标示图样的位置，并计算位于该标示图样中央的位置以得出该水平基准线于影像中的位置。

本发明的功效在于待拍摄影像可在不经分光的状况下被该感光组件所拍摄，且拍摄后的影像为具有该标示图样的影像，以做为后续影像处理的影像基准点。

附图说明

图1是现有的水准仪及水准尺的量测示意图；

图2是该现有的水准仪的分划板的示意图；

图3是使用者使用该水准仪所观测到的影像图；

图4是该现有的水准仪所拍摄到的局部影像图；

图5是本发明数字影像水准仪的较佳实施例与水准尺的量测示意图；

图6是该较佳实施例的分划板的示意图；

图7是该较佳实施例的俯视图，说明移动部位于拍摄位置；

图8是该较佳实施例的后侧视图；

图9是类似于图7的视图，说明该移动部位于目测位置；

图10是该较佳实施例所拍摄到的局部影像图；及

图11是该较佳实施例的影像辨识方法的流程图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的一个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

参阅图5、6、7，本发明数字影像水准仪2的该较佳实施例包含机体3、感光组件4、分划板5、镜片单元6，及影像单元7。

该机体3包括容置部31，及设置于该容置部31后方并可相对该容置部31移动的移动部32。

该感光组件4安装于该机体3的移动部32，并可随该移动部32而相对该容置部31移动。于本实施例中，该感光组件4为一种互补性氧化金属半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)材料的光学组件制成，但也可以使用一种感光耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)材料的光学组件制成。

该分划板5安装于该机体3的容置部31内并位于该感光组件4前方，且包括呈圆形且分别具有通过圆心的水平基准线X及垂直基准线Y的透光板体51、两个形成于该透光板体51且分别与该水平基准线X间隔一预设距离的标示图样52、两个形成于该透光板体51的垂直标示线53，及三个形成于该透光板体51的水平标示线54。

于本实施例中，该标示图样52及该垂直标示线53分别上、下对称于该水平基准线X，该垂直标示线53沿该垂直基准线Y间隔设置且不通过圆心。该水平标示线54位于中间的一者是沿该水平基准线X设置，该标示图样52、该水平标示线54分别位于该垂直基准线Y的左、右侧。

每一标示图样52具有不透光且上、下间隔的一对第一色区521，及介于该第一色区521之间的第二色区522，该第一色区521及该第二色区522呈上、下紧邻设置且颜色相异。于本实施例中，每一标示图样52呈水平条形码状，该第一色区521均为黑色，该第二色区522为白色。

该镜片单元6包括沿轴线C间隔设置于该分划板5前方的接物镜头61、沿该轴线C设置于该接物镜头61与该分划板5之间且安装于该容置部31内的放大镜群62，及安装于该机体3的移动部32且与该感光组件4互相平行设置的接目镜头63。

该影像单元7连接于该机体3内，且包括电连接该感光组件4以处理拍摄完毕的影像的运算模块71，及电连接该运算模块71的显示模块72。于本实施例中，该显示模块72为一种液晶显示屏幕。

参阅图7、8、9，操作时，该移动部32可相对该容置部31于拍摄位置与目测位置之间移动，于该拍摄位置时(见图7、8)，该感光组件4沿该轴线C位于该分划板5的后方而可进行拍摄，于该目测位置时(见图9)，该接目镜头63沿该轴线C位于该分划板5的后方以供使用者进行观测。

参阅图5、7、9，使用该水准仪2时，先将该移动部32调整于该目测位置，并调整该水准仪2使该接物镜头61朝向竖立于待测地点的一水准尺800，此时该水准尺800的影像即会依序经过该接物镜头61、该放大镜群62、该分划板5及该接目镜头63而被使用者看见，此时调整该水准仪2使影像中所看到的该垂直标示线53与该水准尺800对齐后(见图10)，将该移动部32调整至该拍摄位置后即可进行拍摄，最后并于该显示模块72中显示，此时，拍摄完毕的影像即会包括该水准尺800、背景图样(图未示)、该标示图样52、该垂直标示线53及该水平标示线54。

接下来对影像以一影像识别方法进行影像处理作业，作业的主要目在于识别影像中该水准尺800于影像中心位置的刻度，因此在计算出影像的中心坐标后，再针对该中心区域的影像进行识别即可大量减少运算时间，且由于中心区域的影像已排除大量不必要的背景图样，亦可减少运算误差。

因此，于该影像水准仪2出厂前，预先储存两组区域影像的区域坐标于该运算模块71中，其中该区域影像范围分别涵盖相对应的该标示图样52，其中，每一区域坐标为一组位于相对应区域影像左上角的起点坐标，及一组位于相对应区域影像右下角的终点坐标。当该数字影像水准仪2拍摄完影像后，该运算模块71即对拍摄后的影像进行影像辨识。

参阅图7、10、11，该影像辨识方法包含以下步骤92、步骤94、步骤96，及步骤98。

在步骤92中，对拍摄完毕的影像进行影像处理以产生一影像数据，于本实施例中，是以一参考阀值为基准而进行二值化处理，并产生一具有双色的影像数据，该影像数据例如是各画素代表值。其中该双色的影像数据是将拍摄完毕影像的影像数据中，低于该参考阀值的画素改为黑色，即画素值定义为0，而不低于该参考阀值的画素改为白色，即画素值定义为255。

于步骤94中，在每一区域影像范围内扫描该影像数据并以第一色区521及第二色区522相邻的像素变化处作为边界坐标，其中，边界坐标的数量为二且分别为该第二色区522相邻该第一色区521的两边缘。于本实施例中，扫描顺序是自相对应的区域影像范围的起点坐标开始朝右边扫描，并于到达该区域影像范围的右边界后，从下一列的左边界重新开始朝右扫描，并持续此顺序直到终点坐标。

在步骤96中，分别以每一边界坐标为基准点并扫描出相对应的标示图样52的第二色区522的厚度。于本实施例中，所指厚度的单位即为画素的数量。

在步骤98中，以相对应的边界坐标及标示图样52的第二色区522的厚度计算出每一标示图样52的位置，并计算位于该标示图样52中央的位置以得出该水平基准线X于影像中的位置。

利用该标示图样52中黑白分明的第一色区521及第二色区522，以及该影像识别方法，该运算模块71可容易的于影像中计算出该水平基准线X的位置，而可开始对中心区域的影像进行识别。值得一提的是，识别后所得出的刻度值可直接显示于该显示模块72上以供使用者检阅(图未示)。

值得说明的是，因为该标示图样52与该水平基准线X之间的预设距离也可以为已知的参数，故本发明亦可简化成只设计一个标示图样52，仍可以通过平移推算出该水平基准线X的位置。此时，于出厂前仅需预先储存一组区域影像的区域坐标于该运算模块71中，该步骤94及该步骤96中仅对该组区域影像作处理，该步骤98中以边界坐标、该标示图样52的厚度及该预设距离即可同样计算出该水平基准线于影像中的位置。

经由以上的说明，可再将本发明的优点归纳如下：

一、该标示图样52可被拍摄于影像中，进而使后续影像处理作业能够快速排除不必参与运算的背景图样，而减少运算时间及可能产生的误差。

二、相较于现有的水准仪1会因为该分光棱镜14而使亮度减少，本发明所拍摄到的影像亮度会较为明亮清晰。

三、该感光组件4与该接目镜头63分别安装于该移动部32，因此于产品组装时，仅需对该移动部32进行一次校正作业，相较于现有的水准仪1必须分别校正该分光棱镜14与该感光组件17及该分划板15的距离，本发明可减少产品的组装及校正工作。

四、每一标示图样52因为具有两种颜色相异的色区，不会因为背景与标示的色区颜色相近而造成无法判别。

综上所述，待拍摄影像可在不经分光的状况下通过该分划板5而被该感光组件4所拍摄，使拍摄后的影像为具有该标示图样52的影像，而可做为后续影像处理的影像基准点，故确实能达成本发明的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，均仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种分划板，其特征在于，包含：

透光板体，包括水平基准线、垂直基准线、三根水平标示线、以及两根垂直标示线；及

至少一标示图样，形成于该透光板体，且包括不透光的第一色区及第二色区，该第一、二色区呈紧邻设置且颜色相异；

该标示图样与该水平基准线间隔一预设距离，该两根垂直标示线上下对称、沿该垂直基准线间隔设置且不通过透光板体的中心，该水平标示线位于中间的一者沿该水平基准线设置，该标示图样、该水平标示线分别位于该垂直基准线的左、右侧。

2.依据权利要求1所述的分划板，其特征在于，该标示图样呈水平条形码状，包括一对间隔的第一色区及介于该第一色区之间的第二色区。

3.依据权利要求2所述的分划板，其特征在于，该第一色区及该第二色的其中一者为白色，另一者为黑色。

4.依据权利要求1所述的分划板，其特征在于，该分划板包含数量为二的标示图样，该标示图样上、下对称于该水平基准线。

5.依据权利要求1所述的分划板，其特征在于，该垂直标示线对称于该水平基准线形成于该透光板体。

6.一种数字影像水准仪，其特征在于，包含：

机体；

感光组件，设置于该机体；及

如权利要求1-5中任一项所述的分划板，设置于该机体并位于该感光组件的前方。

7.依据权利要求6所述的数字影像水准仪，更包含镜片单元，该镜片单元包括沿一轴线相反于该感光组件间隔设置于该分划板另一侧的接物镜头、沿该轴线设置于该接物镜头与该分划板之间的放大镜群、以及设置于该机体的接目镜头。

8.依据权利要求7所述的数字影像水准仪，其特征在于，该机体包括安装该放大镜群及该分划板的容置部，及设置于该容置部一侧的移动部，该感光组件与该接目镜头互相平行地安装于该移动部，该移动部可相对该容置部于一拍摄位置与一目测位置之间移动，于该拍摄位置时，该感光组件沿该轴线对准该分划板，于该目测位置时，该接目镜头沿该轴线对准该分划板。

9.一种影像辨识方法，是应用于数字影像水准仪，其特征在于，该数字影像水准仪包含分划板及运算模块，该分划板包括具有水平基准线、垂直基准线、三根水平标示线、以及两根垂直标示线的透光板体，及形成于该透光板体且具有不透光的第一色区及第二色区并与该水平基准线间隔一预设距离的标示图样，该第一、二色区呈紧邻设置且颜色相异，该两根垂直标示线上下对称沿该垂直基准线间隔设置且不通过透光板体的中心，该水平标示线位于中间的一者沿该水平基准线设置，该标示图样、该水平标示线分别位于该垂直基准线的左、右侧；该运算模块包括预先储存的区域影像的区域坐标，其中该区域影像范围涵盖该标示图样，当该数字影像水准仪拍摄一影像后，该运算模块对该影像进行影像辨识，该影像辨识方法包含以下步骤：

(A)对该影像进行二值化的影像处理，以取得双色的影像数据；

(B)在该区域影像内扫描该影像数据并以第一色区及第二色区相邻的像素变化处作为边界坐标；

(C)以边界坐标为基准点进行扫描该标示图样以计算该标示图样的厚度；及

(D)以边界坐标、该标示图样的厚度及该预设距离计算出该水平基准线于影像中的位置。

10.依据权利要求9所述的影像辨识方法，其特征在于，该标示图样呈水平条形码状，包括一对间隔的第一色区及介于该第一色区之间的第二色区，该步骤(B)中的边界坐标为该第二色区分别与该对第一色区交界的位置，该步骤(C)中是分别自该第二色区的二边界坐标扫描并计算出该标示图样的厚度，该步骤(D)中是以边界坐标、该第二色区的厚度及该预设距离计算出该水平基准线于影像中的位置。