DE19733466A1 - Mit Codierung versehenes Markierungssystem sowie mit einer Codierung versehene Markierung - Google Patents
Mit Codierung versehenes Markierungssystem sowie mit einer Codierung versehene MarkierungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit Codierungen entsprechend einem Codierungs
system versehenes Markierungssystem sowie eine mit einer Codierung entsprechend einem
Codierungssystem versehene Markierung.
Markierungssysteme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie Markierungen gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 9 werden in der Fotogrammetrie verwendet, um spezielle
Punkte oder Koordinaten von Objekten zu kennzeichnen. Anhand dieser Markierungen
lassen sich diese gekennzeichneten Punkte in fotografisch oder opto-elektronisch
aufgenommenen Bildern anschließend leicht identifizieren. Durch die Codierung
entsprechend einem Codierungssystem ist es möglich, die fotografisch oder opto-elek
tronisch aufgenommenen Bilddaten unter Rechnersteuerung auszuwerten. Die entspre
chend einem Codierungssystem vorgenommene Codierung der Markierungen dient dabei
dazu, den jeweiligen Markierungspunkt für die rechnergesteuerte Bildauswertung einzeln
identifizierbar zu machen und eine Zuordnung der einzelnen markierten Objektpunkte zu
einer individuellen Kennzeichnung dieses Objektpunktes, beispielsweise einer
Punktnummer, zu ermöglichen.
Um diesen Zweck zu erfüllen, wird angestrebt, die Codierung der Markierung von einem
Rechnersystem, das die aufgenommenen Bilddaten auswertet, möglichst einfach und sicher
auswertbar zu gestalten. Dabei haben sich Markierungen bewährt, die einen Zentralkreis
oder -kreisring sowie mindestens einen den Zentralkreis oder -kreisring umgebenden
Codekreisring umfassen, der in radiale Sektoren eingeteilt ist, welche den einzelnen Code-Bits
der Codierung entsprechend dem Codierungssystem entsprechen. Dabei wird ein 1-Bit
einer bestimmten Farbe des Codekreisring-Sektors zugeordnet und ein 0-Bit wird einer
anderen Farbe des Codekreisring-Sektors zugeordnet. Die Codierungen des verwendeten
Codierungssystems umfassen jeweils die gleiche Anzahl von Codekreisring
Bits.
Unter Farbe im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird jede Eigenschaft des optischen
Erscheinungsbildes bzw. der Oberflächenstruktur eines betrachteten Flächenelements
verstanden, die geeignet ist, einer betrachtenden Person und/oder einem bildaufnehmenden
oder scannenden optischen System einen Sinneseindruck bzw. einen Datenwert zu liefern,
der geeignet ist, dieses Flächenelement von einem Flächenelement einer anderen Farbe zu
unterscheiden. Unter Farbe im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird daher nicht nur der
umgangssprachliche Farbenbegriff wie rot, blau, grün usw., sondern u. a. auch der Eindruck
hell bzw. dunkel, unterschiedliche Grautöne oder unterschiedliche Muster auf dem
betrachteten Flächenelement verstanden.
Die Auswertung der von einem bilderfassenden oder scannenden System aufgenommenen
Bilddaten geschieht im allgemeinen derart, daß zunächst der Zentralkreis oder -kreisring
erfaßt wird. Dies kann allein unter Ausnutzung der den Zentralkreis oder -kreisring
betreffenden Bilddaten geschehen. Im allgemeinen werden aber die die Zentralkreise oder
-kreisringe umgebenden Codekreisringe zur Identifizierung der Zentralkreise- oder
-kreisringe mit herangezogen.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird sodann die in den Codekreisringen enthaltene
Information rechnerisch ausgewertet, indem die unterschiedlichen Farben der Codekreisring-Sekto
ren der Codekreisringe der Markierungen unterschiedlichen Informationsbits
zugeordnet werden und aus der jeweils erhaltenen Bitfolge der jeweilige Identifizierungscode
für die jeweilige Markierung bestimmt wird.
In Form von Aufklebern sind Markierungen eines Markierungssystems kommerziell er
hältlich, die aus einem Zentralkreisring, einem den Zentralkreisring konzentrisch umge
benden Kontrastring einer einheitlichen Farbe, die von der Farbe des Zentralkreises ab
weicht, sowie einem den Kontrastring konzentrisch umgebenden, in radiale Sektoren ein
geteilten Codekreisring bestehen. Die Markierungen sind schwarzweiß ausgelegt um einen
ausreichenden Kontrast zu gewähren sowie eine Bildaufnahme mit Schwarzweiß-Bild
erfassungsgeräten zu ermöglichen.
Aus der Veröffentlichung "MIROS, a new software for Rollei RS1 Digital Monocomparator"
von Martin Knobloch und Torsten Rosenthal, erschienen 1992 in ISPRS Commission V
Symposium, Close-Range Photogrammetry and Machine Vision, Volume XXIX, Part B5,
Seite 35-42, ist ein Markierungssystem mit Markierungen bekannt, die aus einem
Zentralkreis, einem den Zentralkreis konzentrisch umgebenden Kontrastring sowie zwei den
Kontrastring konzentrisch umgebenden Codekreisringen bestehen. Für diejenigen
Codekreisring-Sektoren, die auf dem gleichen Radiusvektor angeordnet sind und
Codierungs-Bits enthalten, sind die Farben jeweils identisch gewählt, während eine unter
schiedliche Farbe der auf dem selben Radiusvektor angeordneten Codekreisring-Sektoren
des inneren Codekreisrings und des äußeren Codekreisrings die Start-Stop-Markierung zum
Auslesen der Codekreisringe liefert. Auch diese bekannten Markierungen sind schwarzweiß
ausgelegt.
Aus der Veröffentlichung "Digital Close-Range Photogrammetry using artificial targets" von
F.A. van den Heuvel, R.J.G.A. Kroon und R.S. Le Poole, erschienen 1992 in ISPRS
Commission V Symposium, Close-Range Photogrammetry and Machine Vision, Volume
XXIX, Part B5, Seite 222-229, sind schwarzweiße Markierungen eines Markierungssystems
bekannt, die aus einem Zentralkreis, einem den Zentralkreis konzentrisch umgebenden
Codekreisring, einem konzentrisch umgebenden Kontrastring sowie einem weiteren äußeren
konzentrisch umgebenden Codekreisring bestehen. Der innere Codekreisring ist
geschlossen und dient ausschließlich der automatischen Erkennung. Der äußere
Codekreisring enthält die in 10 Bit codierte Punktnummer.
Es ist bekannt, einen Codekreisring-Sektor vorzusehen, der nicht unmittelbar der Codierung
der Markierungsidentifikation dient, sondern dessen Einfärbung aus der Einfärbung der
übrigen Codekreisring-Sektoren derart berechnet wird, daß sich eine Paritätsprüfung für die
jeweilige Codierung ergibt. Auf diese Art und Weise können Einfachfehler, d. h. die
fehlerhafte Auslesung eines Codekreisring-Sektors pro Codekreisring (z. B. durch Abdeckung
oder Abschattung eines Codekreisring-Sektors), identifiziert werden.
Darüber hinaus besteht aber die Aufgabe, auch Mehrfachfehler, bei denen mehrere
Codekreisring-Sektoren bei der Bilderfassung oder der rechnerischen Bilddatenauswertung
fehlerhaft oder gar nicht identifiziert werden, möglichst weitgehend zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch ein mit Codierungen entsprechend einem Codierungssystem
versehenes Markierungssystem gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Markierungssystem umfaßt mithin ausschließlich Markierungen, die
jeweils die gleiche Anzahl von Farbwechseln auf einem Codekreisring aufweisen.
Bezeichnet man eine Folge von benachbarten Codekreisring-Sektoren gleicher, fest ge
wählter Farbe (d. h. mit anderen Worten eine Folge von benachbarten Codekreisring-Sek
toren zwischen zwei Übergangsstellen mit einem Farbwechsel) als ein Codekreisring-Segment,
so läßt sich das erfindungsgemäße Prinzip auch derart formulieren, daß ein
Codekreisring einer Markierung eines erfindungsgemäßen Markierungssystems jeweils die
gleiche Anzahl von Codekreisring-Segmenten enthält.
Das Erfindungsprinzip wird anhand der Fig. 1, die beispielhaft eine Markierung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Markierungssystems zeigt,
näher erläutert.
Die Markierung 1 der Fig. 1 umfaßt einen Zentralkreis 2 sowie einen den Zentralkreis 2
konzentrisch umgebenden Codekreisring 4, der in sechzehn radiale Sektoren 6 eingeteilt ist,
welche den einzelnen sechzehn Codebits der Codierung entsprechend dem
Codierungssystem entsprechen. Die Markierung 1 ist schwarzweiß ausgelegt, um auf jeden
Fall einen ausreichenden Kontrast zu gewähren sowie eine Bildaufnahme durch
Schwarzweiß-Bilderfassungsgeräte zu ermöglichen.
Mehrere benachbarte Codekreisring-Sektoren gleicher, fest gewählter Farbe werden jeweils
gemeinsam als Codekreisring-Segment 7 bezeichnet. Mit Bezug auf die Fig. 1 und die
übrigen Figuren der Anmeldung wird willkürlich, aber fest, die Farbe schwarz gewählt. Die
Markierung 1 der Fig. 1 enthält somit vier Codekreisring-Segmente 7, und zwar zwei
Codekreisring-Segmente, die jeweils nur aus einem einzigen Codekreisring-Sektor 6a, 6b,
bestehen (im folgenden kurz als Codekreisring-Segmente der Länge 1 bezeichnet) sowie
zwei weitere Codekreisring-Segmente, die jeweils aus drei Codekreisring-Sektoren bestehen
(im folgenden kurz als Codekreisring-Segmente der Länge 3 bezeichnet). Aufgrund der
Gesamtzahl von vier Codekreisring-Segmenten 7 auf dem Codekreisring 4 ergeben sich bei
einem Umlauf auf dem Codekreisring 4 insgesamt vier Farbwechsel von schwarz auf weiß
sowie entsprechend vier Farbwechsel von weiß auf schwarz.
Aufgrund des Erfindungsprinzips, daß alle codierten Markierungen des Markierungssystems
jeweils die gleiche Anzahl von Farbwechseln bzw. Codekreisring-Segmenten auf einem
Codekreisring aufweisen, ergibt sich der Vorteil, daß bei der rechnergesteuerten
Bildauswertung auch Fehler erkennbar sind, die durch das Verdecken oder Abschatten
kompletter Codekreisring-Segmente verursacht werden. Dieser Mehrfachfehler läßt sich
durch das Prinzip der Erfindung erkennen und ausschalten.
In Weiterbildung der Erfindung zeigt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Fig. 1 einen
kleinen Zentralkreisring 5 im Zentrum des Zentralkreises 2. Dieser Zentralkreisring 5 dient
der optischen Anpeilung der Marke, z. B. mit einem Zieltheodoliten.
Außerdem ist in Weiterbildung der Erfindung bei der Markierung 1 der Fig. 1 zwischen dem
Zentralkreis 2 und dem Codekreisring 4 ein weißer, vom Schwarz des Zentralkreises 2
abweichend eingefärbter Kontrastring 3 eingefügt. Dieser Kontrastring 3 dient der
Vereinfachung der optischen und der rechnergesteuerten Erkennung und Auswertung der
Markierung 1, da er den Codekreisring 4 durch Erhöhung des Kontrastes optisch vom
Zentralkreis 2 abhebt.
Erfindungsgemäß wird weiter bevorzugt, daß die Codekreisringe aller Markierungen eines
erfindungsgemäßen Erfindungssystems jeweils mindestens einen Codekreisring-Sektor
aufweisen, dessen Farbe bei einer geradzahligen Anzahl von Codekreisring-Sektoren
identisch mit der Farbe des den jeweiligen Codekreisring-Sektor auf dem Codekreisring
gegenüberliegenden Codekreisring-Sektors ist bzw. bei einer ungeradzahligen Anzahl von
Codekreisring-Sektoren identisch mit der Farbe der beiden dem jeweiligen Codekreisring-Sektor
auf dem Codekreisring gegenüberliegenden Codekreisring-Sektoren ist. Bei der
Markierung 1 der Fig. 1, die insgesamt sechzehn Codekreisring-Sektoren 6 in ihrem
Codekreisring 4 aufweist, sind drei Paare einander gegenüberliegender Codekreisring-Sekto
ren vorhanden. Ein solches Paar einander gegenüberliegender Codekreisring-Sekto
ren 6a, 6b ist in der Fig. 1 entsprechend markiert. Diese Ausbildung einander
gegenüberliegender Codekreisring-Sektoren erleichtert das Auffinden und Identifizieren
einer Markierung, da sie für eine ordnungsgemäße Markierung das zusätzliche Kriterium
liefert, daß auf beiden Seiten des Zentralkreisrings im gleichen Abstand einander
gegenüberliegend mindestens eine Fläche gleicher Farbe (nämlich die einander ge
genüberliegenden gleichfarbigen Codekreisring-Sektoren) vorhanden sein muß.
Zur Erkennung von Einfachfehlern wird weiter bevorzugt daß die Codekreisringe der
Markierungen jeweils in an sich bekannter Weise einen Codekreisring-Sektor zur
Paritätsprüfung umfassen bzw. daß das Codierungssystem ein Bit zur Paritätsprüfung
umfaßt.
In Weiterbildung der Erfindung enthält das Codierungssystem keine Codierung, die bei
einem Start des Auslesens des Codekreisrings an jeglichem beliebigen Codekreisring-Sektor
irgendeine andere gültige Codierung des Codierungssystems liefert. Auf diese Art und
Weise wird die Festlegung eines Start-Stop-Bits überflüssig; der bei der Codierung ver
wendete Code des Codierungssystems ist rotationsinvariant.
Besonders bevorzugt wird, daß die Codekreisringe der Markierungen des Markierungssy
stems nicht nur erfindungsgemäß die gleiche Anzahl von Codekreisring-Segmenten
überhaupt, sondern außerdem die gleiche Anzahl von Codekreisring-Segmenten bestimmter
Längen aufweisen. Der Codekreisring 4 der Markierung 1 der Fig. 1 besitzt, wie oben
ausgeführt, zwei schwarze Codekreisring-Segmente der Länge 1 sowie zwei weitere
schwarze Code-Segmente der Länge 3. Diese Codierung dieses Codekreisrings 4 wird im
folgenden kurz als 1-1-3-3-Codierung bezeichnet. Enthält ein Codierungssystem bei
spielsweise ausschließlich solche 1-1-3-3-Codierungen, so kann dadurch ausgeschlossen
werden, daß durch Abdecken eines oder mehrerer Codekreisring-Sektoren der fest
gewählten Farbe (hier schwarz) ein anderer gültiger Code des Codierungssystems entsteht,
unabhängig davon, ob beispielsweise durch das gleichzeitige Abdecken von zwei
Codekreisring-Sektoren eine ggf. vorhandene Paritätsprüfungsbedingung weiterhin erfüllt ist
und die erfindungsgemäße Forderung, daß die Codekreisringe des Markierungssystems
jeweils die gleiche Anzahl von Codekreisring-Segmenten aufweisen, weiterhin erfüllt ist.
Das Codierungssystem der Markierung 1 der Fig. 1, das ausschließlich Codierungen mit vier
schwarzen Codekreisring-Segmenten im Codierungssystem vorsieht, wird im folgenden kurz
als 4-Segment-Codierung bezeichnet.
Die vorgenannte Weiterbildung der Erfindung hat allerdings den Nachteil, daß die Anzahl der
im Codierungssystem zur Verfügung stehenden gültigen Codierungen gegenüber einer
aufgrund der gewählten Bit-Länge des Codierungssystems maximal möglichen Anzahl von
Codierungen beträchtlich eingeschränkt wird. Dies kann vorteilhafterweise zum Teil dadurch
kompensiert werden, daß man nicht nur Codekreisringe eines Codierungssystems zuläßt,
die jeweils die gleiche Anzahl von Codekreisring-Segmenten bestimmter Längen aufweisen,
sondern daß man Codekreisringe zuläßt, die jeweils eine Anzahl von Codekreisring-Seg
menten bestimmter Längen, ausgewählt aus einer Gruppe von Codekreisring-Seg
menten bestimmter Längen zuläßt. Allerdings sollte dabei darauf geachtet werden, daß
nur solche Kombinationen gewählt werden, bei denen durch Abdecken von einzelnen
Codekreisring-Sektoren aus Codekreisring-Segmenten keine anderen gültigen Codierungen
des Codierungssystems entstehen.
Unabhängig von dem gewählten Codierungssystem sind auch Einzelmarkierungen gemäß
Anspruch 9 Gegenstand der Erfindung, bei denen der Zentralkreis oder -kreisring in seinem
Zentrum eine Zielmarke, insbesondere einen Zielpunkt, einen Zielkreisring oder ein Ziel kreuz
aufweist. Diese Zielmarke im Zentrum des Zentralkreises oder -kreisrings dient dem
erleichterten manuellen optischen Anpeilen des Zentralkreises oder -kreisrings, z. B. mit
einem Theodoliten.
Weitere bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Markierungssystemen aus Markierungen mit
jeweils einem Codekreisring von 12 bis 18 Codekreisring-Sektoren noch weiter erläutert.
Diesen 12 bis 18 Codekreisring-Sektoren entsprechen dann Codierungen des Codie
rungssystems von 12 bis 18 Bit. Diese Bit-Zahlen liefern in der Praxis sinnvolle Maxi
malzahlen von Codierungen in einem Codierungssystem, nämlich bei nCodebits maximal 2n-Code
wörter im Codierungssystem. Bei 12 Bit sind dies 4.096, bei 18 Bit 262.144
grundsätzlich maximal mögliche Codewörter.
Reserviert man jeweils eines der Bits für eine Paritätsprüfung - z. B. durch die Forderung
nach gerader Parität -, so halbiert sich durch den Wegfall eines Bits die Anzahl der
grundsätzlich maximal zur Verfügung stehenden Codewörter.
Durch die bevorzugte Forderung nach mindestens einem Paar gegenüberliegender
Codekreisring-Sektoren gleicher Farbe - d. h. einem Paar auf dem Codekreisring gegen
überliegender gesetzter Bits - und durch die bevorzugte Forderung nach Rotationsinvarianz
des Codes ergibt sich eine weitere Reduktion der zur Verfügung stehenden Codierungen,
z. B. (bei zusätzlicher Paritätsprüfung) bei 12 Bit von 4.096 auf 148 und bei 18 Bit von
262.144 auf 6.767 Codierungsmöglichkeiten (vergleiche Tab. 1).
Durch die erfindungsgemäße Forderung, daß die codierten Markierungen des Markie
rungssystems jeweils die gleiche Anzahl von Farbwechseln bzw. von Codekreisring-Seg
menten auf dem Codekreisring aufweisen, ergibt sich eine weitere Reduzierung der zur
Verfügung stehenden Codierungsmöglichkeiten im Codierungssystem.
Tabelle 1 zeigt die bei Codewortlängen von 12,14,16 und 18 Bit zur Verfügung stehenden
Codierungsmöglichkeiten in Abhängigkeit von der Anzahl der Codekreisring-Segmente,
wobei zusätzlich eine Paritätsprüfung, eine Rotations-Invarianz sowie mindestens ein Paar
gegenüberliegend gesetzter Bits bei dem Codierungssystem gefordert wurde. Für die
besonders praxisrelevanten Codierungen mit 14 und 16 Bit Codewortlänge verbleibt die
größte Anzahl von Codierungsmöglichkeiten bei der Festlegung auf vier Segmente pro
Codekreisring, nämlich 201 bzw. 755 gültige Codierungsmöglichkeiten.
Die geschilderten Auswahlprozesse können vorteilhaft durch eine Datenverarbeitungsanlage
durchgeführt werden, da sie sich leicht für eine Rechnerdurchführung programmieren
lassen. Beispielsweise kann die Forderung nach Rotations-Invarianz aller Codierungen des
Codierungssystems, d. h. die Forderung, daß im Codierungssystem keine Codierung
enthalten ist, die bei einem Start des Auslesens des Codekreisrings an jeglichem beliebigen
Codekreisring-Sektor 6 eine andere gültige Codierung des Codierungssystems liefert, auf
folgende Art und Weise durch eine Datenverarbeitungsanlage geprüft werden:
Zunächst ordnet man den grundsätzlich möglichen Codekreisringen entsprechende Codierungswörter zu, z. B. entspricht die Codierung der Markierung 1 der Fig. 1 dem Codewort 0010001110100111 (schwarz wurde gleich 1 gesetzt weiß als 0; der Startpunkt des Auslesens des Codekreisrings ist willkürlich gewählt). Dies führt man für alle grundsätzlich möglichen Codekreisringe des Codierungssystems aus. Anschließend werden die Bits jedes Codewortes zyklisch im jeweiligen Codewort verschoben, bis sich am Beginn des Codewortes eine maximale Anzahl von Nullen ergibt. Für die Codierung der Markie rung 1 der Fig. 1 ergibt sich dann die Bit-Folge 0001110100111001 (durch die zyklische Verschiebung der Code-Bits, wobei deren Rangfolge untereinander natürlich erhalten bleibt, wird eine Rotation des Codekreisrings 4 simuliert). Hat man diese Operation für alle zur Auswahl stehenden Codewörter des Codierungssystems durchgeführt, so vergleicht man die erhaltenen Codewörter. Stimmen zwei oder mehr Codewörter des Codierungssystems nunmehr überein, so müssen sie bis auf eines aus dem Codierungssystem ausgeschieden werden, da der entsprechende Codekreisring sonst nicht rotationsinvariant ist.
Zunächst ordnet man den grundsätzlich möglichen Codekreisringen entsprechende Codierungswörter zu, z. B. entspricht die Codierung der Markierung 1 der Fig. 1 dem Codewort 0010001110100111 (schwarz wurde gleich 1 gesetzt weiß als 0; der Startpunkt des Auslesens des Codekreisrings ist willkürlich gewählt). Dies führt man für alle grundsätzlich möglichen Codekreisringe des Codierungssystems aus. Anschließend werden die Bits jedes Codewortes zyklisch im jeweiligen Codewort verschoben, bis sich am Beginn des Codewortes eine maximale Anzahl von Nullen ergibt. Für die Codierung der Markie rung 1 der Fig. 1 ergibt sich dann die Bit-Folge 0001110100111001 (durch die zyklische Verschiebung der Code-Bits, wobei deren Rangfolge untereinander natürlich erhalten bleibt, wird eine Rotation des Codekreisrings 4 simuliert). Hat man diese Operation für alle zur Auswahl stehenden Codewörter des Codierungssystems durchgeführt, so vergleicht man die erhaltenen Codewörter. Stimmen zwei oder mehr Codewörter des Codierungssystems nunmehr überein, so müssen sie bis auf eines aus dem Codierungssystem ausgeschieden werden, da der entsprechende Codekreisring sonst nicht rotationsinvariant ist.
Auf ähnliche Art und Weise lassen sich auch die übrigen Anforderungen, die das erfin
dungsgemäße Codierungssystem zwingend oder in vorteilhafter Weiterbildung bevorzugt
erfüllen soll, einfach rechnergesteuert überprüfen. Beispielsweise bedeutet die Forderung,
daß sich auf dem Codekreisring mindestens zwei einander gegenüberliegende identisch
gefärbte Sektoren befinden müssen, bei einem 8-Bit-Codewort, daß entweder das erste und
fünfte oder das zweite und sechste oder das dritte und siebte oder das vierte und achte Bit
des Codeworts gleichzeitig "0" oder "1" sind.
Um eine noch größere Sicherheit der Codierungsauswertung zu erhalten, kann vorgesehen
sein, daß das Codierungssystem nur bestimmte Typen von n-Segment-Codekreisringen
enthält.
Tabelle 2 enthält für 4-Segment-Codes mit 12, 14, 16 und 18 Bit Codewortlänge Angaben
über die gültigen Codewörter unter Beachtung der weiteren o.g. Einschränkungen (ein
Paritätsbit; Rotations-Invarianz des Codes; mindestens ein Paar gegenüberliegende
gesetzte Bits), wenn die vier Codekreis-Segmente jeweils bestimmte Längen aufweisen. Der
Tabelle 2 ist entnehmbar, daß für die Codesegment-Konfiguration 1-1-1-3 bei einer
Codewortlänge von 14 Bit (die Codekreisring-Sektoren nehmen bei Gleichaufteilung dann
jeweils einen Winkel von 25,7° ein) 31 mögliche Codewörter verbleiben, während es für eine
1-1-1-9-Code-Segment-Konfiguration bei einer Codewortlänge von 12 Bit überhaupt kein
gültiges Codewort mehr gibt.
Maximal mögliche Anzahlen gültiger Codewörter treten für 12 Bit Codewortlänge (aufgrund
des Paritätsprüfungs-Bits verbleiben dann 11 signifikante Bits) bei der Codesegment-Kon
figuration 1-1-2-2, bei 14 Bit Codewortlänge (entspricht 13 signifikanten Bits) bei der
selben Codesegment-Konfiguration, bei 16 Bit bei den Konfigurationen 1-1-2-4 und 1-2-2-3
und bei 18 Bit (das bedeutet bei Gleichaufteilung eine Winkelgröße des einzelnen
Codekreisring-Sektors von 20°) bei den selben Codesegment-Konfigurationen auf. Es
ergeben sich dann bei 12 Bit 16 verschiedene verwendbare Codewörter, bei 14 Bit 48
Codewörter, bei 16 Bit 105 Codewörter und bei 18 Bit 240 Codewörter.
Um die Anzahl der verwendbaren Codewörter bei vorgegebener Codewortlänge und Beibe
haltung der übrigen Anforderungen zu vergrößern, kann man in einem Codierungssystem
auch Codierungen mit gleicher Anzahl von Codekreisring-Segmenten, aber unter
schiedlichen, aber dennoch festgelegten Längen dieser Codekreisring-Segmente kombi
nieren. Auch diese Möglichkeit ist in dieser Tabelle 2 niedergelegt. Bei der Kombination muß
lediglich darauf geachtet werden, daß durch Abdecken oder Abschatten von Teilen von
Codekreisring-Segment keine anderen gültigen Codewörter des Codierungssystems
entstehen.
Wie aus Tabelle 2 entnehmbar ist, wird beispielsweise bei 12 Bit Codewortlänge (d. h. 11
signifikante Bits bei einem Paritätsprüfungsbit) die Anzahl der möglichen gültigen Code
wörter auf 26 erhöht, wenn man die Codesegment-Konfigurationen 1-1-1-3 und 1-1-2-2
zusammen in einem Codierungssystem zuläßt (Kombination 2 der Tabelle 2 für 12 Bit). Die
Kombination 1 der Tabelle 2 für 14 Bit (bestehend aus den fünf möglichen Codesegment-Kon
figurationen 1-1-1-5, 1-1-2-4, 1-1-3-3, 1-2-2-3 und 2-2-2-2) liefert z. B. 89 mögliche
gültige Codewörter.
Tabelle 3 zeigt beispielhaft anhand einer Kombinationsmatrix für verschiedene
Codesegment-Konfigurationen eines 4-Segment-Codes bei 14 Bit Codewortlänge (d. h. 13
signifikante Bits), welche Codesegment-Konfigurationen jeweils paarweise miteinander
kombinierbar sind. Beispielsweise ist die Code-Segment-Konfiguration 1-1-1-7 mit 23
anderen 4-Segment-Codesegment-Konfigurationen paarweise kombinierbar, während die
4-Segment-Codesegment-Konfiguration 1-1-2-2 nur mit vier anderen Codesegment-Konfigura
tionen paarweise kombinierbar ist.
Aus Tabelle 2 ist entnehmbar, daß es bei einer Kombination von zwei oder mehr ver
schiedenen 4-Segment-Codesegment-Konfigurationen bei einer Codewortlänge von 12 Bit
(11 signifikante Bits) maximal 26 verschiedene gültige Codewörter gibt ("Kombination 2"), bei
14 Bit maximal 89 Codewörter ("Kombination 1"), bei 16 Bit maximal 309 Codewörter
("Kombination 1") und bei 18 Bit (17 signifikante Bits) maximal 738 mögliche gültige
Codewörter ("Kombination 3").
Abschließend zeigt Tabelle 4 (unter Zugrundelegung der gleichen Anforderungen wie bei
Tabelle 1) sämtliche gültigen Codewörter bei einer 14-Bit-4-Segment-Codierung. Es ergeben
sich insgesamt 201 mögliche gültige Codewörter, entsprechend dem entsprechenden Wert
aus Tabelle 1. Mit "*" sind die Codewörter gekennzeichnet, die zu einer Kombination der
Codesegment-Konfigurationen 1-1-2-2 und 1-1-1-3 gehören. Dies sind 79 Codewörter
entsprechend der "Kombination 2" aus Tabelle 2.
In Fig. 2 sind beispielhaft bevorzugte Ausführungsbeispiele der Markierungen gezeigt, die zu
den Codewörtern Nummer (*36-*44) der Tabelle 4 gehören.
Das in Tabelle 4 und Fig. 2 gezeigte 14-Bit-4-Segment-Codierungssystem von "*"-Code
wörtern aus den kombinierten Codesegment-Konfigurationen 1-1-2-2 und 1-1-1-3 erfüllt
als ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel eine ganze Reihe von Forderungen, die
eine besonders einfache und sichere Identifizierung der Codierungen der codierten
Markierungen erlauben:
- - Der Zentralkreis der Markierungen enthält einen zentralen kleinen Zielkreisring zur optischen Anmessung mit einem Theodoliten.
- - Der Codekreisring ist in unmittelbarer Nähe des Zentralkreises angeordnet, dadurch wird eine Fehlzuordnung eines Codekreisrings zu einer benachbarten Markierung ausgeschlossen.
- - Ein Codekreisring-Sektor bzw. ein Code-Bit zur Paritätsprüfung ist vorhanden, so daß Einfachfehler erkannt werden.
- - Es ist eine für fotogrammetrische Zwecke ausreichende Anzahl von möglichen gültigen Codewörtern, nämlich 79 Codewörter, vorhanden.
- - Der Codekreisring ist rotationsinvariant angelegt, so daß auf ein Start- und Stop-Bit verzichtet werden kann.
- - Mindestens ein Paar einander gegenüberliegender schwarz gefärbter Codekreisring-Sekto ren erleichtert das Identifizieren einer Markierung.
- - Die Tatsache, daß das Markierungssystem ausschließlich Markierungen mit Code kreisringen mit jeweils vier Segmenten enthält, verhindert Mehrfachfehler durch ein Abdecken oder Abschatten kompletter Codesegmente.
- - Die Tatsache, daß das Codierungssystem ausschließlich die Codesegment-Konfigu rationen 1-1-2-2 und 1-1-1-3 enthält, erhöht die Auslese-Sicherheit der codierten In formation noch weiter.
Claims (11)
1. Mit Codierungen entsprechend einem Codierungssystem versehenes Markierungs
system, insbesondere für Meßzwecke, mit Markierungen (1) mit
einem Zentralkreis oder -kreisring (2) sowie
- - mindestens einem den Zentralkreis oder -kreisring (2) umgebenden Codekreisring (4), der in radiale Sektoren (6) eingeteilt ist, welche den einzelnen Code-Bits der Codierung entsprechend dem Codierungssystem entsprechen,
- - wobei ein 1-Bit einer bestimmten Farbe des Codekreisring-Sektors (6) zugeordnet ist und ein 0-Bit einer anderen Farbe des Codekreisring-Sektors (6) zugeordnet ist, so daß im Codekreisring (4) an der Übergangsstelle (8) zwischen einem Codekreisring-Sektor (6a) eines Bit-Typs zu einem benachbarten Codekreisring-Sektor (6a) eines abweichenden Bit-Typs ein Farbwechsel stattfindet und
- - wobei die Codierungen des Codierungssystems jeweils die gleiche Anzahl von
Codekreisring-Sektoren (6) bzw. Bits umfassen,
dadurch gekennzeichnet, daß - - die codierten Markierungen (1) des Markierungssystems jeweils die gleiche Anzahl von Farbwechseln auf dem Codekreisring (4) aufweisen.
2. Markierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkreis
oder -kreisring (2) in seinem Zentrum eine Zielmarke, insbesondere einen Zielpunkt,
einen Zielkreisring (5) oder ein Zielkreuz aufweist.
3. Markierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Zentralkreis oder -kreisring (2) und Codekreisring (4) ein Kontrastring (3) angeordnet ist,
der eine einheitliche, von der Farbe des Zentralkreises oder -kreisrings (2) abweichende
Farbe aufweist.
4. Markierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Codekreisringe (4) der Markierungen (1) jeweils mindestes einen
Codekreisring-Sektor (6a) aufweisen, dessen Farbe bei einer geradzahligen Anzahl von
Codekreisring-Sektoren identisch mit der Farbe des dem jeweiligen Codekreisring-Sektor
(6a) auf dem Codekreisring (4) gegenüberliegenden Codekreisring-Sektors (6b)
ist bzw. bei einer ungeradzahligen Anzahl von Codekreisring-Sektoren (6) identisch mit
der Farbe der beiden dem jeweiligen Codekreisring-Sektor jeweils auf dem
Codekreisring (4) gegenüberliegenden Codekreisring-Sektoren ist.
5. Markierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß das Codierungssystem ein Bit zur Paritätsprüfung umfaßt bzw. die
Codekreisringe (4) der Markierungen (1) jeweils einen Codekreisring-Sektor (6c) zur
Paritätsprüfung umfassen.
6. Markierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß im Codierungssystem keine Codierung enthalten ist, die bei einem Start des
Auslesens des gemäß dem Codierungssystem gebildeten Codekreisrings (4) an jegli
chem beliebigen Codekreisring-Sektor (6) eine andere gültige Codierung des Co
dierungssystems liefert.
7. Markierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet daß die Codekreisringe (4) der Markierungen (1) des
Markierungssystems jeweils die gleiche Anzahl von Codekreisring-Segmenten (7)
bestimmter Längen aufweisen, wobei als Codekreisring-Segment (7) eine Folge von
benachbarten Codekreisring-Sektoren (6) gleicher, fest gewählter Farbe bezeichnet
wird.
8. Markierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Codekreisringe (4) der Markierungen (1) des
Markierungssystems jeweils eine Anzahl von Codekreisring-Segmenten (7) bestimmter
Längen ausgewählt aus einer Gruppe von Codekreisring-Segmenten (7) bestimmter
Längen aufweisen wobei als Codekreisring-Segment (7) eine Folge von benachbarten
Codekreisring-Sektoren (6) gleicher, fest gewählter Farbe bezeichnet wird.
9. Mit einer Codierung entsprechend einem Codierungssystem versehene Markierung (1),
dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkreis oder -kreisring (2) in seinem Zentrum
eine Zielmarke, insbesondere einen Zielpunkt, einen Zielkreisring (5) oder ein Zielkreuz
aufweist.
10. Markierung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zentralkreis
oder -kreisring (2) und Codekreisring (4) ein Kontrastring (3) angeordnet ist, der eine
einheitliche von der Farbe des Zentralkreises oder -kreisrings (2) abweichende Farbe
aufweist.
11. Markierung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Code
kreisring (4) mindestens einen Codekreisring-Sektor (6a) aufweist, dessen Farbe bei
einer geradzahligen Anzahl von Codekreisring-Sektoren identisch mit der Farbe des
dem Codekreisring-Sektor (6a) auf dem Codekreisring (4) gegenüberliegenden
Codekreisring-Sektors (6b) ist bzw. bei einer ungeradzahligen Anzahl von Code
kreisring-Sektoren identisch mit der Farbe der beiden dem Codekreisring-Sektor auf
dem Codekreisring (4) gegenüberliegenden Codekreisring-Sektoren ist.
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