TWI413937B - 影像辨識方法與裝置 - Google Patents

Description

影像辨識方法與裝置

本發明係有關於一種影像辨識及距離計算方法與裝置，且特別有關於一種可以依據影像辨識技術自動判定至少一既定刻度之高度，且判定一裝置，如數位水準儀(Digital Level)與一標尺間的距離之方法與裝置。

在測量工具中，水準儀可以用來測量水平面。水準儀可以透過光學裝置，如望遠鏡來觀望放置於另一端之標尺(尺規)(Level Ruler)。一般來說，望遠鏡中可以標示一十字游標中心與上下各一個既定刻度，且操作者必須透過人工觀看十字游標中心與既定刻度投影至標尺上的位置來人為判定標尺所在之高度，以及標尺與水準儀之間的距離。

目前來說，大部分的水準儀都必須透過人工讀數的方式來進行相關判定。由於判定係透過人為進行，因此也常常發生許多誤判的情形。為了減少人為誤判的機會，部分數位水準儀可以提供自動的方式來進行讀數以及相關判定。然而，由於標尺放置的情形，如正立、倒立或傾斜，與標尺置放處的亮度都會影響判讀的結果。習知水準儀對於標尺所在高度以及標尺與水準儀之間距離的判定結果之精準度係令人存疑的。

有鑑於此，本發明提供影像辨識及距離計算方法與裝置。

本發明實施例之一種影像辨識方法。首先，取得相應一標尺之一影像，其中影像包括投影至標尺上之至少一既定刻度。之後，依據影像判定標尺中之一基準標誌之一基準高度。以基準標誌於影像中之位置為初始位置搜尋既定刻度於標尺上所相應之一刻度的一上邊緣與一下邊緣於影像中之位置。最後，依據既定刻度於影像中之位置、上邊緣與下邊緣於影像中之位置、基準標誌之基準高度、與由初始位置至上邊緣間之一刻度數目辨識既定刻度之一高度。

本發明實施例之一種距離計算方法。首先，取得相應一標尺之一影像，其中影像包括投影至標尺上之至少一第一既定刻度、與一第二既定刻度。接著，依據影像判定標尺中之一基準標誌之一基準高度。依據基準標誌之基準高度、基準標誌於影像中之位置、第一既定刻度於影像中之位置、與第二既定刻度於該影像中之位置計算第一既定刻度與第二既定刻度之高度。之後，依據第一既定刻度與第二既定刻度之高度間之高度差計算至標尺之距離。

本發明實施例之一種影像辨識裝置包括一儲存單元與一處理單元。儲存單元包括相應一標尺之一影像，其中影像包括投影至標尺上之至少一既定刻度。處理單元依據影像判定標尺中之一基準標誌之一基準高度。處理單元以基準標誌於影像中之位置為初始位置搜尋既定刻度於標尺上 所相應之一刻度的一上邊緣與一下邊緣於影像中之位置。處理單元依據既定刻度於影像中之位置、上邊緣與下邊緣於影像中之位置、基準標誌之基準高度、與由初始位置至上邊緣間之一刻度數目辨識既定刻度之一高度。

本發明實施例之一種距離計算裝置包括一儲存單元與一處理單元。儲存單元包括相應一標尺之一影像，其中影像包括投影至標尺上之至少一第一既定刻度、與一第二既定刻度。處理單元依據影像判定標尺中之一基準標誌之一基準高度，且依據基準標誌之基準高度、基準標誌於影像中之位置、第一既定刻度於影像中之位置、與第二既定刻度於該影像中之位置計算第一既定刻度與第二既定刻度之高度。處理單元依據第一既定刻度與第二既定刻度之高度間之高度差計算至標尺之距離。

本發明實施例之一種影像辨識方法。首先，取得相應一標尺之一影像，其中影像包括投影至標尺上之至少一既定刻度。依據影像偵測標尺中相應一基準標誌之一基準數值。之後，以基準標誌於影像中之位置為初始位置搜尋既定刻度於標尺上所相應之一刻度的一第一邊緣與一第二邊緣於影像中之位置。最後，依據既定刻度於影像中之位置、第一邊緣與第二邊緣於影像中之位置、基準標誌之基準數值、與由初始位置至第一邊緣間之一刻度數目辨識既定刻度之一特定數值。

本發明實施例之一種影像辨識方法。首先，判斷一搜尋範圍中之一像素是否具有相同之一像素特徵之至少一鄰 近像素，其中像素特徵表示像素之一亮度值小於一臨限值。當像素具有相同之像素特徵之鄰近像素時，將像素與鄰近像素標示為一特定標籤，且依據特定標籤之分佈決定數字。

本發明上述方法可以透過程式碼方式收錄於實體媒體中。當程式碼被機器載入且執行時，機器變成用以實行本發明之裝置。

利用本發明的影像辨識方法，可以快速且正確的自動取得受測物的量測結果，因此可以減少操作人員判讀及紀錄量測值的時間，提升量測動作的效率。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明如下。

第1圖顯示依據本發明實施例之距離計算裝置。在此實施例中，依據本發明實施例之距離計算裝置100可以是一以處理器為基礎之電子裝置，如電腦。

如第1圖所示，依據本發明實施例之距離計算裝置100包括一儲存單元110與一處理單元120。儲存單元110中儲存相應一標尺之一影像。如第2圖所示，影像200包括一標尺LR，以及投影至標尺LR上之十字游標中心CC、刻度1、及刻度2。其中，十字游標中心CC的座標為(Cross_CenX,Cross_CenY)。處理單元120可以依據影像200執行本案之距離計算方法，其相關細節將於後說明。 值得注意的是，在一些實施例中，處理單元120可以係一數位信號處理器(DSP)，且儲存單元110係數位信號處理器內部之一快閃記憶體。

第3圖顯示依據本發明另一實施例之距離計算裝置。在此實施例中，依據本發明實施例之距離計算裝置300可以是一水準儀，如數位水準儀。

如第3圖所示，依據本發明實施例之距離計算裝置300包括一光學裝置310、一儲存單元320與一處理單元330。光學裝置310可以包括一目鏡(未顯示)與一影像感測單元(未顯示)，用以擷取影像。光學裝置310所擷取的影像可以儲存至儲存單元320中。類似地，光學裝置310所擷取的影像200可以如第2圖所示。處理單元330可以依據影像200執行本案之距離計算方法，其相關細節將於後說明。類似地，在一些實施例中，處理單元330可以係一數位信號處理器，且儲存單元320係數位信號處理器內部之一快閃記憶體。

值得說明的是，依據本發明實施例之影像辨識裝置亦可以具有如第1圖與/或第3圖中實施例之元件，在此不再贅述。

第4圖顯示依據本發明實施例之距離計算方法。值得注意的是，本案之距離計算方法可以係利用本案之影像辨識方法實施。本案之影像辨識方法可以包括標尺正立或倒立判斷與校正法、標尺傾斜判斷與校正法、與/或數字辨識法等。

如步驟S410，取得一影像。如前所述，影像可以包括標尺LR，以及投影至標尺LR上之十字游標中心CC、刻度1、及刻度2。值得注意的是，影像中的每一像素可以具有一亮度值Y與色度值UV。如步驟S420，依據影像計算一二值化臨限值。二值化臨限值可以用以判斷影像中的像素是否為標尺上刻度、數字、與/或圖案的一部分。如步驟S430，辨識影像中標尺之刻度的形狀，且依據刻度的形狀進行標尺正立或倒立之判斷與校正。如步驟S440，辨識影像中標尺之刻度的邊界，且依據刻度的邊界進行標尺傾斜之判斷與校正。之後，如步驟S450，對於標尺上的數字進行辨識，以得知標尺中之一基準標誌之一基準高度。最後，如步驟S460，依據基準標誌之基準高度、基準標誌於影像中之位置、與十字游標中心、刻度1及刻度2於影像中之位置計算標尺的高度與/或距離。注意的是，二值化臨限值的算法及相關判定、標尺正立或倒立之判斷與校正、標尺傾斜之判斷與校正、與計算標尺的高度與/或距離的細節將於後說明。

二值化臨限值計算

第5圖顯示依據本發明實施例之二值化臨限值計算方法。

首先，如步驟S502，在影像中以十字游標中心CC為起點，分別向上與向下取得一既定數目，如300個像素的亮度值Y。如步驟S504，由這些像素的亮度值Y中選取一 最大亮度值Ymax。如步驟S506，統計這些像素中相應之亮度值Y在最大亮度值Ymax之一鄰近範圍，如[Ymax－20,Ymax]內的像素數目。如步驟S508，判斷亮度值Y在最大亮度值Ymax之鄰近範圍內的像素數目是否大於一既定值，如像素總數目除以4。若亮度值Y在最大亮度值Ymax之鄰近範圍內的像素數目並未大於既定值(步驟S508的否)，如步驟S510，重新選取這些像素中亮度值小於最大亮度值Ymax之次最大值，並將其設為最大亮度值Ymax。之後，流程回到步驟S506。若亮度值Y在最大亮度值Ymax之鄰近範圍內的像素數目大於既定值(步驟S508的是)，如步驟S512，由這些像素的亮度值Y中選取一最小亮度值Ymin。如步驟S514，統計這些像素中相應之亮度值Y在最小亮度值Ymin之一鄰近範圍，如[Ymin,Ymin＋20]內的像素數目。如步驟S516，判斷亮度值Y在最小亮度值Ymin之鄰近範圍內的像素數目是否大於一既定值，如像素總數目除以4。若亮度值Y在最小亮度值Ymin之鄰近範圍內的像素數目並未大於既定值(步驟S516的否)，如步驟S518，重新選取這些像素中亮度值大於最小亮度值Ymin之次最小值，並將其設為最小亮度值Ymin。之後，流程回到步驟S514。若亮度值Y在最小亮度值Ymin之鄰近範圍內的像素數目大於既定值(步驟S516的是)，如步驟S520，依據最大亮度值Ymax與最小亮度值Ymin計算二值化臨限值。在一些實施例中，二值化臨限值可以依據下列公式進行計算：BT＝(Ymin＋Ymax)/2，其中BT是 二值化臨限值。

標尺正立或倒立判斷與校正

第6圖顯示依據本發明實施例之標尺正立或倒立判斷與校正法。

如步驟S602，以十字游標中心CC為起點，分別向上與向下搜尋複數行。在一些實施例中，可以分別向上與向下搜尋2倍之刻度高度scale_height，如第7圖所示。如步驟S604，對於每一行判斷其於十字中心Y軸座標Cross_CenY位置之像素的亮度值是否小於二值化臨限值。若每一行於十字中心Y軸座標Cross_CenY位置之像素的亮度值並未小於二值化臨限值(步驟S604的否)，則流程至步驟S608。若每一行於十字中心Y軸座標Cross_CenY位置之像素的亮度值小於二值化臨限值(步驟S604的是)，則搜尋且記錄此行的左邊界與右邊界。在一些實施例中，當向左搜尋到某一特定像素的亮度值小於二值化臨限值，且此特定像素左邊的兩連續像素的亮度值均大於二值化臨限值時，則記錄此特定像素所在的列數，即為此行刻度的左邊界。類似地，當向右搜尋到某一特定像素的亮度值小於二值化臨限值，且此特定像素右邊的兩連續像素的亮度值均大於二值化臨限值時，則記錄此特定像素所在的列數，即為此行刻度的右邊界。注意的是，在一些實施例中，左邊界與右邊界計的方式可以透過陣列的方式進行記錄。舉例來說，假設scale_height為50，則將從 Cross_CenY－2scale_height行至Cross_CenY＋2scale_height行，每行刻度的左邊界記入陣列boundary1[200]，刻度的右邊界記入陣列boundary2[200]中。

如步驟S608，計算每一行中左邊界與右邊界之間的距離，且將具有最大距離之行設為一特定行maxI。舉例來說，分別計算(boundary2[0]－boundary1[0])、(boundary2[1]－boundary1[1])、...、(boundary2[199]－boundary1[199])的值。當(boundary2[i]－boundary1[i])的值最大時，記下此時的行數為maxI。此行刻度的左邊界記為scale_left，右邊界記為scale_right，如第8A圖與第8B圖所示，其中第8A圖係標尺正立的狀況，且第8B圖係標尺倒立的狀況。之後，如步驟S610，依據特定行maxI的左邊界scale_left與右邊界scale_right決定一第一X軸座標x1與一第二X軸座標x2。值得注意的是，第一X軸座標與第二X軸座標係位於此行刻度的左邊界scale_left與右邊界之內scale_right。在一些實施例中，x1＝scale_left＋(scale_right－scale_left)/4，且x2＝scale_right－(scale_right－scale_left)/4。如步驟S612，分別偵測刻度於第一X軸座標x1與第二X軸座標x2處之上邊界與下邊界，且依據相應之上邊界與下邊界分別計算刻度於第一X軸座標x1與第二X軸座標x2處之高度。具體的說，以x1為列數且maxI為行數起點，分別向上向下搜尋得到刻度的上邊界scale_top1和下邊界scale_bottom1，則此位置刻度的高度為y1，其中y1＝scale_bottom1－scale_top1。另外，以X2 為列數且maxI為行數起點，分別向上向下搜尋得到刻度的上邊界scale_top2和下邊界scale_bottom2，則此位置刻度的高度為y2，其中y2＝scale_bottom2－scale_top2。

如步驟S614，依據刻度分別於第一X軸座標x1與第二X軸座標x2處之高度y1與y2判定標尺為正立或倒立。第9A圖與第9B圖為示意圖係分別顯示標尺正立與倒立的狀況下刻度於第一X軸座標與的第二X軸座標處的上邊界與下邊界及高度。如圖所示，當標尺正立時，以x1為列數的刻度高度y1約為以x2為列數的刻度高度y2的二分之一。反之，當標尺倒立時，以x1為列數的刻度高度y1約為以x2為列數的刻度高度y2的二倍。因此，可以以此為依據來判斷標尺是正立放置或倒立放置。如步驟S616，依據判定結果校正影像。舉例來說，當標尺係倒立放置時，則將影像旋轉180度。

標尺傾斜判斷與校正法

如前所述，當一行於十字中心Y軸座標Cross_CenY位置之像素的亮度值小於二值化臨限值時，則可以搜尋且分別記錄此行的左邊界與右邊界至陣列boundary1[200]與陣列boundary2[200]中。搜尋行的左邊界與右邊界的細節在此不再贅述。在標尺傾斜判斷與校正時，陣列boundary1與boundary2的索引(index)可以是此行的Y軸座標。換言之，左邊界與右邊界的X軸座標與Y軸座標皆被記錄。透過陣列boundary1與陣列boundary2中之一者可以計算出刻 度的傾斜角度。計算出傾斜角度之後，便可依據傾斜角度對於影像進行旋轉。另外，在一些實施例中，當特定行maxI決定之後，可以另外決定一特定X軸座標x1，如x1＝scale_right－scale_height/2。之後，以x1為列數且maxI為行數的起點，分別向上向下搜尋得到刻度的上邊界scale_top與下邊界scale_bottom。之後，再以上邊界scale_top為起始行，且下邊界scale_bottom為結束行，搜尋每行的刻度右邊界。最後，透過每行的刻度右邊界計算傾斜角度。

值得注意的是，前述說明係針對標尺上單一刻度的左邊界與右邊界進行判斷。然而，為了提供精確度，可以以十字游標中心為起點，向上或向下搜尋一既定刻度，如m個刻度。相應所有刻度所涵蓋之行的左邊界與右邊界皆會進行記錄，且依據這些記錄的左邊界或右邊界計算傾斜角度，且依據傾斜角度對於影像進行旋轉。必須提醒的是，在一些實施例中，當陣列中的資料達到一既定數量時，如200筆資料時，則可以不搜尋與記錄相應其他刻度之行的左邊界與右邊界，而可以直接進行傾斜角度的計算。在一些實施例中，陣列boundary1與陣列boundary2中之一者可以利用最小平方法進行線性估算，以計算斜率。

數字辨識

第10圖顯示具有大數字與小數字之一標尺。如第10圖所示，當標尺LR距離數位水準儀較遠時，刻度高度 scale_height較小，此時無法清晰辨識小數字B，只能透過辨識大數字A來確定基準高度。

第11圖顯示依據本發明實施例之數字辨識方法。

如步驟S1102，由影像中辨識一基準標誌，如十字游標中心CC附近之一刻度，且偵測相應此刻度之刻度高度。如步驟S1104，依據刻度之刻度高度決定辨識標尺上之大數字或是小數字。當刻度高度小於一既定值時，則判定辨識標尺上之大數字。反之，當刻度高度並未小於既定值時，則判定辨識標尺上之小數字。當判定辨識小數字時，如步驟S1106，依據刻度的位置決定相應小數字搜尋範圍。類似地，透過比較各像素的亮度值Y與二值化臨限值可以找出刻度的左邊界、右邊界、上邊界、與下邊界，且透過刻度的這些邊界可以決定相應小數字B的搜尋範圍。接著，如步驟S1108，於搜尋範圍中辨識至少一數字。注意的是，辨識出的數字可以係以十進位排列的數字。其中，辨識數字的方法將於後說明。之後，如步驟S1110，判斷相應小數字之辨識是否失敗。若小數字辨識並未失敗(步驟S1110的否)，如步驟S1112，將辨識出的數字設為基準高度。若小數字辨識失敗(步驟S1110的是)，進行步驟S1114操作。

當判定辨識大數字時，如步驟S1114，依據刻度的位置決定相應大數字搜尋範圍。類似地，透過比較各像素的亮度值Y與二值化臨限值可以找出刻度的左邊界、右邊界、上邊界、與下邊界，且透過刻度的這些邊界可以決定相應大數字A的搜尋範圍。接著，如步驟S1116，於搜尋 範圍中辨識至少一數字。注意的是，在大數字的辨識中除了辨識數字之外更需要辨識數字上方有幾個點以及數字下方是否有字母m。之後，如步驟S1118，判斷相應大數字之辨識是否失敗。若大數字辨識並未失敗(步驟S1118的否)，如步驟S1112，依據辨識出的數字、點的數目與是否有字母m設置基準高度。若大數字辨識失敗(步驟S1118的是)，結束流程。

在一些實施例中，可以利用標籤化演算法來辨識數字。在標籤化演算法中，係將影像中相連接的所有像素標示為同樣的標籤，而對於不同連接的像素則標示為不同標籤。以下說明像素標籤化之具體步驟。必須說明的是，影像中像素掃描的順序係由上至下，且由左至右。當掃描到未被標示標籤的像素時，此像素將會被套用一遮罩，以決定要被標示的標籤。第12圖顯示依據本發明實施例之遮罩。如第12圖所示，遮罩1200為一3X3的矩陣。其中，遮罩1200的中心將會被套至未被標示標籤的像素。遮罩的使用方式將於後說明。接下來，舉一例子說明。假設影像二值化(亮度值小於二值化臨限值的像素被設為1；亮度值大於二值化臨限值的像素被設為0)之後的影像為第13A圖所示。當掃描到第一個未被標示標籤的像素時，依照像素的位置套用遮罩1200。由於它的幾個鄰像素(鄰像素1、鄰像素2、鄰像素3、與鄰像素4)皆未找到已經標示標籤的像素，因此此像素被標示為標籤2，如第13B圖所示。之後，繼續掃描，以找到下一個未被標示標籤的像素。由於此像 素的幾個鄰像素鄰(鄰像素1、鄰像素2、鄰像素3、與鄰像素4)皆未找到已經標示標籤的像素，因此此像素被標示為標籤3，如第13C圖所示。之後，繼續掃描，以找到下一個未被標示標籤的像素。由於此像素的鄰像素1沒有被標示標籤，而鄰像素2已被標示為標籤2，因此同樣將此像素標示為標籤2。另外，由於此像素的鄰像素3與鄰像素4都沒有被標示標籤，因此保留此像素所標識之標籤2，如第13D圖所示。之後，繼續掃描，以找到下一個未被標示標籤的像素。由於此像素的鄰像素1已被標示為標籤3，因此將此像素標示為標籤3。此像素的鄰像素2沒有被標示標籤，而其鄰像素3已被標示為標籤2。本來應該將此像素標示為標籤2，但因為此像素已經被標示為標籤3，因此，將所有標示為標籤2的像素重新標示為標籤3，以使得所有連接的像素為同一個標籤，如第13E圖所示。之後，繼續掃描，以找到下一個未被標示標籤的像素。由於此像素的幾個鄰像素(鄰像素1、鄰像素2、鄰像素3、與鄰像素4)皆未找到已被標示標籤的像素，因此將此像素標示為標籤4，如第13F圖所示。標籤化作業持續至影像中所有像素被掃描過為止。當所有的接連成分都被標籤化後，透過求出他們的長寬高，便可以分辨出哪個是需要的連接成分，如第13G圖所示之”5”。

當需要的連接成分決定之後，便可將此數字細化，以得到細化後的數字如第13H所示。之後，便可依據細化後此標籤的分佈來辨識得到數字。在一些實施例中，當數字 是1時，由於其寬度較小，因此可以直接進行辨識。其他數字則可以將整個標籤之分佈劃分為複數區域，且依據標籤在不同區域的分佈來對應到不同的數字。舉一例子說明。首先，把數字(連接之標籤)分成1、2、與3等三個區域，如第14A圖所示。之後，再將數字(連接之標籤)分成4、5、6、與7等四個區域，如第14B圖所示。其中，區域1至7對應一個二進位編碼。其中，每一區域的總列數M將會被統計。之後，分別計算每個區域內含黑色像素(二值化後的1)的列數N。當一區域的N>M/2時，則相應此區域的編碼為”1”。當所有區域的總列數與內含黑色像素的列數計算出來之後，便可得到相應此連接之標籤的二進位編碼。之後，再將此二進位編碼與內定0至9的二進位編碼進行比對，便可得知辨識出相應此連接之標籤的數字。在此實施例中，”0”的二進位編碼為”1011111“，”2”的二進位編碼為”11110110”，”3”的二進位編碼為”1110101”，”4”的二進位編碼為”0101101”，”5”的二進位編碼為”1111001”，”6”的二進位編碼為”1111011”，”7”的二進位編碼為”1000101”或”1001101”，”8”的二進位編碼為”1111111”，且”9”的二進位編碼為”1111101”或”1101101”。因此，依據辨識出的數字可以得到基準高度m_height，且記錄基準高度在影像中的像素位置m_heihgt_i。

高度與距離計算

根據基準標誌之之基準高度m_height、基準標誌於影像中之位置m_height_i，十字游標中心點CC在影像中的像素位置(Cross_CenX,Cross_CenY)，就可以求出十字游標中心點CC所在位置的高度，以及刻度1和刻度2之間的高度差。

請參考第15圖，說明高度與距離計算

首先，以基準標誌於影像中之位置m_height_i為初始位置搜尋刻度1(刻度1之Y軸座標為Cross_Y1)所對應標尺上刻度的上邊緣i_A與下邊緣i_B的座標。同時，在搜尋過程中記錄m_height_i到i_A之間的刻度數N_scale1＝3，這樣可以求出刻度1所在位置的高度為：H_up＝m_height＋N_scale1－(i_A－Cross_Y1)/(i_A－i_B)。其中，H_up為刻度1的高度。類似地，以基準標誌於影像中之位置m_height_i為初始位置搜尋刻度2(刻度2之Y軸座標為Cross_Y2)所對應標尺上刻度的上邊緣i_C與下邊緣i_D。同時，在搜尋過程中記錄m_height_i到i_D之間的刻度數N_scale2＝4。這樣可以求出刻度2所在位置的高度為：H_down＝m_height－N_scale2＋(Cross_Y2－i_D)/(i_C－i_D)。其中，H_down為刻度2的高度。相同地，以基準標誌於影像中之位置m_height_i為初始位置搜尋十字游標中心CC所對應標尺上刻度的上邊緣i_E與下邊緣i_F的座標。同時，在搜尋過程中記錄m_height_i到i_F之間的刻度數N_scale0＝1。這樣可以求出十字游標中心CC所在位置的高度為：H_cross＝m_height－N_scale0＋(Cross_CenY －i_F)/(i_E－i_F)。其中，H_cross為十字游標中心CC的高度。刻度1和刻度2的高度差為H_distance＝H_up－H_down，其中，H_distance為刻度1和刻度2的高度差。由於標尺與測量機器，如數位水準儀間的距離等於刻度1與刻度2之間的高度差乘上一個光學係數β。其中，目鏡與影像感測單元間之距離與刻度1到刻度2的距離間的比值即為光學係數β。透過像距與像高的比值會等於物距與物高的比值，可以推導而出物距等於像距與像高的比值乘以物高，其中像距即為目鏡與影像感測單元間之距離，像高即為刻度1到刻度2的距離，物高即為H_distance的值，以及物距即為數位水準儀與標尺之間的距離Distance。所以數位水準儀與標尺之間的距離Distance等於目鏡與影像感測單元間之距離與刻度1到刻度2的距離的比值乘以H_distance的值。若目鏡與影像感測單元間之距離與刻度1到刻度2的距離的比值等於光學系數β，則，數位水準儀與標尺間的距離Distance＝β^＊ H_distance。

如前所述，本案之距離計算方法可以係利用本案之影像辨識方法實施。本案之影像辨識方法可以包括標尺正立或倒立判斷與校正法、標尺傾斜判斷與校正法、與/或數字辨識法等。必須說明的是，前述實施例中皆係說明利用影像來辨識既定刻度之高度。然而，本案之影像辨識方法並非僅限於用以辨識高度，任何可以利用數字表示之有意義名詞，如長度等皆可應用於本案中。

因此，透過本案之影像辨識及距離計算方法與裝置， 可以進行相關影像辨識，如標尺正立或倒立判斷與校正法、標尺傾斜判斷與校正法、與/或數字辨識法，與/或判斷既定刻度之高度，以及裝置與標尺間的距離，從而減少人為判讀時的誤差。

本發明之方法，或特定型態或其部份，可以以程式碼的型態包含於實體媒體，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，其中，當程式碼被機器，如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。本發明之方法與裝置也可以以程式碼型態透過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理器實作時，程式碼結合處理器提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、300‧‧‧距離計算裝置

110、320‧‧‧儲存單元

120、330‧‧‧處理單元

200‧‧‧影像

LR‧‧‧標尺

CC‧‧‧十字游標中心

310‧‧‧光學裝置

S410、S420、...、S460‧‧‧步驟

S502、S504、...、S520‧‧‧步驟

S602、S604、...、S616‧‧‧步驟

A‧‧‧大數字

B‧‧‧小數字

S1102、S1104、...、S1118‧‧‧步驟

1200‧‧‧遮罩

第1圖為一示意圖係顯示依據本發明實施例之距離計算裝置。

第2圖為一示意圖係顯示依據本發明實施例之包括標尺之影像。

第3圖為一示意圖係顯示依據本發明另一實施例之距離計算裝置。

第4圖為一流程圖係顯示依據本發明實施例之距離計算方法。

第5圖為一流程圖係顯示依據本發明實施例之二值化臨限值計算方法。

第6圖為一流程圖係顯示依據本發明實施例之標尺正立或倒立判斷與校正法。

第7圖為一示意圖係顯示依據本發明實施例之標尺上之刻度高度。

第8A圖與第8B圖為示意圖係分別顯示標尺正立與倒立的狀況下刻度的左邊界與右邊界。

第9A圖與第9B圖為示意圖係分別顯示標尺正立與倒立的狀況下刻度於第一X軸座標與的第二X軸座標處的上邊界與下邊界及高度。

第10圖為一示意圖係顯示具有大數字與小數字之一標尺。

第11圖為一流程圖係顯示依據本發明實施例之數字辨識方法。

第12圖為一示意圖係顯示依據本發明實施例之遮罩。

第13A圖至第13H圖為示意圖係顯示依據本發明實施例之像素標籤化之過程。

第14A圖與第14B圖為示意圖係顯示依據本發明實施例之標籤分佈區域。

第15圖為一示意圖係顯示依據本發明實施例之高度與距離計算。

S410、S420、...、S460‧‧‧步驟

Claims (14)

1. 一種影像辨識方法，包括下列步驟：取得相應一標尺之一影像，其中該影像包括投影至該標尺上之至少一既定刻度；依據該影像判定該標尺中之一基準標誌之一基準高度，包括：決定該基準標誌附近之一搜尋範圍；於該搜尋範圍中辨識至少一數字，包括：判斷該搜尋範圍中之一像素是否具有相同之一像素特徵之至少一鄰近像素，其中該像素特徵表示該像素之一亮度值小於一臨限值；當該像素具有相同之該像素特徵之該鄰近像素時，將該像素與該鄰近像素標示為一特定標籤；以及依據該特定標籤之分佈決定該數字；以及將該數字設為相應該基準標誌之該基準高度以該基準標誌於該影像中之位置為初始位置搜尋該既定刻度於該標尺上所相應之一刻度的一上邊緣與一下邊緣於該影像中之位置；以及依據該既定刻度於該影像中之位置、該上邊緣與該下邊緣於該影像中之位置、該基準標誌之該基準高度、與由該初始位置至該上邊緣間之一刻度數目辨識該既定刻度之一高度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像辨識方法，其中依據該影像判定該標尺中相應該基準標誌之該基準高度之 方法更包括下列步驟：由該影像中辨識出該基準標誌附近之一刻度；辨識該刻度之一刻度高度；以及依據該刻度之該刻度高度決定該搜尋範圍。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像辨識方法，其中於該搜尋範圍中辨識該數字之方法更包括下列步驟：將該特定標籤之分佈劃分為複數區域；計算每一該等區域中包括相應該特定標籤之分佈的列數；以及依據每一該等區域中包括相應該特定標籤之分佈的列數決定該數字。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像辨識方法，其中該臨限值決定的方法包括下列步驟：依據複數像素之一亮度值決定一第一最大亮度值與一第一最小亮度值；以及依據該第一最大亮度值與該第一最小亮度值決定該臨限值。
5. 如申請專利範圍第4項所述之影像辨識方法，其中該臨限值決定的方法更包括下列步驟：判斷該等像素中該亮度值在該第一最大亮度值之一第一鄰近範圍內之該等像素的數目是否大於一既定值，且判斷該等像素中該亮度值在該第一最小亮度值之一第二鄰近範圍內之該等像素的數目是否大於該既定值；當該亮度值在該第一最大亮度值之該第一鄰近範圍內 之該等像素的數目不大於該既定值，則重新依據每一該等像素之該亮度值決定一第二最大亮度值；當該亮度值在該第一最小亮度值之該第二鄰近範圍內之該等像素的數目不大於該既定值，則重新依據每一該等像素之該亮度值決定一第二最小亮度值；以及重新依據該第二最大亮度值與該第二最小亮度值決定該臨限值。
6. 一種影像辨識方法，包括下列步驟：取得相應一標尺之一影像，其中該影像包括投影至該標尺上之至少一既定刻度；依據該影像判定該標尺中之一基準標誌之一基準高度；以該基準標誌於該影像中之位置為初始位置搜尋該既定刻度於該標尺上所相應之一刻度的一上邊緣與一下邊緣於該影像中之位置；以及依據該既定刻度於該影像中之位置、該上邊緣與該下邊緣於該影像中之位置、該基準標誌之該基準高度、與由該初始位置至該上邊緣間之一刻度數目辨識該既定刻度之一高度；辨識該影像中該標尺之該刻度之形狀，且依據該刻度之形狀判定該標尺係正立或倒立，包括：決定一第一X軸座標與一第二X軸座標；偵測該刻度分別於該第一X軸座標與該第二X軸座標上之高度；以及 依據該刻度分別於該第一X軸座標與該第二X軸座標上之高度判定該標尺係正立或倒立；以及當該標尺係倒立時，將該影像旋轉180度。
7. 一種影像辨識方法，包括下列步驟：取得相應一標尺之一影像，其中該影像包括投影至該標尺上之至少一既定刻度；依據該影像判定該標尺中之一基準標誌之一基準高度；以該基準標誌於該影像中之位置為初始位置搜尋該既定刻度於該標尺上所相應之一刻度的一上邊緣與一下邊緣於該影像中之位置；以及依據該既定刻度於該影像中之位置、該上邊緣與該下邊緣於該影像中之位置、該基準標誌之該基準高度、與由該初始位置至該上邊緣間之一刻度數目辨識該既定刻度之一高度，其中偵測該影像中該標尺之該刻度之形狀，且依據該刻度之形狀判定該標尺係正立或倒立的方法包括下列步驟：決定一第一X軸座標與一第二X軸座標；偵測該刻度分別於該第一X軸座標與該第二X軸座標上之高度；以及依據該刻度分別於該第一X軸座標與該第二X軸座標上之高度判定該標尺係正立或倒立。
8. 如申請專利範圍第6項所述之影像辨識方法，其中偵測該影像中該標尺之該刻度之形狀，且依據該刻度之形 狀判定該標尺係正立或倒立的方法更包括下列步驟：決定一特定Y軸座標；搜尋該刻度於該特定Y軸座標上之一左邊界與一右邊界；以及依據該左邊界與該右邊界決定該第一X軸座標與該第二X軸座標，其中該第一X軸座標與該第二X軸座標係位於該左邊界與該右邊界之內。
9. 如申請專利範圍第8項所述之影像辨識方法，其中偵測該影像中該標尺之該刻度之形狀，且依據該刻度之形狀判定該標尺係正立或倒立的方法更包括下列步驟：由該影像中投影至該標尺上之一十字游標中心向上或向下搜尋複數行，其中該十字游標中心具有一十字中心X軸座標與一十字中心Y軸座標；判定每一該等行中於該十字中心Y軸座標位置之一像素之一亮度值是否小於一臨限值；當每一該等行中該十字中心Y軸座標位置之該像素之該亮度值小於該臨限值，搜尋每一該等行中相應該刻度之一左邊界與一右邊界；判定相應每一該等行之該左邊界與該右邊界間之距離的最大者；以及將相應該距離最大者之該行的一Y軸座標決定為該特定Y軸座標。
10. 一種影像辨識方法，包括下列步驟：取得相應一標尺之一影像，其中該影像包括投影至該 標尺上之至少一既定刻度；依據該影像判定該標尺中之一基準標誌之一基準高度；以該基準標誌於該影像中之位置為初始位置搜尋該既定刻度於該標尺上所相應之一刻度的一上邊緣與一下邊緣於該影像中之位置；依據該既定刻度於該影像中之位置、該上邊緣與該下邊緣於該影像中之位置、該基準標誌之該基準高度、與由該初始位置至該上邊緣間之一刻度數目辨識該既定刻度之一高度；搜尋該刻度之一左邊界或一右邊界；依據一Y軸座標與該左邊界或該右邊界之一X軸座標計算一傾斜角度；以及依據該傾斜角度將該影像進行旋轉。
11. 一種影像辨識裝置，包括一電腦或一水準儀，包括：一儲存單元，包括相應一標尺之一影像，其中該影像包括投影至該標尺上之至少一既定刻度；以及一處理單元，依據該影像判定該標尺中之一基準標誌之一基準高度，以該基準標誌於該影像中之位置為初始位置搜尋該既定刻度於該標尺上所相應之一刻度的一上邊緣與一下邊緣於該影像中之位置，且依據該既定刻度於該影像中之位置、該上邊緣與該下邊緣於該影像中之位置、該基準標誌之該基準高度、與由該初始位置至該上邊緣間之一刻度數目辨識該既定刻度之一高度。
12. 如申請專利範圍第11項所述之影像辨識裝置，更包括一光學裝置，用以擷取該影像，其中該光學裝置至少包括一目鏡與一影像感測單元。
13. 一種影像辨識的方法，包括下列步驟：判斷一搜尋範圍中之一像素是否具有相同之一像素特徵之至少一鄰近像素，其中該像素特徵表示該像素之一亮度值小於一臨限值；當該像素具有相同之該像素特徵之該鄰近像素時，將該像素與該鄰近像素標示為一特定標籤；以及依據該特定標籤之分佈決定該數字。
14. 如申請專利範圍第13項所述之影像辨識的方法，更包括下列步驟：將該特定標籤之分佈劃分為複數區域；計算每一該等區域中包括相應該特定標籤之分佈的列數；以及依據每一該等區域中包括相應該特定標籤之分佈的列數決定該數字。