專利名稱：分劃板、數字影像水準儀及影像辨識方法
技術領域：
本發明涉及一種水準儀，特別是一種數字影像水準儀。
背景技術：
參閱圖1、2、3，現有的水準儀1適用于拍攝豎立于待測地點的水準尺100，且包括機體11、沿軸線L依序間隔排列于該機體11內的接物鏡頭12、放大鏡群13、分光棱鏡14、 透光的分劃板15及接目鏡頭16，及沿垂直該軸線L的垂直方向H設置于該分光棱鏡14上方的感光組件17。該分劃板15為圓形，且具有垂直標示線151及水平標示線152。拍攝時，該水準尺100的影像自該接物鏡頭12進入，并在經過該放大鏡群13時產生放大，并于進入該分光棱鏡14后產生相互垂直的兩個分光影像，其中一分光影像依序經過該分劃板15及該接目鏡頭16而于使用者的眼中成像，而其中另一分光影像則于該感光組件17中成像。當使用者透過該接目鏡頭16觀測該水準尺100的影像時(見圖幻，可調整該水準儀1的角度使該水準尺100的影像迭合于該垂直、水平標示線151、152，接下來即可利用該感光組件17同步將影像拍攝下來以供后續影像處理(見圖4)，進而得出該水準尺100的影像于中心位置的待測刻度，最后比對待測刻度與該水準儀1的高度即可計算出兩地之間的
尚度差ο參閱圖1、2、4，然而，由于成像于該感光組件17的分光影像并沒有通過該分劃板 15，因此拍攝到的影像并無該水平標示線152的存在，使得在進行后續影像處理時，必須對包括該水準尺100及背景圖樣(圖未示)的整個圖面進行影像識別，不僅浪費時間，且容易因背景圖樣而產生影像誤判或無法判別的情況。此外，由于該分光棱鏡14所產生的該分光影像的亮度分別僅有原始影像亮度的一半，因此不管在使用者的觀測時，或是最后所拍攝出的影像，都會較為昏暗，而造成后續影像識別上的困難度。另外，為了讓使用者所觀測到的影像與拍攝到的影像相同，該水準儀1于生產時必須精確控制使該分光棱鏡14分別與該感光組件17及該分劃板15的距離相同，而使得產品的校正工作較為困難，進而增加額外的生產成本。
發明內容
因此，本發明要解決的技術問題是，針對現有技術的上述缺陷，提供一種不經分光并可產生影像基準點以供影像處理的分劃板、數字影像水準儀及影像辨識方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是，提供一種分劃板，包含透光板體及至少一標示圖樣。該標示圖樣形成于該透光板體，且包括不透光的第一色區及第二色區，該第一、二色區呈緊鄰設置且顏色相異。本發明還提供了一種數字影像水準儀，包含機體、感光組件及分劃板。該感光組件設置于該機體，該分劃板設置于該機體并位于該感光組件前方，且包括透光板體，及至少一形成于該透光板體的標示圖樣，該標示圖樣具有不透光的第一色區及第二色區，該第一、二色區呈上、下緊鄰設置且顏色相異。本發明還提供了一種影像辨識方法，是應用于數字影像水準儀，該數字影像水準儀包含感光組件、位于該感光組件前方的分劃板，及電連接該感光組件以處理拍攝完畢的影像的運算模塊，該分劃板包括具有水平基準線的透光板體，及兩個對稱于該水平基準線并形成于該透光板體且具有不透光的第一色區及第二色區的標示圖樣，每一標示圖樣的第一、二色區呈垂直緊鄰設置且顏色相異，該影像辨識方法是利用該運算模塊進行處理并包含以下步驟(A)記錄兩組區域影像的區域坐標，該區域影像范圍分別涵蓋相對應的每一標示圖樣；(B)對拍攝完畢的影像以一參考閥值為基準而進行二值化處理，并產生一雙色影像數據；(C)在每一區域影像范圍內掃描該雙色影像數據并以第一色區及第二色區相鄰的像素變化處作為邊界坐標；(D)以每一邊界坐標為基準點并掃描出相對應的標示圖樣的厚度；及(E)以相對應的邊界坐標及該標示圖樣的厚度計算出每一標示圖樣的位置，并計算位于該標示圖樣中央的位置以得出該水平基準線于影像中的位置。本發明的功效在于待拍攝影像可在不經分光的狀況下被該感光組件所拍攝，且拍攝后的影像為具有該標示圖樣的影像，以做為后續影像處理的影像基準點。
圖1是現有的水準儀及水準尺的量測示意圖2是該現有的水準儀的分劃板的示意圖3是使用者使用該水準儀所觀測到的影像圖4是該現有的水準儀所拍攝到的局部影像圖5是本發明數字影像水準儀的較佳實施例與水準尺的量測示意圖
圖6是該較佳實施例的分劃板的示意圖7是該較佳實施例的俯視圖，說明移動部位于拍攝位置；
圖8是該較佳實施例的后側視圖9是類似于圖7的視圖，說明該移動部位于目測位置；
圖10是該較佳實施例所拍攝到的局部影像圖；及
圖11是該較佳實施例的影像辨識方法的流程圖。
具體實施例方式有關本發明的前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合附圖的一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。參閱圖5、6、7，本發明數字影像水準儀2的該較佳實施例包含機體3、感光組件4、 分劃板5、鏡片單元6，及影像單元7。該機體3包括容置部31，及設置于該容置部31后方并可相對該容置部31移動的移動部32。該感光組件4安裝于該機體3的移動部32，并可隨該移動部32而相對該容置部31移動。于本實施例中，該感光組件4為一種互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS)材料的光學組件制成，但也可以使用一種感光耦合組件(Charge Coupled Device, CCD)材料的光學組件制成。該分劃板5安裝于該機體3的容置部31內并位于該感光組件4前方，且包括呈圓形且分別具有通過圓心的水平基準線X及垂直基準線Y的透光板體51、兩個形成于該透光板體51且分別與該水平基準線X間隔一預設距離的標示圖樣52、兩個形成于該透光板體 51的垂直標示線53，及三個形成于該透光板體51的水平標示線M。于本實施例中，該標示圖樣52及該垂直標示線53分別上、下對稱于該水平基準線 X，該垂直標示線53沿該垂直基準線Y間隔設置且不通過圓心。該水平標示線M位于中間的一者是沿該水平基準線X設置，該標示圖樣52、該水平標示線M分別位于該垂直基準線 Y的左、右側。每一標示圖樣52具有不透光且上、下間隔的一對第一色區521，及介于該第一色區521之間的第二色區522，該第一色區521及該第二色區522呈上、下緊鄰設置且顏色相異。于本實施例中，每一標示圖樣52呈水平條形碼狀，該第一色區521均為黑色，該第二色區522為白色。該鏡片單元6包括沿軸線C間隔設置于該分劃板5前方的接物鏡頭61、沿該軸線 C設置于該接物鏡頭61與該分劃板5之間且安裝于該容置部31內的放大鏡群62，及安裝于該機體3的移動部32且與該感光組件4互相平行設置的接目鏡頭63。該影像單元7連接于該機體3內，且包括電連接該感光組件4以處理拍攝完畢的影像的運算模塊71，及電連接該運算模塊71的顯示模塊72。于本實施例中，該顯示模塊72 為一種液晶顯示屏幕。參閱圖7、8、9，操作時，該移動部32可相對該容置部31于拍攝位置與目測位置之間移動，于該拍攝位置時(見圖7、8)，該感光組件4沿該軸線C位于該分劃板5的后方而可進行拍攝，于該目測位置時(見圖9)，該接目鏡頭63沿該軸線C位于該分劃板5的后方以供使用者進行觀測。參閱圖5、7、9，使用該水準儀2時，先將該移動部32調整于該目測位置，并調整該水準儀2使該接物鏡頭61朝向豎立于待測地點的一水準尺800，此時該水準尺800的影像即會依序經過該接物鏡頭61、該放大鏡群62、該分劃板5及該接目鏡頭63而被使用者看見，此時調整該水準儀2使影像中所看到的該垂直標示線53與該水準尺800對齊后(見圖 10)，將該移動部32調整至該拍攝位置后即可進行拍攝，最后并于該顯示模塊72中顯示，此時，拍攝完畢的影像即會包括該水準尺800、背景圖樣(圖未示)、該標示圖樣52、該垂直標示線53及該水平標示線M。接下來對影像以一影像識別方法進行影像處理作業，作業的主要目在于識別影像中該水準尺800于影像中心位置的刻度，因此在計算出影像的中心坐標后，再針對該中心區域的影像進行識別即可大量減少運算時間，且由于中心區域的影像已排除大量不必要的背景圖樣，亦可減少運算誤差。因此，于該影像水準儀2出廠前，預先儲存兩組區域影像的區域坐標于該運算模塊71中，其中該區域影像范圍分別涵蓋相對應的該標示圖樣52，其中，每一區域坐標為一組位于相對應區域影像左上角的起點坐標，及一組位于相對應區域影像右下角的終點坐標。當該數字影像水準儀2拍攝完影像后，該運算模塊71即對拍攝后的影像進行影像辨識。參閱圖7、10、11，該影像辨識方法包含以下步驟92、步驟94、步驟96，及步驟98。在步驟92中，對拍攝完畢的影像進行影像處理以產生一影像數據，于本實施例中，是以一參考閥值為基準而進行二值化處理，并產生一具有雙色的影像數據，該影像數據例如是各畫素代表值。其中該雙色的影像數據是將拍攝完畢影像的影像數據中，低于該參考閥值的畫素改為黑色，即畫素值定義為0，而不低于該參考閥值的畫素改為白色，即畫素值定義為255。于步驟94中，在每一區域影像范圍內掃描該影像數據并以第一色區521及第二色區522相鄰的像素變化處作為邊界坐標，其中，邊界坐標的數量為二且分別為該第二色區 522相鄰該第一色區521的兩邊緣。于本實施例中，掃描順序是自相對應的區域影像范圍的起點坐標開始朝右邊掃描，并于到達該區域影像范圍的右邊界后，從下一列的左邊界重新開始朝右掃描，并持續此順序直到終點坐標。在步驟96中，分別以每一邊界坐標為基準點并掃描出相對應的標示圖樣52的第二色區522的厚度。于本實施例中，所指厚度的單位即為畫素的數量。在步驟98中，以相對應的邊界坐標及標示圖樣52的第二色區522的厚度計算出每一標示圖樣52的位置，并計算位于該標示圖樣52中央的位置以得出該水平基準線X于影像中的位置。利用該標示圖樣52中黑白分明的第一色區521及第二色區522，以及該影像識別方法，該運算模塊71可容易的于影像中計算出該水平基準線X的位置，而可開始對中心區域的影像進行識別。值得一提的是，識別后所得出的刻度值可直接顯示于該顯示模塊72上以供使用者檢閱(圖未示)。值得說明的是，因為該標示圖樣52與該水平基準線X之間的預設距離也可以為已知的參數，故本發明亦可簡化成只設計一個標示圖樣52，仍可以通過平移推算出該水平基準線X的位置。此時，于出廠前僅需預先儲存一組區域影像的區域坐標于該運算模塊71中， 該步驟94及該步驟96中僅對該組區域影像作處理，該步驟98中以邊界坐標、該標示圖樣 52的厚度及該預設距離即可同樣計算出該水平基準線于影像中的位置。經由以上的說明，可再將本發明的優點歸納如下一、該標示圖樣52可被拍攝于影像中，進而使后續影像處理作業能夠快速排除不必參與運算的背景圖樣，而減少運算時間及可能產生的誤差。二、相較于現有的水準儀1會因為該分光棱鏡14而使亮度減少，本發明所拍攝到的影像亮度會較為明亮清晰。三、該感光組件4與該接目鏡頭63分別安裝于該移動部32，因此于產品組裝時，僅需對該移動部32進行一次校正作業，相較于現有的水準儀1必須分別校正該分光棱鏡14 與該感光組件17及該分劃板15的距離，本發明可減少產品的組裝及校正工作。四、每一標示圖樣52因為具有兩種顏色相異的色區，不會因為背景與標示的色區顏色相近而造成無法判別。綜上所述，待拍攝影像可在不經分光的狀況下通過該分劃板5而被該感光組件4所拍攝，使拍攝后的影像為具有該標示圖樣52的影像，而可做為后續影像處理的影像基準點，故確實能達成本發明的目的。 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，不能以此限定本發明實施的范圍，即凡依本發明權利要求及發明說明內容所作的簡單的等效變化與修飾，均仍屬本發明專利涵蓋的范圍內。
權利要求
1.一種分劃板，其特征在于，包含透光板體；及至少一標示圖樣，形成于該透光板體，且包括不透光的第一色區及第二色區，該第一、 二色區呈緊鄰設置且顏色相異。
2.依據權利要求1所述的分劃板，其特征在于，該透光板體包括水平基準線，該標示圖樣與該水平基準線間隔一預設距離。
3.依據權利要求2所述的分劃板，其特征在于，該標示圖樣呈水平條形碼狀，包括一對間隔的第一色區及介于該第一色區之間的第二色區。
4.依據權利要求3所述的分劃板，其特征在于，該第一色區及該第二色的其中一者為白色，另一者為黑色。
5.依據權利要求1所述的分劃板，其特征在于，該分劃板包含數量為二的標示圖樣，該標示圖樣上、下對稱于該水平基準線。
6.依據權利要求5所述的分劃板，更包含兩個對稱該水平基準線形成于該透光板體的垂直標示線。
7.一種數字影像水準儀，其特征在于，包含機體；感光組件，設置于該機體；及如權利要求1-6中任一項所述的分劃板，設置于該機體并位于該感光組件一側。
8.依據權利要求7所述的數字影像水準儀，更包含鏡片單元，該鏡片單元包括沿一軸線相反于該感光組件間隔設置于該分劃板另一側的接物鏡頭、沿該軸線設置于該接物鏡頭與該分劃板之間的放大鏡群、以及設置于該機體的接目鏡頭。
9.依據權利要求8所述的數字影像水準儀，其特征在于，該機體包括安裝該放大鏡群及該分劃板的容置部，及設置于該容置部一側的移動部，該感光組件與該接目鏡頭互相平行地安裝于該移動部，該移動部可相對該容置部于一拍攝位置與一目測位置之間移動，于該拍攝位置時，該感光組件沿該軸線對準該分劃板，于該目測位置時，該接目鏡頭沿該軸線對準該分劃板。
10.一種影像辨識方法，是應用于數字影像水準儀，其特征在于，該數字影像水準儀包含分劃板及運算模塊，該分劃板包括具有水平基準線的透光板體，及形成于該透光板體且具有不透光的第一色區及第二色區并與該水平基準線間隔一預設距離的標示圖樣，該第一、二色區呈緊鄰設置且顏色相異，該運算模塊包括預先儲存的區域影像的區域坐標，其中該區域影像范圍涵蓋該標示圖樣，當該數字影像水準儀拍攝一影像后，該運算模塊對該影像進行影像辨識，該影像辨識方法包含以下步驟(A)對該影像進行二值化的影像處理，以取得雙色的影像數據；(B)在該區域影像內掃描該影像數據并以第一色區及第二色區相鄰的像素變化處作為邊界坐標；(C)以邊界坐標為基準點進行掃描該標示圖樣以計算該標示圖樣的厚度；及(D)以邊界坐標、該標示圖樣的厚度及該預設距離計算出該水平基準線于影像中的位置。
11.依據權利要求10所述的影像辨識方法，其特征在于，該標示圖樣呈水平條形碼狀，包括一對間隔的第一色區及介于該第一色區之間的第二色區，該步驟(B)中的邊界坐標為該第二色區分別與該對第一色區交界的位置，該步驟(C)中是分別自該第二色區的二邊界坐標掃描并計算出該標示圖樣的厚度，該步驟(D)中是以邊界坐標、該第二色區的厚度及該預設距離計算出該水平基準線于影像中的位置。
全文摘要
本發明涉及一種分劃板、數字影像水準儀及影像辨識方法，該數字影像水準儀包含機體、設置于該機體的感光組件，及設置于該機體并位于該感光組件前方的分劃板，該分劃板包括至少一標示圖樣，該標示圖樣具有不透光的第一色區及第二色區，該第一、二色區呈緊鄰設置且顏色相異，使用時，待拍攝影像可在不經分光的狀況下被該感光組件所拍攝，且拍攝后的影像為具有該標示圖樣的影像，以作為后續影像處理的影像基準點。
文檔編號G01C5/00GK102243380SQ20101017936
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月14日 優先權日2010年5月14日
發明者董文勇 申請人:亞洲光學股份有限公司