(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦方向に所定のピッチで配列された目盛パターンと、目盛パターンに対応して配置された目盛数値とが表示された標尺を視準する望遠鏡と、該望遠鏡により視準された標尺の画像を画像信号に変換する二次元センサとを備え、該画像信号と予め記憶された画像データとを付き合わせて目盛数値を識別し標尺上の視準位置を自動的に演算する電子レベルにおいて、上記画像信号から上記目盛パターンを特定し、該目盛パターンの位置を基準にして画像信号中における目盛数値の識別をすることを特徴とする電子レベル。
【請求項２】
上記画像信号を、目盛パターンの配列方向に沿ってフーリエ変換して得られるスペクトラムの周波数から目盛パターンを特定することを特徴とする請求項１記載の電子レベル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、視準した標尺の目盛数値を自動的に識別し視準位置を求める電子レベルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記従来の電子レベルとして、例えば特開平５−２７２９７０号公報により、縦方向に所定のピッチで配列された目盛パターンと、目盛パターンに対応して配置された目盛数値とが表示された標尺を視準する望遠鏡と、該望遠鏡により視準された標尺の画像を画像信号に変換する二次元センサとを備え、該画像信号と予め記憶された画像データとを付き合わせて目盛数値を識別し標尺上の視準位置を自動的に演算するようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものでは、画像信号中における目盛パターンの位置や目盛数値の位置を特定するために標尺の幅方向の何れかに基準位置を設定し、その基準位置が正確に視野中心に位置するように視準しなければ測定ができない。そのため、標尺の視準に時間を要すると共に、振動等の外乱によって測定結果が不安定になるという不具合が生じる。
【０００４】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、正確に標尺の視準しなくても目盛パターンの位置を自動的に求め、自動測定を行い得る電子レベルを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、縦方向に所定のピッチで配列された目盛パターンと、目盛パターンに対応して配置された目盛数値とが表示された標尺を視準する望遠鏡と、該望遠鏡により視準された標尺の画像を画像信号に変換する二次元センサとを備え、該画像信号と予め記憶された画像データとを付き合わせて目盛数値を識別し標尺上の視準位置を自動的に演算する電子レベルにおいて、上記画像信号から上記目盛パターンを特定し、該目盛パターンの位置を基準にして画像信号中における目盛数値の識別をすることを特徴とする。
【０００６】
画像信号を目盛パターンの配列方向に沿って見ると目盛パターンに対応する信号は一定の周期で並ぶが、目盛数値が表示されている領域や他の部分に対応する信号は周期性が低い。このことから目盛パターンに対応する信号を他の部分に対応する信号から区別し、特定することができる。目盛パターンに対応する信号が特定されればその信号を基準に他の信号から目盛数値に対応する信号を識別できる。
【０００７】
ところで、目盛パターンに対応する信号を特定するための具体的手段としては、画像信号を目盛パターンの配列方向に沿ってフーリエ変換することが考えられる。周期関数はフーリエ級数展開により基本波周波数の整数倍の正弦波の集合として表させるので、周波数スペクトラムは不連続なスペクトラムになり、かつスペクトラムの周波数の最大値は高くなる。これに対して、非周期関数であれば周波数スペクトラムは連続したスペクトラムになり、かつスペクトラムの周波数の最大値は低くなる。従って、周波数スペクトラムのうちの周波数の最大値から目盛パターンに対応する信号を他の部分の信号に対して特定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は望遠鏡であり、前方の測定点に垂直に配置された標尺２を視準するものである。該望遠鏡１は標尺２の画像を電気信号である画像信号に変換し、演算処理部３に出力する。本発明にかかる電子レベルは望遠鏡１と演算処理部３とにより構成されている。望遠鏡１内には前方から接眼レンズ１１・合焦レンズ１２・コンペンセータ１３・焦点板１４・接眼レンズ１５の順に配置され、望遠鏡１が前後に多少傾いてもコンペンセータ１３で補償され標尺２を視準できるようになっている。尚、図示しないが合焦レンズ１２には十字状の視準線が設けられている。また、該望遠鏡１内にはコンペンセータ１３と焦点板１４との間にビームスプリッタ１６が配置されており、望遠鏡１の光軸に対して側方に配置された二次元センサであるＣＣＤカメラ１７に標尺２の画像を分岐するように構成されている。該ＣＣＤカメラ１７は視準されている標尺２の画像を電気信号である画像信号に変換し、演算処理部３へと出力する。ＣＣＤカメラ１７からの画像信号はＡ／Ｄ変換器３１でデジタル化された後画像メモリ３２に格納される。該演算処理部３には演算処理を行うＣＰＵ３０に対してバスラインを介して上記画像メモリ３２の他にＲＯＭ３３及びＲＡＭ３４が接続されている。また、演算処置部３内での演算結果や標尺２の画像はドライバ回路３５を介して液晶画面３６に表示されるように構成されている。尚、二次元センサとしてＣＣＤカメラの他に例えばＭＯＳ型ＦＥＴを用いてもよい。
【０００９】
ところで、標尺２の表面には、図２に示すように、縦方向に所定のピッチで等間隔に配置された目盛パターンＭ１・Ｍ２が隣接して表示されている。尚、本実施の形態では目盛パターンＭ１のピッチを目盛パターンＭ２のピッチの半分に設定している。また、両目盛パターンＭ１・Ｍ２の右側には３桁の目盛数値Ｂを表示し、左側には目盛数値Ｂより大きな目盛数値Ａを表示した。尚、目盛数値Ａには１０ｃｍオーダーを示す黒色の目盛数値ＡＦと１ｍオーダーを示す白抜きの目盛数値ＡＲとが表示されている。このような標尺２の画像はデジタル化された画像信号として画像メモリ３２に格納される。ＣＰＵ３０はＲＯＭ３３内の演算処理プログラムに従って画像信号を目盛パターンＭ１・Ｍ２の配列方向である縦方向に沿ってフーリエ変換する。ところで周期関数をフーリエ変換すると高い周波数のスペクトラムが得られ、非周期関数からは低い周波数のスペクトラムしか得られない。従って、図３に示すように周期性の強い目盛パターンＭ１の部分についてフーリエ変換すると高い周波数ｆ１のスペクトラムが得られる。目盛パターンＭ２の部分についてフーリエ変換するとピッチが２倍であるためｆ１の１／２の周波数ｆ２のスペクトラムが得られる。目盛数値Ａ・Ｂの部分は周期性が低いので低い周波数群ｆ０のスペクトラムしか得られない。このフーリエ変換を標尺２の画像信号について左側から順次右方向へと連続して行うと、各フーリエ変換により得られるスペクトラムの周波数の最大値は図４に示すようになる。該図４から明らかなように、標尺２の横方向全幅にわたってフーリエ変換を繰り返すことにより目盛パターンＭ１・Ｍ２の位置を求めることができる。このようにして目盛パターンＭ１・Ｍ２の位置が求められると、その位置を基準に目盛数値Ａ・Ｂの何れかの画像信号とＲＡＭ３４内に格納されている数値パターンデータとを付き合わせ、目盛数値を文字認識する。ところで、標尺２までの距離が長いと目盛パターンＭ１・Ｍ２に対応する画像信号のピッチが細かくなるため上記周波数ｆ１・ｆ２は共に高くなり、逆に標尺２までの距離が短い場合には周波数ｆ１・ｆ２は低くなる。そこで、周波数ｆ１・ｆ２から標尺２までの距離を求める。即ち周波数ｆ１が判れば該ｆ１から目盛パターンＭ１の画像信号におけるピッチが求められ、そのピッチからスタジア方式により標尺２間での距離を求めることができる。また周波数ｆ２についても同様の方法により標尺２間での距離を求めることができ、周波数ｆ１・ｆ２の各々について求めた距離の平均値を最終的に標尺２間での距離とする。そして、その距離が予め設定した所定距離より長い場合には目盛数値Ａを識別し、所定距離より短い場合には目盛数値Ｂを識別することにより文字認識の精度を高くするようにしている。
【００１０】
尚、図５に示すように、最終的に求めたい視準位置は水平な視準線Ｋの位置である。そこで、目盛パターンＭ１を用いる場合には標尺２上における該目盛パターンＭ１のピッチＰ１（例えば５ｍｍ）を内挿し、目盛パターンＭ２を用いる場合には標尺２上における該目盛パターンＭ２のピッチＰ２（例えば１０ｍｍ）を内挿し、寸法Ｌを求める。寸法Ｌが２．５ｍｍであるとすると目盛数値Ｂの自動読み取りにより識別される３０２ｃｍに２．５ｍｍをたして視準線Ｋによる視準位置として３０２．２５ｃｍを得る。ところで、視準線Ｋの位置を求める内挿の具体的手法は、上記従来のものとして示した特開平５−２７２９７０号公報の実施例に示されたものと同様の公知の手法を用いればよい。
【００１１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば標尺の目盛数値を自動的に読み取る電子レベルで標尺の横方向の位置を正確に視準しなくても、視準位置の高さを自動的に測定でき、測定時間を短縮することができると共に振動等の外乱の影響を受けず安定した測定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示すブロック図
【図２】標尺の表示の一例を示す図
【図３】フーリエ変換により得られるスペクトラムの最大周波数の例を示す図
【図４】標尺の横方向全幅でのスペクトラムの最大周波数の変化を示す図
【図５】視準線の位置を求める内挿方法を説明する図
【符号の説明】
１  望遠鏡
２  標尺
３  演算処理部
１７  ＣＣＤカメラ（二次元センサ）
Ａ  目盛数値
Ｂ  目盛数値
Ｍ１  目盛パターン
Ｍ２  目盛パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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