(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、
上記標尺が、横幅方向に、区別可能なオーダーの異なる大きい目盛数値を表示した第１の目盛数値と、等間隔のピッチで配置された第１の目盛パターンと、この第１の目盛パターンより長いピッチで等間隔に配置された第２の目盛パターンと、上記第１の目盛数値よりも小さい目盛数値を表示した第２の目盛数値とを有しており、
上記画像信号における上記目盛パターンのピッチの大きさから標尺までの距離を演算し、該距離に応じて上記第１の目盛数値及び上記第２の目盛数値のいずれの大きさの目盛数値を認識するかを決定することを特徴とする電子レベル。
【請求項２】
前記画像信号を、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標尺までの距離を演算することを特徴とする請求項１記載の電子レベル。
【請求項３】
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、
上記標尺には大きさの異なる複数種類の目盛数値が表示され、優先的に小さい目盛数値を識別し、識別不能の場合に順に大きな目盛数値へと識別対象を変更することを特徴とする電子レベル。
【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１種類の大きさの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、１種類の大きさの目盛数値しか表示されていないため標尺までの距離が長くなると画像信号内の目盛数値が小さくなり識別できなくなる。一方、標尺に表示する目盛数値の大きさを大きくすれば標尺までの距離が長い場合にはよいが逆に標尺までの距離が短い場合には目盛数値が視野からはみ出し識別できない。
【０００４】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、標尺までの距離の長短にかかわらず目盛数値を識別し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、標尺が、横幅方向に、区別可能なオーダーの異なる一桁の大きい目盛数値を表示した第１の目盛数値と、等間隔のピッチで配置された第１の目盛パターンと、第１の目盛パターンより長いピッチで等間隔に配置された第２の目盛パターンと、第１の目盛数値よりも小さい目盛数値を表示した第２の目盛数値とを有しており、画像信号における目盛パターンのピッチの大きさから標尺までの距離を演算し、距離に応じていずれの大きさの目盛数値を認識するかを決定することを特徴とする。
【０００６】
目盛パターンは一定のピッチで表示されている。従って、画像信号中の目盛パターンのピッチは標尺までの距離が長くなると短くなり、逆に標尺までの距離が短くなると長くなる。そこで、大きさの異なる目盛数値の内標尺までの距離に応じて最適な大きさの目盛数値を識別するようにすれば標尺までの距離の長短にかかわらず目盛数値を識別することができる。
【０００７】
ところで、目盛パターンのピッチを求める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。即ち、画像信号中の目盛パターンのピッチが短くなるとスペクトラムの周波数の最大値は高くなり、逆にピッチが長くなると該周波数の最大値は低くなる。そこで、該周波数の最大値から標尺までの距離を求めることができる。
【０００８】
一方、小さな目盛数値は標尺までの距離の長短にかかわらず視野からはみ出すことはない。そこで、先ず優先して小さな目盛数値を対象として識別処理を行い、画像信号中の該小さな目盛数値が小さすぎて識別できない場合には標尺までの距離が長いものと判断し、より大きな目盛数値を識別対象に変更するようにしてもよい。
【０００９】
【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。
【００１０】
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を表示した。該目盛数値Ｂは縦方向の大きさが４ｍｍであり、１０ｍｍ毎に表示されており、例えば３００の表示は標尺２の下端から３００ｃｍの位置であることを示している。左側には目盛数値Ｂより大きな目盛数値Ａを表示した。該目盛数値Ａは縦方向の大きさが４ｃｍであり、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。即ち、白抜きの目盛数値ＡＲである３は３ｍの位置を示し、その上に印されている黒色の目盛数値ＡＦである１は３ｍ１０ｃｍの位置を示している。そして、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ＲＡＭ３３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、その距離が予め設定した所定距離より長い場合には大きい方の目盛数値Ａを識別し、所定距離より短い場合には小さい方の目盛数値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。
【００１１】
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。
【００１２】
上述の実施の形態の他に、図６に示すように、標尺２までの距離を求めることなく、小さい方の目盛数値Ｂを優先的に識別し（Ｓ１）、識別できたら上記図５を参照して説明した内挿演算処理を行い（Ｓ３）、視準位置の高さを求める。標尺２までの距離が長いため目盛数値Ｂを識別できない場合には、識別対象を目盛数値Ａに切り替え目盛数値Ａを識別した後（Ｓ２）、同じく内挿演算処理を行なうようにしてもよい（Ｓ３）。
【００１３】
【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、標尺までの距離の長短にかかわらず目盛数値を識別することができる。
【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
【図６】他の実施の形態の処理内容を示すフロー図
【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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【図６】
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