DE19733466A1 - Marking system with coding for measuring purposes - Google Patents
Marking system with coding for measuring purposesInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit Codierungen entsprechend einem Codierungs system versehenes Markierungssystem sowie eine mit einer Codierung entsprechend einem Codierungssystem versehene Markierung.The present invention relates to a coding with a coding Marking system provided and a coding with a corresponding Coding system provided marking.
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.Marking systems according to the preamble of claim 1 and markings according to the preamble of claim 9 are used in photogrammetry to special Mark points or coordinates of objects. Based on these markings these marked points can be photographically or opto-electronically Then easily identify the captured images. By coding According to a coding system, it is possible to use the photographic or opto-elek evaluate tronically recorded image data under computer control. The correspond According to a coding system coding of the markings is used in addition, the respective marking point for the computer-controlled image evaluation individually to make it identifiable and to assign the individual marked object points an individual identification of this object point, for example one Point number, to enable.
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.In order to fulfill this purpose, the coding of the marking is sought from one Computer system that evaluates the captured image data as simply and safely as possible to make it evaluable. Markings have proven to be a central circle or circular ring and at least one surrounding the central circle or circular ring Include code circle, which is divided into radial sectors, which the individual code bits correspond to the coding according to the coding system. This is a 1 bit assigned to a specific color of the code circle ring sector and a 0 bit becomes one assigned to another color of the code circle ring sector. The coding of the used Coding systems each comprise the same number of code circles 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.Color in the sense of the present application is any property of the optical Appearance or the surface structure of a surface element under consideration understood, which is suitable for a viewing person and / or an image-taking person or to provide a sensory impression or a data value to the scanning optical system, which is suitable for changing this surface element from a surface element of a different color differentiate. Color in the sense of the present application is therefore not only the colloquial concept of color such as red, blue, green etc., but u. a. also the impression light or dark, different shades of gray or different patterns on the considered surface element understood.
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.The evaluation of those recorded by an image capturing or scanning system Image data is generally done in such a way that the central circle or annulus first is detected. This can only be done by taking advantage of the central circle or annulus relevant image data happen. In general, however, they become the central circles or - Circular rings surrounding code circles to identify the central circles - or - circular rings also used.
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 a further process step, the one contained in the code circle rings is then included Information evaluated arithmetically by the different colors of the code circle ring section ren of the code circles of the markings different information bits are assigned and the respective identification code from the respectively received bit sequence is determined for the respective marking.
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. Markings of a marking system are commercial in the form of stickers available, which concentrically reversed from a central ring, one the central ring contrasting ring of a uniform color, depending on the color of the central circle soaks, as well as one concentrically surrounding the contrast ring in radial sectors split code circle ring. The markings are black and white around one to provide sufficient contrast and image capture with black and white image to enable detection devices.
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.From the publication "MIROS, a new software for Rollei RS1 Digital Monocomparator" by Martin Knobloch and Torsten Rosenthal, published in 1992 in ISPRS Commission V Symposium, Close-Range Photogrammetry and Machine Vision, Volume XXIX, Part B5, Pages 35-42, a marking system is known with markings that consist of a Central circle, a contrast ring concentrically surrounding the central circle and two den Contrast ring concentrically surrounding code circle rings exist. For those Code circle ring sectors, which are arranged on the same radius vector and Containing coding bits, the colors are chosen identically, while one is below different color of the code circle ring sectors arranged on the same radius vector of the inner code ring and the outer code ring the start-stop mark for Reading the code circle rings delivers. These well-known markings are also black and white designed.
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.From the publication "Digital Close-Range Photogrammetry using artificial targets" by FA. van den Heuvel, R.J.G.A. Kroon and R.S. Le Poole, published in 1992 in ISPRS Commission V Symposium, Close-Range Photogrammetry and Machine Vision, Volume XXIX, Part B5, page 222-229, are black and white markings of a marking system known from a central circle, a concentrically surrounding the central circle Code circle, a concentrically surrounding contrast ring and another outer concentrically surrounding code circle ring exist. The inner code circle is closed and is used only for automatic detection. The outer Code circle contains the point number coded in 10 bits.
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.It is known to provide a code circle ring sector that is not directly encoding serves the marking identification, but its coloring from the coloring of the remaining code circle ring sectors is calculated such that a parity check for the respective coding results. In this way, simple errors, e.g. H. the incorrect reading of a code circle ring sector per code circle ring (e.g. due to cover or shading of a code circle ring sector).
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. In addition, there is the task of multiple errors in which several Code circle ring sectors for image acquisition or computational image data evaluation incorrectly or not identified at all, as far as possible to avoid.
Diese Aufgabe wird durch ein mit Codierungen entsprechend einem Codierungssystem versehenes Markierungssystem gemäß Anspruch 1 gelöst.This task is accomplished by using a coding system corresponding to a coding system provided marking system according to claim 1 solved.
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.The marking system according to the invention therefore only includes markings that each have the same number of color changes on a code circle. If you designate a sequence of adjacent code circle ring sectors of the same, fixed ge selected color (i.e. in other words a sequence of adjacent code circle ring seconds gates between two transition points with a color change) as a code circle ring segment, the principle according to the invention can also be formulated such that a Code circle of a marking of a marking system according to the invention each contains the same number of code circle ring segments.
Das Erfindungsprinzip wird anhand der Fig. 1, die beispielhaft eine Markierung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Markierungssystems zeigt, näher erläutert.The principle of the invention is explained in more detail with reference to FIG. 1, which shows an example of a marking of a preferred exemplary embodiment of a marking system according to the invention.
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.The marker 1 of Fig. 1 comprises a central channel 2, as well as a central circle 2 concentrically surrounding code annulus 4, which is divided into sixteen radial sectors 6, which correspond to each of sixteen code bits of the coding corresponding to the coding system. The marking 1 is designed in black and white to ensure sufficient contrast in any case and to enable image recording by black and white image capture devices.
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. Several adjacent code circle ring sectors of the same, selected color are each collectively referred to as code circle ring segment 7 . With reference to FIG. 1 and the other figures of the application, the color black is chosen arbitrarily but firmly. The mark 1 of FIG. 1 thus contains four code circle ring segments 7 , namely two code circle ring segments, each consisting of only a single code circle ring sector 6 a, 6 b (hereinafter referred to as code circle ring segments of length 1 for short) ) and two further code circle ring segments, each consisting of three code circle ring sectors (hereinafter referred to as code circle ring segments of length 3). Due to the total number of four code circle ring segments 7 on the code circle ring 4 , a total of four color changes from black to white and correspondingly four color changes from white to black result in one revolution on the code circle ring 4 .
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.Due to the principle of the invention that all coded markings of the marking system the same number of color changes or code circle ring segments on one Have code circle ring, there is the advantage that in the computer-controlled Image evaluation also recognizes errors caused by hiding or shading complete code circle ring segments are caused. This multiple error can be recognize and turn off by the principle of the invention.
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.In a further development of the invention, the preferred exemplary embodiment in FIG. 1 shows a small central circular ring 5 in the center of the central circle 2 . This central circular ring 5 is used for optical sighting of the brand, for. B. with a target theodolite.
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.In addition, in a further development of the invention, a white contrasting ring 3 , colored differently from the black of the central circle 2 , is inserted between the central circle 2 and the code circle ring 4 at the mark 1 in FIG. 1. This contrast ring 3 serves to simplify the optical and the computer-controlled detection and evaluation of the label 1, because it takes off the code circuit ring 4 by increasing the contrast from the optically central circle. 2
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.According to the invention, it is further preferred that the code circles of all markings of an inventive system each have at least one code circle sector, the color of which is identical to the color of the code circle ring sector opposite the respective code circle sector on the code circle ring, given an even number of code circle ring sectors in the case of an odd number of code circle ring sectors, is identical to the color of the two code circle ring sectors opposite the respective code circle ring sector on the code circle ring. In the mark 1 of FIG. 1, which has a total of sixteen code circle ring sectors 6 in its code circle ring 4 , three pairs of opposing code circle ring sectors are present. Such a pair of mutually opposite code circle ring sectors 6 a, 6 b is marked accordingly in FIG. 1. This formation of opposing code circle ring sectors makes it easier to find and identify a mark, since it provides the additional criterion for proper marking that on both sides of the central circle ring at least one area of the same color opposite each other at the same distance (namely the opposite code code ring of the same color) Sectors) must be present.
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.For the detection of simple errors, it is further preferred that the code circles of the Markings each in a manner known per se for a code circle ring sector Parity check include or that the coding system has a bit for parity check includes.
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.In a development of the invention, the coding system does not contain any coding that is used for a start of reading the code circle ring on any code circle ring sector provides any other valid coding of the coding system. This way and In this way, the definition of a start-stop bit becomes superfluous; the ver Code used in the coding system is rotationally invariant.
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.It is particularly preferred that the code rings of the markings of the marking system not only have the same number of code ring segments according to the invention, but also the same number of code ring segments of certain lengths. Possesses the code circuit ring 4 of the marker 1 of Fig. 1, as stated above, two black code ring segments of length 1, and two other black code segments of length 3. This encoding this code annulus 4 is referred to briefly as 1-1-3 Called -3 coding. If a coding system contains, for example, only such 1-1-3-3 coding, it can be excluded that covering one or more code circle ring sectors of the fixed color (here black) results in another valid code of the coding system, regardless of this whether, for example, by simultaneously covering two code circle ring sectors, any parity check condition that may exist is still fulfilled and the requirement according to the invention that the code circle rings of the marking system each have the same number of code circle ring segments is still fulfilled.
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. The coding system of marker 1 of FIG. 1, which only provides coding with four black code circle ring segments in the coding system, is referred to below as 4-segment coding.
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.The aforementioned development of the invention has the disadvantage, however, that the number of valid codes available in the coding system compared to a due to the selected bit length of the coding system the maximum possible number of Encodings is considerably restricted. This can advantageously be partly due to this be compensated for not only allowing code circles of a coding system, which each have the same number of code circle ring segments of certain lengths, but that you allow code circle rings, each a number of code circle ring seg elements of certain lengths, selected from a group of code circle ring segments elements of certain lengths. However, care should be taken that only those combinations can be selected in which by covering individual Code circle ring sectors from code circle ring segments no other valid codes of the coding system arise.
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.Regardless of the coding system chosen, individual markings are also in accordance with Claim 9 Subject of the invention, in which the central circle or annulus in its Center a target, in particular a target point, a target ring or a target cross having. This target in the center of the central circle or annulus serves the purpose facilitated manual optical sighting of the central circle or annulus, e.g. B. with a theodolite.
Weitere bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
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.The invention is explained in more detail below with the aid of marking systems consisting of markings, each with a code circle ring from 12 to 18 code circle ring sectors. These 12 to 18 code circle ring sectors then correspond to codings of the coding system of 12 to 18 bits. In practice, these bit numbers provide meaningful maximum numbers of codes in a coding system, namely with n code bits a maximum of 2 n code words in the coding system. With 12 bits this is 4,096, with 18 bits 262,144 the maximum possible code words.
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. If you reserve one of the bits for a parity check - e.g. B. by the requirement after even parity - the number of basically maximum available code words.
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).By the preferred requirement for at least one pair of opposing Code circle sectors of the same color - d. H. against a couple on the code circle overlying set bits - and by the preferred requirement for rotational invariance of the code there is a further reduction in the available codes, e.g. B. (with additional parity check) for 12 bits from 4,096 to 148 and for 18 bits from 262,144 to 6,767 coding options (see 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.The requirement according to the invention that the coded markings of the Markie system the same number of color changes or code circle ring seg have elements on the code circle ring, there is a further reduction in the Coding options available in the coding system.
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.Table 1 shows those available with code word lengths of 12, 14, 16 and 18 bits Coding options depending on the number of code circle ring segments, with a parity check, a rotation invariance and at least one pair opposite bits in the coding system was required. For the The practice-relevant coding with 14 and 16 bit code word length remains largest number of coding possibilities when defining four segments per Code circle, namely 201 or 755 valid coding options.
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.The selection processes described can advantageously be carried out by a data processing system, since they can easily be programmed for a computer implementation. For example, the requirement for rotational invariance of all encodings of the encoding system, ie the requirement that the encoding system does not contain any encoding which, when the reading of the encoding ring ring on any arbitrary encoding ring sector 6 starts, provides another valid encoding of the encoding system, follows How to be checked by a data processing system:
First of all, one assigns corresponding coding words to the basically possible code circle rings, e.g. For example, the coding of the marker 1 in FIG. 1 corresponds to the code word 0010001110100111 (black was set to 1, white as 0; the starting point for reading out the code circle is chosen arbitrarily). This is done for all fundamentally possible code circle rings of the coding system. The bits of each code word are then cyclically shifted in the respective code word until there is a maximum number of zeros at the beginning of the code word. For the encoding of the Markie tion 1 of FIG. 1 then yields the bit sequence 0001110100111001 (by the cyclic shift of the code bits, their order remains with each course is obtained, a rotation of the code circuit ring 4 simulated). If this operation has been carried out for all code words of the coding system that can be selected, the code words obtained are compared. If two or more code words of the coding system now match, they have to be eliminated from the coding system except for one, since the corresponding code circle ring is otherwise not rotation-invariant.
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.In a similar way, the other requirements that are invented coding system according to the invention is preferred or preferred in an advantageous development should meet, simply check computer-controlled. For example, the requirement means that at least two opposite one another are identical on the code circle ring colored sectors must be in an 8-bit codeword that either the first and fifth or second and sixth or third and seventh or fourth and eighth bit of the code word are simultaneously "0" or "1".
Um eine noch größere Sicherheit der Codierungsauswertung zu erhalten, kann vorgesehen sein, daß das Codierungssystem nur bestimmte Typen von n-Segment-Codekreisringen enthält.In order to obtain an even greater security of the coding evaluation, provision can be made be that the coding system only certain types of n-segment code circles contains.
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.Table 2 contains information for 4-segment codes with 12, 14, 16 and 18 bit code word lengths about the valid code words taking into account the other above Restrictions (a Parity bit; Rotational invariance of the code; at least one pair opposite set bits) if the four code circle segments each have certain lengths. The Table 2 shows that for the code segment configuration 1-1-1-3 at one Code word length of 14 bits (the code circle ring sectors then take with equal division each an angle of 25.7 ° a) 31 possible code words remain while it is for one 1-1-1-9 code segment configuration with a code word length of 12 bits none at all valid code word there.
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.Maximum possible numbers of valid code words occur for 12 bit code word length (due to of the parity check bit then 11 significant bits remain at the code segment con figuration 1-1-2-2, at 14 bit code word length (corresponds to 13 significant bits) at the same code segment configuration, with 16 bits for configurations 1-1-2-4 and 1-2-2-3 and with 18 bits (this means an angular size of the individual in the case of equal division Code circle ring sector of 20 °) with the same code segment configurations. It This results in 16 different usable code words for 12 bits and 48 bits for 14 bits Code words, with 16 bit 105 code words and with 18 bit 240 code words.
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.The number of code words that can be used for a given code word length and width attitude of the other requirements can be increased in a coding system also codings with the same number of code circle ring segments, but under different, but fixed lengths of these code circle ring segments combi kidneys. This possibility is also set out in Table 2. The combination must just make sure that by covering or shading parts of Code circle ring segment no other valid code words of the coding system arise.
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.As can be seen from Table 2, for example, at 12 bit code word length (i.e. 11 significant bits for a parity check bit) the number of possible valid codes words increased to 26 when considering code segment configurations 1-1-1-3 and 1-1-2-2 together in one coding system (combination 2 of table 2 for 12 bits). The Combination 1 of table 2 for 14 bits (consisting of the five possible code segment con figurations 1-1-1-5, 1-1-2-4, 1-1-3-3, 1-2-2-3 and 2-2-2-2) provides e.g. B. 89 possible valid code words.
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.Table 3 shows an example of a combination matrix for different ones Code segment configurations of a 4-segment code at 14 bit code word length (i.e., 13th significant bits), which code segment configurations each paired with each other can be combined. For example, the code segment configuration is 1-1-1-7 at 23 other 4-segment code segment configurations can be combined in pairs, while the 4-segment code segment configuration 1-1-2-2 only with four other code segment configurations can be combined in pairs.
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").From Table 2 it can be seen that with a combination of two or more ver different 4-segment code segment configurations with a code word length of 12 bits (11 significant bits) gives a maximum of 26 different valid code words ("combination 2") 14 bits maximum 89 code words ("combination 1"), with 16 bits maximum 309 code words ("Combination 1") and with 18 bits (17 significant bits) a maximum of 738 possible valid ones Code words ("combination 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.Finally, Table 4 shows (based on the same requirements as for Table 1) all valid code words for 14-bit 4-segment coding. Result it there are a total of 201 possible valid code words, corresponding to the corresponding value from Table 1. "*" denotes the code words that form a combination of the Code segment configurations include 1-1-2-2 and 1-1-1-3. These are 79 code words according to "Combination 2" from Table 2.
In Fig. 2 sind beispielhaft bevorzugte Ausführungsbeispiele der Markierungen gezeigt, die zu den Codewörtern Nummer (*36-*44) der Tabelle 4 gehören.In FIG. 2, preferred exemplary embodiments of the markings are shown, which belong to the code words number (* 36- * 44) in Table 4.
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:
The 14-bit 4-segment coding system of "*" code words shown in Table 4 and Fig. 2 from the combined code segment configurations 1-1-2-2 and 1-1-1-3 fulfills as one particular Preferred embodiment a whole series of requirements that allow a particularly simple and reliable identification of the coding of the coded markings:
- - Der Zentralkreis der Markierungen enthält einen zentralen kleinen Zielkreisring zur optischen Anmessung mit einem Theodoliten.- The central circle of the markings contains a central small target ring for optical measurement with a theodolite.
- - Der Codekreisring ist in unmittelbarer Nähe des Zentralkreises angeordnet, dadurch wird eine Fehlzuordnung eines Codekreisrings zu einer benachbarten Markierung ausgeschlossen.- The code circle is located in the immediate vicinity of the central circle, thereby becomes a misalignment of a code circle ring to an adjacent mark locked out.
- - Ein Codekreisring-Sektor bzw. ein Code-Bit zur Paritätsprüfung ist vorhanden, so daß Einfachfehler erkannt werden.- A code circle ring sector or a code bit for parity checking is available, so that Single errors can be recognized.
- - Es ist eine für fotogrammetrische Zwecke ausreichende Anzahl von möglichen gültigen Codewörtern, nämlich 79 Codewörter, vorhanden. - There is a sufficient number of possible valid ones for photogrammetric purposes Code words, namely 79 code words, are present.
- - Der Codekreisring ist rotationsinvariant angelegt, so daß auf ein Start- und Stop-Bit verzichtet werden kann.- The code circle ring is designed to be non-rotatable, so that there is a start and stop bit can be dispensed with.
- - Mindestens ein Paar einander gegenüberliegender schwarz gefärbter Codekreisring-Sekto ren erleichtert das Identifizieren einer Markierung.- At least one pair of mutually opposed black colored Code Circle Sekto ren makes it easier to identify a marker.
- - Die Tatsache, daß das Markierungssystem ausschließlich Markierungen mit Code kreisringen mit jeweils vier Segmenten enthält, verhindert Mehrfachfehler durch ein Abdecken oder Abschatten kompletter Codesegmente.- The fact that the marking system only uses markings with code rings with four segments each, prevents multiple errors by one Cover or shade entire code segments.
- - 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.- The fact that the coding system only the code segment configuration rations 1-1-2-2 and 1-1-1-3, increases the readout security of the coded In formation even further.
Claims (11)
- - 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.
- at least one code circle ( 4 ) surrounding the central circle or ring (2), which is divided into radial sectors ( 6 ) which correspond to the individual code bits of the coding in accordance with the coding system,
- - Wherein a 1-bit is assigned to a specific color of the code circle ring sector ( 6 ) and a 0-bit is assigned to another color of the code circle ring sector ( 6 ), so that in the code circle ring ( 4 ) at the transition point ( 8 ) between a code circle ring sector ( 6 a) of a bit type to an adjacent code circle ring sector ( 6 a) of a different bit type, a color change takes place and
- the codings of the coding system each comprise the same number of code circle ring sectors ( 6 ) or bits,
characterized in that - - The coded markings ( 1 ) of the marking system each have the same number of color changes on the code circle ( 4 ).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Effective date: 20130301 |