数字水准仪的数据采集与处理系统研究
2012-12-24
数字水准仪是在自动安平水准仪的基础上发展起来的，他采用条纹编码标尺和电子影像处理原理，用线阵CCD替代观测员的肉眼，将望远镜像面上的标尺成像转换成数字信息，再利用数字图像处理技术来识别标尺条码进而获得标尺读数和视距。
本文设计的数字水准仪数据采集系统是以89C51单片机为核心，Intel8253计数器作为同步控制器，控制A／D转换器对CCD的输出信号定时采样。系统采用等间隔、多周期采样的方法实现低速A／D转换器对高分辨率线阵CCD输出信号的数据采集，并将采集结果通过串口传给微机，在微机系统采用数字滤波、边缘检测等数字图像处理技术对采集数据进行数据处理，提取条码边缘，再根据几何光学物象比的关系，求出视距和视线高读数。
3．3 数字滤波程序模块
采集结果通常混杂有噪声信号，为提高测量精度，本系统采用均值滤波方法消除随机误差的影响，运用中值滤波方法消除脉冲噪声的影响，再运用指数基的平滑滤波 器方法，对采集图像进一步作平滑处理。经实验结果证明采用该方法滤波效果较好。
3．4 边缘检测、条码识别程序模块
对标尺条码的边缘检测是数字水准仪数据处理系统中非常重要的环节，边缘检测的定位精度将直接影响条码识别的准确度。为使被噪声污染的条码图像很好的检测出边缘，结合数字水准仪标尺条码的特点，本系统选用基于指数基的平滑滤波器的快速一维边缘检测方法，该算法是DeriChe依据Canny设计思想导出的边缘检测算子，具有较好的单、双边定位精度和较快的检测速度。该算法采用的平滑算子和边缘检测算子可用递归算法代替卷积运算，大大提高运算速度。该算法的实现过程如下：
（1）运用平滑算子的递归公式对图像进行平滑化处理。
来源 电能质量分析仪 //1000qsw.com/
本文设计的数字水准仪数据采集系统是以89C51单片机为核心，Intel8253计数器作为同步控制器，控制A／D转换器对CCD的输出信号定时采样。系统采用等间隔、多周期采样的方法实现低速A／D转换器对高分辨率线阵CCD输出信号的数据采集，并将采集结果通过串口传给微机，在微机系统采用数字滤波、边缘检测等数字图像处理技术对采集数据进行数据处理，提取条码边缘，再根据几何光学物象比的关系，求出视距和视线高读数。
3．3 数字滤波程序模块
采集结果通常混杂有噪声信号，为提高测量精度，本系统采用均值滤波方法消除随机误差的影响，运用中值滤波方法消除脉冲噪声的影响，再运用指数基的平滑滤波 器方法，对采集图像进一步作平滑处理。经实验结果证明采用该方法滤波效果较好。
3．4 边缘检测、条码识别程序模块
对标尺条码的边缘检测是数字水准仪数据处理系统中非常重要的环节，边缘检测的定位精度将直接影响条码识别的准确度。为使被噪声污染的条码图像很好的检测出边缘，结合数字水准仪标尺条码的特点，本系统选用基于指数基的平滑滤波器的快速一维边缘检测方法，该算法是DeriChe依据Canny设计思想导出的边缘检测算子，具有较好的单、双边定位精度和较快的检测速度。该算法采用的平滑算子和边缘检测算子可用递归算法代替卷积运算，大大提高运算速度。该算法的实现过程如下：
（1）运用平滑算子的递归公式对图像进行平滑化处理。
来源 电能质量分析仪 //1000qsw.com/
