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數(shù)字水準(zhǔn)儀的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)研究
2012-12-24
數(shù)字水準(zhǔn)儀是在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，他采用條紋編碼標(biāo)尺和電子影像處理原理，用線陣CCD替代觀測(cè)員的肉眼，將望遠(yuǎn)鏡像面上的標(biāo)尺成像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，再利用數(shù)字圖像處理技術(shù)來(lái)識(shí)別標(biāo)尺條碼進(jìn)而獲得標(biāo)尺讀數(shù)和視距。
本文設(shè)計(jì)的數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是以89C51單片機(jī)為核心，Intel8253計(jì)數(shù)器作為同步控制器，控制A／D轉(zhuǎn)換器對(duì)CCD的輸出信號(hào)定時(shí)采樣。系統(tǒng)采用等間隔、多周期采樣的方法實(shí)現(xiàn)低速A／D轉(zhuǎn)換器對(duì)高分辨率線陣CCD輸出信號(hào)的數(shù)據(jù)采集，并將采集結(jié)果通過(guò)串口傳給微機(jī)，在微機(jī)系統(tǒng)采用數(shù)字濾波、邊緣檢測(cè)等數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提取條碼邊緣，再根據(jù)幾何光學(xué)物象比的關(guān)系，求出視距和視線高讀數(shù)。
3．3 數(shù)字濾波程序模塊
采集結(jié)果通常混雜有噪聲信號(hào)，為提高測(cè)量精度，本系統(tǒng)采用均值濾波方法消除隨機(jī)誤差的影響，運(yùn)用中值濾波方法消除脈沖噪聲的影響，再運(yùn)用指數(shù)基的平滑濾波 器方法，對(duì)采集圖像進(jìn)一步作平滑處理。經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明采用該方法濾波效果較好。
3．4 邊緣檢測(cè)、條碼識(shí)別程序模塊
對(duì)標(biāo)尺條碼的邊緣檢測(cè)是數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)，邊緣檢測(cè)的定位精度將直接影響條碼識(shí)別的準(zhǔn)確度。為使被噪聲污染的條碼圖像很好的檢測(cè)出邊緣，結(jié)合數(shù)字水準(zhǔn)儀標(biāo)尺條碼的特點(diǎn)，本系統(tǒng)選用基于指數(shù)基的平滑濾波器的快速一維邊緣檢測(cè)方法，該算法是DeriChe依據(jù)Canny設(shè)計(jì)思想導(dǎo)出的邊緣檢測(cè)算子，具有較好的單、雙邊定位精度和較快的檢測(cè)速度。該算法采用的平滑算子和邊緣檢測(cè)算子可用遞歸算法代替卷積運(yùn)算，大大提高運(yùn)算速度。該算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：
（1）運(yùn)用平滑算子的遞歸公式對(duì)圖像進(jìn)行平滑化處理。
來(lái)源 電能質(zhì)量分析儀 http://easygofood.com/
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3．3 數(shù)字濾波程序模塊
采集結(jié)果通常混雜有噪聲信號(hào)，為提高測(cè)量精度，本系統(tǒng)采用均值濾波方法消除隨機(jī)誤差的影響，運(yùn)用中值濾波方法消除脈沖噪聲的影響，再運(yùn)用指數(shù)基的平滑濾波 器方法，對(duì)采集圖像進(jìn)一步作平滑處理。經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明采用該方法濾波效果較好。
3．4 邊緣檢測(cè)、條碼識(shí)別程序模塊
對(duì)標(biāo)尺條碼的邊緣檢測(cè)是數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)，邊緣檢測(cè)的定位精度將直接影響條碼識(shí)別的準(zhǔn)確度。為使被噪聲污染的條碼圖像很好的檢測(cè)出邊緣，結(jié)合數(shù)字水準(zhǔn)儀標(biāo)尺條碼的特點(diǎn)，本系統(tǒng)選用基于指數(shù)基的平滑濾波器的快速一維邊緣檢測(cè)方法，該算法是DeriChe依據(jù)Canny設(shè)計(jì)思想導(dǎo)出的邊緣檢測(cè)算子，具有較好的單、雙邊定位精度和較快的檢測(cè)速度。該算法采用的平滑算子和邊緣檢測(cè)算子可用遞歸算法代替卷積運(yùn)算，大大提高運(yùn)算速度。該算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：
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