用于水准仪的图像采集与处理系统的开发

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1、分类号：密级：UDC：编号：201321203008河北工业大学硕士学位论文用于水准仪的图像采集与处理系统的开发论文作者：王征学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：仪器科学与技术指导教师：张思祥职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofInstrumentScienceandTechnologyRESEARCHANDDEVELOPMENTOFIMAGEACQUISITIONANDPROCESSINGSYSTEMRELATINGTOLEVELINGINSTRUMENTByW

2、angZhengSupervisor:Pro.ZhangSiXiangMay2016原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学

3、校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要水准仪是测绘测量中的一种基本仪器。在大地高程测量、建筑沉降测量中都有很广泛的应用。但传统的纯光学的水准仪需要人工对焦和观测，工作效率低下，测量结果受主观因素影响大。数字水准仪虽能进行自动读数，但条码标尺不通用且需要人工照准，采集的原始数据还需要后处理软件处理才能作为结果，操作繁琐。因此本文研究对水准仪进行图像采集与处理，LCD显示代

4、替目镜对焦，自动读数并且测量结果能直接由系统自动处理。本文主要的研究工作如下：（1）通过对传统的水准仪的几何结构和工作原理进行研究，确定系统方案。对传统水准仪进行结构上的改造，在几何水准仪的光路末端分光镜处添加CMOS图像传感器，利用ARM微处理器对图像进行采集与实时显示。使水准仪的对焦过程用传感器代替了目镜人眼对焦。采集到的图像可以保存到系统的SD卡下，并可与PC直连访问读取。（2）为了推进实现水准测量仪器的智能化、便携化和一体化设计，本文研究了在Android系统下的水准测量的图像采集与处理系统。在Eclipse下对软件进行编程，编写了系统软件功能界面。通过调用Android

5、摄像头对水准仪进行图像的采集与存储。利用传统水准仪的高差法对数据进行计算并自动生成和保存测量手簿。（3）基于数字水准仪的自动读数功能。本文研究了通过OpenCV4Android对采集到的图像进行图像处理，目的是实现普通水准尺的自动读数和刻度的读取。通过阈值分割技术和OpenCV中的模版匹配算法实现字符的分割，利用OCR字符识别技术识别水准尺的字符，并研究了利用轮廓匹配方法对字符进行识别。最后根据水准尺的图像特征点研究了水准尺读取刻度的算法过程。研究结果表明：通过CMOS图像传感器和ARM技术能够实现图像的采集与存储。利用Android设备和水准仪的有机结合，可以实现图像的采集与处

6、理，能够对采集到的水准尺图像进行图像处理并进行自动读数。最终的系统软件可对采集到的数据生成数据报表并自动计算结果和保存数据。关键词：水准仪图像采集字符分割识别安卓IABSTRACTThelevelisakindofinstrumentinsurveyingmeasurements.Ithasaverywiderangeofapplicationsinthegeodeticheightmeasurementandmeasurementofsettlementbuildings.Butthetraditionalpurelyopticallevelrequiremanualfocus

7、andobservationwhichisinefficiencyandthemeasurementresultsinfluencedbysubjectivefactorslargely.Althoughdigitalleveliscapableofreadingthebarcodeautomatically,thescaleisnotcommonandrequiremanualsighting,andthedatacollectedcanberesultsaftersoftwa