[基于数字图像处理的因瓦标准尺刻度识别技术研究]数字图像处理第三版pdf

基于数字图像处理的因瓦标准尺刻度识别技术研究数字图像处理第三版pdf 摘 要验潮仪主要用于海洋、河流和湖泊等潮位的测量,根据测量原理的不同,主要可以分为浮子式、压力式和声学式三种,测量精度都不高,随后出现了图像读取式验潮仪检测设备,采用人眼直读,虽然计量性能和功能得到一定提高,但是还是无法满足检测试验需要,并且智能化水平较低。因瓦标准尺是读取式验潮仪检测设备的重要部件,具有极小的温度线膨胀系数,本方法使用高精度摄像头SLA1390-17fm和镜头C2514-M,采用数字图像处理技术进行刻度匹配,自动读取BJB-型因瓦标准尺刻度值,提高了测量精度和智能化水平,为读取液位值做准备,具有测量范围宽、精度高和智能化的优点,具有国内先进水平。 关键词验潮仪 因瓦标准尺 数字图像处理 计量检测 THA1007-9416(xx)02-0092-01 1 引言 验潮仪(水位计)主要用于海洋、河流和湖泊潮位(水位)的测量,其主要计量性能:潮高测量范围为08m;潮高分辨力为1mm;潮高示值误差为(1030)mm。 我国多部门研制建立了验潮仪检测设备,主要有浮子式、压力式和声学式三种,其示值误差较大。采用图像处理方式的验潮仪是目前精度最高的,其中用到的因瓦标准尺是一种用特种超因瓦材料,经过各种特殊处理和精密刻制而成的大长度计量标准器具。目前多是采用人眼直读因瓦标准尺,存在范围较小、精度较差和无法智能化读取刻度的问题,本文采用自动读取技术,使用高精度摄像头SLA1390-17fm,配合镜头C2514-M,采用数字图像处理技术进行刻度匹配,自动读取BJB-型因瓦标准尺刻度,并且可以形成闭循环,智能化程度大大提高。 2 数字图像处理技术 数字图像处理技术具有测量精度高、不受气象因素影响(如气温、气压、相对湿度)的优点。 2.1 工作原理 如图1所示,在因瓦尺上每5cm做一个数字刻度,CCD摄取到图像后,液位图像信号经过A/D转换,然后通过图形采集卡送入计算机系统,计算机通过软件首先识别数字码H1值,同时进行边缘检测得到液面差值H,经过计算可以得到液面高度H=H1+H。 采用这种方法,准确程度大大提高,CCD摄像头精度可以达到0.1mm,即使考虑其它误差影响,其精度也会小于2mm,技术指标得到很大提高,并且更加稳定、更加智能化。 2.2 硬件部分 (1)因瓦标准尺,使用BJB-型因瓦标准尺,精度极高,具体参数见表1。 (2)工控机部分:采用研祥TGV-4MEV型, 具有2.13G主频双核处理器、独立显卡512M显存、2G内存、支持1个PCI-Ex16、4个PCI-Ex1、4个PCI扩展槽,可确保满足计算速度和精度。 (3)摄像头:使用德国Basler工业相机,分辨率1392 x 1040,帧频17Hz,保证输出高品质的图像信息。 2.3 软件部分 采用专业化强、可靠性高的Visual C+ 6.0进行编程,运行过程见图2,3。 3 分析与讨论 因瓦标准尺全长10m,每5cm进行刻度,在本方案中,识别效果很好,不会出现读取错误问题。测量重复性能好,精度很高。光源形状采用环形光源,目前基本可以满足要求,进一步试验调试后可以达到更加效果。 4 结语 本方法实现了采用图像处理技术读取刻度值,为最终实现读取液位值打好铺垫,液位刻度值可以实现测量分辨力小于0.1mm,最大允许误差小于2mm,处于国内领先地位,为我国海洋预报、海洋综合管理、海洋国际合作以及海洋国防建设做出了应有的贡献,为研究新的水位测量方法提供良好的基础平台。 _ 1 宫风顺,程振来,潘志刚.液位计检定装置的研究J.现代计量仪器与技术,xx(3):52-53. 2 吴琼,张国雄,樊玉铭.基于CCD摄像法进行液位测量的研究J.宇航计测技术,xx(4):