二维水准器的图像检测与水平仪开发

摘要

水平仪是一种至关重要的用于水平度测量的仪器。气泡式水平仪具备直观性和高可靠性，是所有水平度测量仪器中最经典的，应用也是最广泛的。随着国家对科技的重视，社会各方面都在不断进步，对检测技术的精细度和自动化程度都有所提高。为了将传统水平仪的检测方法应用于现代技术，需要提升测量的自动化程度和数据的精度，为此本文设计了一种基于图像检测的二维水平仪。以图像处理代替人工读数实现读数的精确度，以电机驱动平台回转实现校准的自动化，并利用移动终端显示检测数据，避免了测量过程中操作人员可能存在的危险，也便于水平仪检测不可达的场合。
　　论文首先分析了水平仪和图像传感器的发展现状，阐明了设计的意义。接着提出总体方案设计，给出整体机械结构图，并对二维水平仪硬件的重要模块进行介绍，说明了每个模块的选型以及原理。
　　其次，基于嵌入式Linux操作系统，进行了相关的配置以及移植工作。同时，对该水平仪设计了图像传感器、Wi-Fi通信、LED照明以及电机回转等各模块的软件。
　　图像检测是获取数据的关键。在整个图像处理过程中，先是转换了图像格式，然后进行灰度转换和阂值分割预处理，再应用Hough变换检测气泡圆心和半径。
　　最后，基于Android手机客户端开发了水平仪应用程序，利用Wi-Fi技术将测量的数据传送到Android手机客户端，实现了二维水平仪的基本功能，对整个二维水平仪进行了组装和调试。该水平仪的优点众多，比如自动化程度高、读数精准以及方便携带，在实际应用中具有重大意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 水平仪现状

1．1．2 图像传感器的发展现状

1．2 课题研究意义

1．3 论文研究内容及方法

1．4 本章小结

第二章 二维图像式水平仪的总体方案及硬件设计

2．1 总体方案设计

2．1．1 总体方案

2．1．2 设计装置结构

2．2 系统子模块

2．2．1 水准器模块

2．2．2 核心控制单元

2．2．3 图像传感器

2．2．4 Wi-Fi通信模块

2．2．5 LED照明模块

2．2．6 直流电机模块

2．2．7 其他组件

2．3 本章小结

第三章 二维图像式水平仪的软件设计

3．1 Linux开发环境构建

3．2 Linux系统的裁剪与移植

3．2．1 Bootloader移植

3．2．2 内核的裁剪和移植

3．2．3 根文件系统移植

3．3 外部设备程序设计

3．3．1 图像传感器程序设计

3．3．2 Wi-Fi通信程序设计

3．3．3 电机回转程序设计

3．3．4 LED照明程序设计

3．4 本章小结

第四章 二维图像式水平仪的图像处理与检测

4．1 二维水平仪图像检测方案

4．2 图像格式转换

4．3 图像预处理

4．3．1 灰度转换

4．3．2 阈值分割

4．4 图像检测

4．4．1 检测方法

4．4．2 圆的Hough变换

4．5 数据处理

4．6 本章小结

第五章 二维图像式水平仪的客户端软件设计

5．1 Android平台

5．1．1 系统架构

5．1．2 开发环境搭建

5．2 Android应用开发

5．2．1 基本组件

5．2．2 UI设计

5．3 Android网络通信

5．4 本章小结

第六章 二维图像式水平仪安装与调试

6．1 二维图像式水平仪结构组装

6．2 Android手机客户端软件调试

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 问题与展望

致谢

参考文献

作者简介