基于面阵CMOS的非接触潮位高度测量技术的研究

摘要

海洋潮位信息作为海洋水文学的基本要素,是海洋观测、预报与记录的重点对象,也是海洋技术研究中经常参考的资料。潮位测量根据应用环境和测量目的不同有多种方法。在沿岸、岛礁的潮汐测量中,往往需要进行短期的临时测量。这种测量需要一种自动化程度高、环境适应能力强、测量精度高、成本低、安装调试简单的方法。本文基于光电成像检测技术,设计了一种嵌入式、非接触潮位自动测量的标尺图像采集与处理系统,提出并实现了标尺图像基于图像处理和投影分析的自动判读算法。试验表明,该系统能够适应25m-100m的测量距离,进行全天候测量时,判读误差在5mm以内。
　　本文主要完成以下几个方面的工作:
　　1、提出了基于光电成像技术的潮位高度测量系统整体设计方案,并完成了系统结构设计。方案包括长焦成像光学系统设计、标尺尺寸与图案设计、机械结构设计等。
　　2、完成了系统的图像采集和硬件控制电路设计。根据实际测量需要,设计和研制了基于DSP的嵌入式CMOS图像采集单元、控制单元、FLASH数据存储和液晶显示单元。
　　3、完成了系统的图像采集和控制的DSP软件设计。提出了基于Sobel边缘算子和投影分析的标尺图像判读算法,实现了监测图像和控制界面的液晶显示。
　　4、进行了大量的水面实验,验证了系统的功能和性能指标,取得了较好的实验结果。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外潮位测量技术发展的现状

1.3论文的内容安排

第二章 系统设计方案与理论基础

2.1非接触潮位高度测量的原理

2.2测量系统的设计方案

2.3嵌入式数字图像处理的相关理论基础

2.4本章小结

第三章 测量系统的硬件电路设计

3.1图像采集和处理模块

3.2结果存储模块

3.3通信模块

3.4显示模块

3.5 CPLD逻辑译码模块

3.6系统运行配置电路模块

3.7本章小结

第四章 测量系统的软件设计与潮位判读算法

4.1嵌入式软件控制

4.2图像的数学模型

4.3标尺图像的LCD显示

4.4标尺图像的判读算法

4.5上位机软件设计

4.6本章小结

第五章 实验结果与分析

5.1测量系统的机械结构

5.2实验与结果

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢