论文摘要
水利行业的安全问题是关系到社会繁荣发展,人民安定生活的重要因素。随着电子信息产业的蓬勃发展,电子信息技术应用范围越发的广泛,新型技术层出不穷。应用现代信息技术能够更好的保证水资源的安全利用,防治洪涝灾害的频繁发生。本文设计了一种基于ARM微处理器与视觉传感器相结合的水位检测系统。该系统具有非接触式检测系统的优点。具有应用范围较广,安装方便及无人值守等特点。传统视觉传感器利用图像输入设备得到被检测图像后会将它发送到PC机上进行处理,在本文中,将其设计为通过利用视觉传感器采集来的图像信号,在微处理器内部进行图像的处理与检测,避免了图像在传输过程中受到的损坏。系统利用图像增强技术改善采集图像质量,减少各种噪声在图像中的影响,然后通过灰度化均衡以及图像的二值化使得特征量更加明显。再利用边缘检测方法提取特征量。本文在实验中对比了robert算子、sobel算子、prewitt算子以及拉普拉斯算子对于水位图像的处理结果,结合系统需要的实时性的要求,选择了图像处理效果与处理速度都比较合适的robert算子来进行边缘检测。应用霍夫变换的直线提取方法,将图像中的水位线与标定线进行提取。利用机器视觉理论与方法和CCD相机与现实客观世界的投影关系,对于图像中所计算出来的距离进行换算,从而得到在现实世界中的距离。与此同时,本文提出了硬件设计的思路,对于系统中主要的硬件进行选型并设计了相关的电路,包括微处理器、复位电路、时钟电路以及A/D串口等；针对系统需要进行野外无人职守这一工作方式的特点,本文设计了专用的太阳能供电系统以及低功耗处理,通过利用ARM引脚控制三极管的导通与否来对外部一些不需要经常供电的器件进行电源管理。本文中所设计的系统工作方式为野外工作,所以选用的传输方式为无线网络传输。此外,系统的数据传输信号为数字信号,所以在传输方法的选择上,没有选择高速的3G网,选用覆盖率高于3G网络的GPRS网络即可满足系统传输需求。此外,本文研究了CCD相机的工作原理及硬件结构,了解到CCD相机是否能够得到一个优质图像,关键的影响因素是合适的光源以及照明方式。本文对CCD相机所用到的光源以及照明方式进行了详细的讨论,并最终通过比较选择了一套适合于本系统的光源及照明方式。最后,针对本文所设计的系统进行了一定的仿真处理,并且对系统的实时性进行了检测,所得到的结果都比较符合实际的情况。