液位监测系统数据采集的设计与实现
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说明：
摘 要：液位监测是针对液体并且遵循特定的步骤对水液体的液位高度进行信息采集，数据计算，结果分析，结果反馈的监测系统。数据采集是液位监测技术中非常重要的一部分，是液位监测系统所要实现的第一步。传统的数据采集方式一般是靠浮力计，变阻计等接触式测量设备来获取液位的信息。本文所讨论的数据采集技术与传统的方式有所不同，它依靠摄像头来捕获液位的图像信息，以linux操作系统及其开源技术为背景，通过对摄像头的图像捕获技术的探索分析来设计符合数据采集模块要求的具体实现。同时通过研究目前流行的图片压缩技术和多对一监测模型，整理出一套集数据压缩，传输，解压，识别，校正，显示为一体的实现方案。设计中使用JPEG格式来存储图像，通过具体实现展示出数据捕获技术和数据压缩技术在液位监测系统中所起到的重要作用。
关键词：数据采集，图像压缩，图像显示
The data collection module of water line surveillance system
Abstract ：The water line surveillance system is a minitor system that ,objected to water and followed certain procedure, to do the operation such as capturing and calculating the information ,analies and return the result.The date collectin module is a very important to the water line surveillance system,and is the first procedure the minitor must do.The traditional approching method is relied on the touched-equipment such as float-instrument or resistance-instrument to capture the water line information.The main content of this design is discuss and implement the water line surveillance system. The main technical based on is Linux OS and its open source technology, through the video technology learn to design a specify the request from the data collection module. In the mean time through to study the present fashion image compression technology I turn out to summarize a schema that take compression and transmit and recognize and check right and show together. In the design I use the JPEG format to save image, and through that implement to show the great effect on water line surveillance by the data catch and data compression technology.
Key word: data collection，image compression，image visual
第1章 绪论
1.1 液位监测系统数据采集技术的发展
传统的液位监测系统数据采集技术有浮力计式，变阻计式和杠杆式的。浮力式主要利用水体的浮力特性，水位的高低不同，浮力计在水面的上浮落差也就不同，通过这种落差的测量来得到水位的数据。变阻计式类似于浮力计式的，但是它不需要去测量浮动落差，它根据电力学的原理，将浮动的落差信息转化为电阻的信息，然后通过测量电流的大小来得到水位的高低。杠杆式利用了水压的性质，一般来说，水位越高，在水底的水压压强越大，通过杠杆的性质在去测量水底的压强可是得到水位的高低。
近几十年，液位监测系统数据采集技术发展迅猛，采集技术已经由传统的接触式的浮力计式，电阻计式，杠杆计式发展到目前的超声波水位监测，控制电路水位监测，汽包水位监测，光纤传感器水位监测等方式。超声波水位监测系统主要利用了超声波的反射和波速的性质，由水面系统发出一段超声波，超声波穿透水体达到水底然后被反射回来，反射回来的超声波被液位监测系统接收到，液位监测系统在发送超声波时开始计算时间，当它接收到返回来的越起波后就停止计时，这样可以得到超声波到达水底然后反射回来的总时间，又因为超声波的波速是已知的，于是超声波所经过的路程可以计算出来，这样就得到了水位的高度。
液位监测系统数据采集模块I
第1章 绪论1
1.1 液位监测系统数据采集技术的发展1
1.2 图像数据采集技术在嵌入式中的应用2
第2章 数据采集的理论基础4
2.1 图像编码4
2.1.1 哈夫曼编码的原理5
2.1.2 哈夫曼编码在图像压缩中的实现6
2.2 算术编码10
第3章 数据采集的设计实现12
3.1 JPEG图像压缩过程分析12
3.1.1 前向DCT变换12
3.1.2 量化13
3.1.3 哈夫曼编码14
3.2 试验图像数据的获取16
3.2.1 BMP图像的格式17
3.2.2 BMP图像的翻转和精简图像文件的存储20
3.3 JPEG图像压缩的实现20
第4章 数据采集程序的安装与运行23
4.1 内核的启动23
4.2 程序的编译23
4.3 程序的运行23
小结24
致谢24
参考文献25
附录A video 4 Linux 接口26
1.ov511芯片的摄像头和的zc301芯片的摄像头:26
2.ov511驱动加载26
附录B zc301 驱动27
1 zc301 驱动27
2 Video4linux27
参考文献：
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作者点评：
论文先对在数据压缩中常用的哈夫曼编码和算术编码的原理及在图像压缩中的应用进行了阐述，然后介绍了JPEG图片格式和BMP格式，以及它们之间的转换实现，后面的附录中将会提到v4l的使用，它是一个操纵摄像头的Linux环境下的API，是开源社区程序员无私的劳动成果。
采用C语言编写压缩程序时，参考了IJG(Independent JPEG group)组织编写的实现JPEG压缩算法的C源代码，初次体会到了Linux操作系统中那种自由开放的精神，这是我在这一课题的研究过程中的巨大收获。
本设中涉及了不少以前课堂上学不到的理论和设计模式，比如信息熵的概念，数学模型的概念。还有Linux这个伟大的操作系统给每个使用它的程序员都提供了非常透明灵活的系统接口，这给了我很多系统上难得的学习经验。
从这次毕业设计里我还学到了写软件一定要具备耐心，细心，宁缺勿滥的品质，写程序是很累的，需要百折不挠的精神才可以做好软件项目，这些都是课本上学不到的经验知识，这些也是我走向工作岗位前上的最重要的一门课。