本文将图像处理技术引入静力水准测量系统,用工业相机读取静力水准仪钵体内的浮标位置从而确定静力水准测量的液位坐标,最终实现图像式静力水准测量并分析了该系统的测量精度。通过制作实体测量模型、建立液位测量数学几何模型并使用Matlab软件做浮标图像预处理、浮标圆检测算法仿真模拟、液位测量数学几何模型分析以及测量精度实验分析等研究,得出以下成果:（1）研究发现利用深色轻质的球型浮标可以使液位图像分析识别和定位更加精确,且浮标的表面需覆盖疏水材料来减少因为液体附着带来的测量误差;蒸馏水粘度相对较低,适合作为本课题中的静力水准测量时使用的液体;在采集浮标图像时需要使用背光场照明;相比于普通民用相机和CCD相机,COMS相机更加适合用来做本文的浮标图像采集。（2）用模拟测量实况的浮标图像做预处理实验,结果分析表明图像式静力水准测量系统中的工业相机采集到的浮标图像主要存在高斯噪声和椒盐噪声,需要使用中值滤波和均值滤波两种滤波方法来做去噪处理。另外,还需要做线性灰度变换、OTSU法阈值分割、形态学运算和Canny算子边缘检测等图像预处理工作。（3）通过仿真模拟实验来分析了最小二乘法拟合圆和传统Hough变换检测圆的优劣,并利用最小二乘法和膨胀圆方法对传统Hough变换检测圆算法进行优化改进。仿真结果表明,改进后的算法在检测具有伪边缘和噪声点的图像时具有极好的鲁棒性,且检测精度达到0.05个像素。（4）在小孔成像模型基础上通过相机标定实验减少了工业相机的畸变,并基于小孔成像原理分析了两种不同拍摄方式的液位测量分辨率。仿真模拟结果分析表明,相机垂直于浮标运动轨迹拍摄可以获得更好的液位测量分辨率。（5）本文做了液位测量实验以及静力水准测量实验,建立投影面偏移修正模型并总结出绝对坐标修正公式对测量结果进行修正,最终的实验结果数据表明在量程分别为0-30mm和0-20mm时两组实验的修正后的测量精度均达到0.5mm,而且静力水准测量实验的沉降量测量值中误差大小为0.25mm,达到二等静力水准测量的精度标准。