[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器視覺(jué)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310087572.3
• 申請(qǐng)日: 2013-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103175792A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳勇
• 主分類號(hào): G01N21/27
• 分類號(hào): G01N21/27;G01F23/292
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于包括：

使用時(shí)上下分布的測(cè)量管，其下端口上設(shè)有照明裝置并在使用時(shí)該下端口進(jìn)入水面，測(cè)量管的上端口處設(shè)一攝像機(jī)，該攝像機(jī)適于拍攝所述測(cè)量管內(nèi)的水面影像；

數(shù)字圖像采集單元，適于將所述攝像機(jī)采集得的圖像變換為數(shù)字圖像；

與所述數(shù)字圖像采集單元相連的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)有第一樣本數(shù)據(jù)，所述第一樣本數(shù)據(jù)適于記錄各種水質(zhì)的灰度值；所述第一樣本數(shù)據(jù)是由所述水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)已知的、不同水質(zhì)的水進(jìn)行逐一測(cè)量而獲得；

所述計(jì)算機(jī)適于對(duì)所述數(shù)字圖像進(jìn)行灰度處理，以獲得所述水面影像的灰度值，該灰度值與第一樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，得出水質(zhì)情況。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述測(cè)量管的在使用時(shí)位于水面下方的管壁上分布有多個(gè)通孔，且該測(cè)量管的底端封閉；在水面下方的管體上套設(shè)一分布有通孔的套管；

所述套管與一適于驅(qū)動(dòng)該套管繞所述測(cè)量管轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由一與所述攝像機(jī)相連的控制器控制，在不拍攝水面影像時(shí)，控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)套管旋轉(zhuǎn)以使所述測(cè)量管上的通孔和套管上的通孔分別相對(duì)，以使水流適于進(jìn)出所述測(cè)量管；在拍攝水面影像時(shí)，控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)套管旋轉(zhuǎn)以使所述測(cè)量管上的通孔和套管上的通孔彼此錯(cuò)開(kāi)，以防止外部光線進(jìn)入所述測(cè)量管。

3.根據(jù)權(quán)利要求1-或2所述的水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述測(cè)量管固定設(shè)置；

所述計(jì)算機(jī)還存儲(chǔ)有第二樣本數(shù)據(jù)，該第二樣本數(shù)據(jù)適于記錄所述測(cè)量管內(nèi)的各水面影像的像素值與攝像機(jī)距離水面高度的對(duì)應(yīng)表或計(jì)算式；

所述計(jì)算機(jī)還適于計(jì)算出當(dāng)前拍攝的所述測(cè)量管內(nèi)的水面影像的像素值，并通過(guò)所述第二樣本數(shù)據(jù)得出當(dāng)前攝像機(jī)距離水面的高度，然后將所述攝像機(jī)的安裝高度減去所述攝像機(jī)距離水面的高度，即獲得水位值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水位和水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述攝像機(jī)固定于所述測(cè)量管上，并使該測(cè)量管的上端口封閉，以避免外部光線從上端口進(jìn)入該測(cè)量管。

5.根據(jù)權(quán)利要求1--4任一所述的水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述測(cè)量管的外圍設(shè)有適于使該測(cè)量管浮于水面的浮子;

所述水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置還包括：

柔性標(biāo)尺，一端固定在水底，另一端與一適于收卷、拉緊該柔性標(biāo)尺的收卷裝置相連，該收卷裝置固定于所述測(cè)量管上；?

導(dǎo)向輪,?設(shè)于所述測(cè)量管的內(nèi)壁上，在該測(cè)量管的內(nèi)壁上鄰近所述導(dǎo)向輪的上、下方分別設(shè)有與所述導(dǎo)向輪的輪軸平行的上、下導(dǎo)向桿，所述柔性標(biāo)尺適于分別從所述上、下導(dǎo)向桿與測(cè)量管的內(nèi)壁的間隙中穿過(guò)并貼合在所述導(dǎo)向輪的內(nèi)側(cè)輪面上，所述導(dǎo)向輪的頂部處于水面上方。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述測(cè)量管內(nèi)還包括白色的管內(nèi)浮子，該管內(nèi)浮子為具有垂向設(shè)置的中央通孔的柱狀結(jié)構(gòu)，所述攝像機(jī)構(gòu)適于拍攝所述中央通孔中的水面影像，且該管內(nèi)浮子適于隨水面在所述測(cè)量管內(nèi)上下浮動(dòng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述測(cè)量管為錐形管，開(kāi)口較小的一端處于上方。

8.一種水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的工作方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）水面上固定有測(cè)量管，其下端口適于進(jìn)入水面，上端口處設(shè)一攝像機(jī)，該攝像機(jī)拍攝所述測(cè)量管內(nèi)的水面影像；

（2）所述水面影像通過(guò)數(shù)字圖像采集單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像；

（3）與所述數(shù)字圖像采集單元相連的計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)有第一、第二樣本數(shù)據(jù)，所述第一樣本數(shù)據(jù)適于記錄各種水質(zhì)的灰度值，所述第二樣本數(shù)據(jù)適于記錄所述測(cè)量管內(nèi)的水面影像的像素值與攝像機(jī)距離水面高度的對(duì)應(yīng)表或計(jì)算式；

（4）所述計(jì)算機(jī)對(duì)所述數(shù)字圖像進(jìn)行灰度處理，以獲得所述水面影像的灰度值，該灰度值與第一樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，得出水質(zhì)情況；

（5）所述計(jì)算機(jī)計(jì)算出當(dāng)前拍攝的所述測(cè)量管內(nèi)的水面影像的像素值，并通過(guò)所述第二樣本數(shù)據(jù)得出當(dāng)前攝像機(jī)距離水面的高度，然后將所述攝像機(jī)的安裝高度減去所述攝像機(jī)距離水面的高度，即獲得水位值。