[發明專利]液面監測方法

在審

• 申請號: 201710329130.3
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107462301A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 簡仲和;郭晉安;呂蕙安;蔡宗利
• 申請（專利權）人: 財團法人成大水利海洋研究發展文教基金會
• 主分類號: G01F23/292
• 分類號: G01F23/292
• 代理公司: 北京匯智英財專利代理事務所(普通合伙)11301
• 代理人: 唐軼

技術領域

本發明關于一種液面監測方法，特別是一種將一個平面狀激光束投射到一個壁面及一個液面，該壁面與該液面交界處形成一個共交點的至少三條光線段，并以圖像處理方法取得該共交點的空間位置的液面監測方法。

背景技術

中國臺灣處于西北太平洋地區臺風侵襲的主要路徑，屬于高災害風險地區，且極易受到天然災害的影響。有鑒于此，都市地區容易因為大量的雨水而造成短時間內無法排除多余雨量或區域排洪不及而淹水，嚴重威脅民眾的生命與財產安全。據此，河川水位的液位監測與預警向來是災害防范的首要目標；而為了達到上述目標，較佳是采用一種液面監測方法，以監測該液面位置。此外，該液面監測方法也可廣泛地應用于其他各種領域，例如：化學或醫學等相關領域。舉例而言，于化學相關領域的實驗中，對于各種液態化學原料的量測，由于牽扯到各種化學原料間不同濃度的配置，因此，其劑量的量測精準度是非常重要。同時，于醫學相關領域中，對于治療病患所用的藥劑的用量監測，例如：施打點滴時，其點滴瓶的藥劑是否已經低于臨界值，需提醒醫療人員補充該藥劑或停止施打點滴。

上述液面監測方法，可為一種現有的液位量測方法，其是通過拍攝一液體的表面影像，以測量該液體的液面位置，其實施例可參酌如中國臺灣第201024687號“雷射光學影像水位量測裝置及其方法”專利申請。上述專利申請的方法，利用兩個雷射光源射出的光線于一水體表面形成兩個雷射光點。隨后，由一個影像捕獲設備拍攝并取得包括該兩個雷射光點的一個水體影像，并傳送該水體影像至圖像處理裝置進行分析。該圖像處理裝置的分析方法利用校正回歸曲線計算該兩個雷射光點之間的距離，借此求出該水體的水位高度。

但是，該兩個雷射光點需要通過該兩個雷射光源產生，并執行后續的運算，才能求出該水體的水位高度。有鑒于此，為了更簡化上述液位量測方法的硬件需求，本發明提供一種液面監測方法，僅須將一個平面狀激光束投射到一個壁面及一個液面，該壁面與該液面交界處形成一個共交點的至少三條光線段，并分析該共交點的位置以準確量測并取得液面位置。

發明內容

本發明的目的是提供一種液面監測方法，由一個發光模塊將一個平面狀激光束投射到一個壁面及一個液面，該壁面與該液面交界處形成一個共交點的至少三條光線段，并分析該共交點的位置以準確量測并取得液面位置。

一種液面監測方法，應用于一個液面監測系統，以監測一個盛液裝置內的液體的液面位置，該液面監測系統包括一個數據處理模塊，該方法包括：以該數據處理模塊讀入一個原始影像；以該數據處理模塊監測該原始影像中形成一個共交點的至少三條光線段；以該數據處理模塊計算該共交點的影像坐標；及以該數據處理模塊將該影像坐標換算為一個空間坐標，該空間坐標即為該液體的液面位置。

其中，該盛液裝置具有一個壁面，該壁面與該液體相接觸，使該液體的液面與該壁面相接形成一個交線，該液面監測系統另外包括一個發光模塊及一個數據擷取模塊，該數據處理模塊耦接該發光模塊及該數據擷取模塊，該方法于該數據處理模塊讀入該原始影像前，以該發光模塊朝該交線投射一個平面狀激光束，以于鄰近該交線的壁面與液面形成該至少三條光線段，而該共交點即位于該交線，且以該數據擷取模塊朝該至少三條光線段拍攝并產生該原始影像。

其中，該平面狀激光束于該壁面及該液面分別形成一個第一光線段及一個第二光線段，該第二光線段于該壁面形成一個第三光線段，該第三光線段于該液面形成一個第四光線段，該至少三條光線段包括該第一光線段、該第二光線段、該第三光線段及該第四光線段中至少三條光線段。

其中，該至少三條光線段的監測方法，對該原始影像執行邊緣監測及形態學處理以產生一個二值影像，并對該二值影像執行線段監測。

其中，該形態學處理對該原始影像執行形態學中的填滿及骨架化。

其中，該至少三條光線段包括至少一曲線線段時，該數據處理模塊對該原始影像執行直線監測及曲線監測。

其中，該壁面為一個曲面狀壁面時，該至少三條光線段包括至少一個曲線線段，該數據處理模塊對該原始影像執行直線監測及曲線監測。

其中，該數據處理模塊計算該共交點的影像坐標的方法為最小二乘法。

其中，該數據處理模塊將該影像坐標換算為該空間坐標的方法為直接線性轉換法。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1：本發明液面監測方法實施例的系統架構示意圖；

圖2：本發明液面監測方法實施例的硬件運作流程圖；