[發明專利]一種基于計算機視覺的河流水位遠程監測方法

在審

• 申請號: 201710559521.4
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107367310A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 丁泉龍;謝清華
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01F23/04
• 分類號: G01F23/04;G06K9/20;G06K9/32;G06K9/34
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

1.一種基于計算機視覺的河流水位遠程監測方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟：

S1、利用攝像頭獲取當前水位圖像，將圖像傳輸到計算機；

S2、將圖像灰度化，提取感興趣區域ROI；

S3、利用連通區域匹配方法進行水尺定位，從感興趣區域ROI分割出水尺圖像，即水尺一次分割；

S4、檢測水尺圖像是否存在傾斜，若存在傾斜則利用霍夫變換直線檢測算法矯正一次分割后的水尺圖像；

S5、利用霍夫變換直線檢測算法對矯正的水尺進行二次分割，得到精細的水尺圖像；

S6、識別水尺水位線上方第一個數字并計算第一個數字與水位線之間的刻度值，算出水尺水位線刻度值。

2.根據權利要求1所述的一種基于計算機視覺的河流水位遠程監測方法，其特征在于，所述步驟S1中利用星光攝像頭獲取水尺圖像，若在夜間，補光燈會自動開啟，對拍攝環境進行補光。

3.根據權利要求1所述的一種基于計算機視覺的河流水位遠程監測方法，其特征在于，所述步驟S2、將圖像灰度化，提取感興趣區域ROI之后還包括：

對感興趣區域ROI進行高斯濾波。

4.根據權利要求1所述的一種基于計算機視覺的河流水位遠程監測方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：

S301、通過圖像二值化、形態學操作獲得感興趣區域ROI中所有連通區域；

S302、將每個連通區域與水尺分類器匹配，確定水尺所屬連通區域；

S303、將水尺所屬連通區域分割得到水尺圖像。

5.根據權利要求4所述的一種基于計算機視覺的河流水位遠程監測方法，其特征在于，

所述水尺分類器是通過提取大量實際水尺圖片樣本與非水尺圖片樣本的方向梯度直方圖特征，并通過支持向量機SVM分類得到。

6.根據權利要求1所述的一種基于計算機視覺的河流水位遠程監測方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：

S401、利用霍夫變換直線檢測算法獲取水尺左右邊緣方向上的直線，求解水尺偏離垂直方向的角度β；

S402、對水尺圖像進行角度為β仿射變換，實現對水尺的矯正。

7.根據權利要求1所述的一種基于計算機視覺的河流水位遠程監測方法，其特征在于，所述求解水尺偏離垂直方向的角度β過程如下：

現場施工保證水尺傾斜角度不超過±15°，將傾斜角度在75°到105°之間的直線角度求和取平均，即為當前水尺角度θ；

通過公式β＝θ-90°求解水尺偏離垂直方向的角度β，其中，β大于零表示水尺左偏，β小于零表示水尺右偏。

8.根據權利要求1所述的一種基于計算機視覺的河流水位遠程監測方法，其特征在于，所述步驟S6具體包括：

S601、通過canny邊緣檢測算法獲取水尺圖像上的刻度邊緣與數字邊緣，其中，水尺左半部分，數字區域與“E”區域交替出現，水尺右半部分，白塊區域與區域交替出現；

S602、利用邊緣信息得到水尺右半部分各個白塊以及區域的坐標，篩選出水尺低端第一個完整的區域坐標，第一個完整的區域坐 標左移水尺寬度的一半得到第一個完整數字區域的坐標，截取數字區域圖像到數字分類器匹配，得到該數字圖像所屬數字；

S603、一個完整的區域對應實際長度5厘米，數字刻度的單位為分米，令完整的區域在圖像中的高為h個像素，令第一個完整數字底端與水尺圖像底端距離H個像素，令當前第一個完整數字為N，則當前水位W(單位：厘米)計算公式如下：

9.根據權利要求8所述的一種基于計算機視覺的河流水位遠程監測方法，其特征在于，所述數字分類器是通過提取大量實際數字圖片樣本與非數字圖片樣本的HOG特征，并通過支持向量機SVM分類得到。