[發(fā)明專利]一種基于圖像識(shí)別的水位監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710775228.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107506798B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張凌;陳震;曾偉;邱志聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62;G06T5/00;G06T5/30;G06T5/40;G06T7/90;G01F23/04;G01F23/00
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

1.一種基于圖像識(shí)別的水位監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，按照如下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟S1：通過(guò)設(shè)置于待檢測(cè)水位區(qū)域的攝像裝置，采集用于標(biāo)注待檢測(cè)水位區(qū)域水位的水尺圖片，并上傳至一服務(wù)器；

步驟S2：所述服務(wù)器對(duì)該水尺圖片的大小進(jìn)行歸一化處理，并對(duì)水尺量程以及水尺關(guān)鍵刻度進(jìn)行標(biāo)定；

步驟S3：根據(jù)水尺圖片的特征，所述服務(wù)器采用機(jī)器學(xué)習(xí)SVM模型進(jìn)行訓(xùn)練分類；

步驟S4：通過(guò)所述攝像裝置獲取一當(dāng)前待識(shí)別水尺圖片，上傳至所述服務(wù)器，并通過(guò)所述機(jī)器學(xué)習(xí)SVM模型選擇最優(yōu)算法計(jì)算該當(dāng)前待識(shí)別水尺圖片中當(dāng)前待識(shí)別水位的Y坐標(biāo)；

步驟S5：將該Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為當(dāng)前水位值；

在所述步驟S3中，將所述水尺圖片按HSV顏色空間分割成3個(gè)通道，分別計(jì)算平均亮度值、均方差，并作為圖片特征，采用支持向量機(jī)SVM算法進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)以及訓(xùn)練；把處理后的圖片根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)判別條件進(jìn)行分類，不同類型的圖片采用對(duì)應(yīng)的識(shí)別算法計(jì)算出水位在圖片中的Y坐標(biāo)；

所述根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)判別條件進(jìn)行分類包括：

步驟S31：根據(jù)所述水尺圖片光照亮度，判斷是否達(dá)到一預(yù)設(shè)光照閾值；若達(dá)到，則轉(zhuǎn)至步驟S32，否則，轉(zhuǎn)至步驟S35；

步驟S32：通過(guò)圖片比對(duì)，判斷當(dāng)前待檢測(cè)水位區(qū)域水質(zhì)是否達(dá)到預(yù)設(shè)水質(zhì)，若是，則轉(zhuǎn)至步驟S33，否則，轉(zhuǎn)至步驟S34；

步驟S33：所述攝像裝置采集水尺旁邊區(qū)域且與所述水尺圖片尺寸大小一致的圖像，作為第一圖片，并將所述水尺圖片作為第二圖片；將所述第一圖片以及所述第二圖片分別進(jìn)行伽馬校正；計(jì)算所述第一圖片與所述第二圖片的圖片矩陣的差的絕對(duì)值，并獲取經(jīng)HSV顏色空間分割后的亮度V通道的圖片，作為第三圖片；將所述第三圖片進(jìn)行局部自適應(yīng)閾值化處理、形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算以及膨脹運(yùn)算，并通過(guò)輪廓查找運(yùn)算獲取所述水尺圖片中水尺區(qū)域，并計(jì)算出水位的Y坐標(biāo)；

步驟S34：計(jì)算所述水尺圖片光照的平均亮度，若平均亮度大于90，則轉(zhuǎn)至所述步驟S33進(jìn)行處理；否則，對(duì)所述水尺圖片進(jìn)行HSV顏色分割，取亮度V通道的圖片，對(duì)該圖片進(jìn)行中值模糊、直方圖均衡化處理、局部自適應(yīng)閾值化處理、形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算以及膨脹運(yùn)算，并通過(guò)輪廓查找方法獲取所述水尺圖片中水尺區(qū)域，并計(jì)算出水位的Y坐標(biāo)；

步驟S35：判斷所述水尺圖像中的水尺是否設(shè)置有反光膜，且所述攝像裝置具備紅外補(bǔ)光，若是，則對(duì)所述水尺圖片進(jìn)行HSV顏色分割，取亮度V通道圖片，對(duì)該圖片進(jìn)行局部自適應(yīng)閾值化處理、形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算處理、腐蝕運(yùn)算處理以及膨脹運(yùn)算處理，并通過(guò)輪廓查找運(yùn)算獲取所述水尺圖片中水尺區(qū)域，并計(jì)算出水位的Y坐標(biāo)；否則，對(duì)所述水尺圖片進(jìn)行HSV顏色分割，取亮度V通道圖片，對(duì)該圖片進(jìn)行中值模糊處理、直方圖均衡化處理、局部自適應(yīng)閾值化處理、形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算處理、開(kāi)運(yùn)算處理以及膨脹運(yùn)算處理，并通過(guò)輪廓查找方法獲取所述水尺圖片中水尺區(qū)域，并計(jì)算出水位的Y坐標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像識(shí)別的水位監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在所述步驟S1中，所述攝像裝置采用一網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)對(duì)水尺圖片在預(yù)定時(shí)刻進(jìn)行采集，并傳到所述服務(wù)器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像識(shí)別的水位監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在所述水尺關(guān)鍵刻度進(jìn)行標(biāo)定采用在水尺每1/3的位置進(jìn)行標(biāo)定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像識(shí)別的水位監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在所述步驟S4中，分別提取所述當(dāng)前待識(shí)別水尺圖片的HSV顏色空間3個(gè)通道的平均亮度值、均方差作為圖片特征，通過(guò)所述機(jī)器學(xué)習(xí)SVM模型選擇最優(yōu)算法運(yùn)算，獲取水位在所述當(dāng)前待識(shí)別水尺圖片中當(dāng)前待識(shí)別水位的Y坐標(biāo)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像識(shí)別的水位監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在所述步驟S5中，記所述水尺量程為L(zhǎng)；所述當(dāng)前待識(shí)別水位坐標(biāo)為Y；水尺標(biāo)定0、L/3、 2L/3、3L/3的Y坐標(biāo)分別為P1、P2、P3、P4，且通過(guò)水尺標(biāo)定，沿水尺從下至上形成三段水位；

若所述當(dāng)前待識(shí)別水位Y坐標(biāo)位于第一段水位，則第一段水位值：V1 = (P1-Y)*(L/3)/(P1-P2)；

若所述當(dāng)前待識(shí)別水位Y坐標(biāo)位于第二段水位，則第二段水位值：V2 = L/3 + (P2-Y)*(L/3)/(P2-P3)；

若所述當(dāng)前待識(shí)別水位Y坐標(biāo)位于第三段水位，則第三段水位值：V3 = L*2/3 + (P3-Y)*(L/3)/(P3-P4)。