[發明專利]一種基于圖像識別的靜力水準儀自動測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 201811399253.5
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109489628A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 丁勇;甘鵬飛;李小梅
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01C5/04
• 分類號: G01C5/04
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 張學彪

本發明公開了一種基于圖像識別的靜力水準儀自動測量裝置，包括靜力水準儀，其特征在于：靜力水準儀包括兩個通過連通管連通的液位罐，每個液位罐均裝有連通液和浮球，浮球漂浮在連通液上；每個液位罐上方設置有工業相機，每個液位罐的下方均設有光源；本發明還公開一種使用基于圖像識別的靜力水準儀自動測量裝置的測量方法，包括設置裝置、收集數據、預處理圖像和計算圖像相關信息四個步驟。本發明采用工業相機進行測量數據的采集，通過拍攝靜力水準儀液面浮球的圖像，并通過分析圖像中浮球的尺寸大小得到浮球與相機鏡頭的距離，實現對靜力水準儀的自動化測量，實用且減少了人力資源的投入，提高了測量的精度。

技術領域

本發明主要涉及測量儀器領域，具體涉及一種基于圖像識別的靜力水準儀自動測量裝置及測量方法。

背景技術

靜力水準系統是測量兩點間或多點間相對高程變化的精密儀器，主要用于大型儲罐、大壩、核電站、高層建筑、基坑、隧道、橋梁、地鐵等垂直位移和傾斜的監測，靜力水準儀在測量高差上具有測量精度高、穩定性強、不受低溫的影響等優點，其通過液位的變化來測量高差，傳統的靜力水準測量采用人工的讀數方式，由于人為因素導致的誤差會影響數據的準確性，同時也無法做到及時的數據采集。

隨著網絡信息技術的發展，已經開始采用一體化模塊化自動測量單元采集數據，通過有線或無線通訊與計算機連接，從而實現自動化觀測。現如今，隨著通過信息技術實現自動化的數據采集功能在靜力水準測量技術上得到了很大的發展，市場上出現了很多種靜力水準測量設備，其大多采用電子傳感器進行數據采集和傳輸，其成本較為昂貴。而靜力水準儀的設計需要盡可能的減少人力資源的投入，提高測量的精度以及實現自動化的數據采集分析。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種基于圖像識別的靜力水準儀自動測量裝置及測量方法。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：一種基于圖像識別的靜力水準儀自動測量裝置，包括靜力水準儀，其特征在于：所述靜力水準儀包括兩個通過連通管連通的液位罐，所述連通管位于對應的液位罐靠近底部位置，每個所述液位罐均裝有連通液和浮球，所述浮球漂浮在連通液上；所述液位罐為封閉結構，且其上、下端面均透明；每個所述液位罐上方設置有工業相機，所述工業相機的鏡頭垂直向下正對著液位罐的軸向中心；每個所述液位罐的下方均設有光源，所述光源對準所述液位罐。

作為優選，所述工業相機通過固定夾固定在所述液位罐上方，所述固定夾的下端固定在所述液位罐頂部的外表面上，所述固定夾內部為中空結構，其頂部的內表面固定安裝所述工業相機。

作為優選，所述連通管選用軟管。

作為優選，每個所述液位罐的底部設有圓孔，在該圓孔中安裝所述連通管。

作為優選，所述工業相機上連接usb傳輸線的一端接口，所述usb傳輸線的另一端接口連接電腦。

本發明還提供一種使用上述的基于圖像識別的靜力水準儀自動測量裝置的測量方法，包括以下步驟：

步驟1：設置裝置：將裝置安裝好后，置于測量點上；

步驟2：收集數據：打開光源的開關，控制工業相機拍攝浮在連通液上的浮球的圖像，將得到的圖像數據通過有線或無線的方式傳輸到電腦上；

步驟3：預處理圖像：通過對得到的圖像進行二值化、濾波處理以及膨脹腐蝕處理，得到最終的目標圖像；

步驟4：計算圖像相關信息：通過MATLAB的圓形最小二乘法擬合篩選獲取目標圖像中的浮球的面積大小，通過像素點將浮球在圖像中所占的面積大小進行量化，根據浮球在圖像中所占的像素點數量得到圖像中浮球到工業相機鏡頭的距離，以此獲得靜力水準儀中液面所在的刻度值。

作為優選，所述步驟1中，在所述工業相機上連接usb傳輸線的一端接口，另一端接口連接電腦。