[發(fā)明專利]一種基于紅外圖像探測的全天候隧道內(nèi)水位監(jiān)測系統(tǒng)和方法

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• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111609898A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 應(yīng)穎;朱丹;耿明;張浩;殷勤;史明紅;邱紹峰;劉輝;張俊嶺;彭方進(jìn);李成洋;游鵬輝;汪宇亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G01F23/04
• 分類號: G01F23/04;G01F23/00;G01B21/08;G01J5/00
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 周磊

1.一種基于紅外圖像探測的全天候隧道內(nèi)水位監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括水位采集裝置、A/D轉(zhuǎn)換器、嵌入式紅外圖像處理器、信號傳輸器和顯示器，其中，

所述水位采集裝置包括水位信息條裝置和紅外熱像儀，所述水位信息條裝置包括固定套環(huán)裝置和防銹板，所述固定套環(huán)裝置包括支撐桿和輔助支撐環(huán)，所述支撐桿的一端固定在隧道壁上而另一端固定連接所述輔助支撐環(huán)，所述防銹板的下端固定在隧道地面上而上端穿過所述輔助支撐環(huán)，并且該防銹板的其中一個(gè)側(cè)面作為紅外成像采集面；所述紅外熱像儀設(shè)置在隧道內(nèi)，以獲得該防銹板的紅外成像采集面的紅外圖像；

所述紅外熱像儀通過所述A/D轉(zhuǎn)換器與所述嵌入式紅外圖像處理器連接，以用于將紅外熱像儀檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號傳送給所述嵌入式紅外圖像處理器，從而讓所述嵌入式紅外圖像處理器獲得隧道內(nèi)的水位情況；

所述嵌入式紅外圖像處理器通過所述信號傳輸器與所述顯示器連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外圖像探測的全天候隧道內(nèi)水位監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述防銹板的紅外成像采集面涂有輻射率大于0.9的涂料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外圖像探測的全天候隧道內(nèi)水位監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述水位采集裝置的數(shù)量為多個(gè)并且它們在隧道內(nèi)間隔布置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外圖像探測的全天候隧道內(nèi)水位監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號傳輸器為無線信號傳輸器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外圖像探測的全天候隧道內(nèi)水位監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述嵌入式紅外圖像處理器連接的報(bào)警器，以在嵌入式紅外圖像處理器判斷水位超限時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

6.權(quán)利要求1～5中任一所述的全天候隧道內(nèi)水位監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行水位監(jiān)測的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)紅外熱像儀采集防銹板的的紅外成像采集面的紅外圖像；

2)步驟1)采集的紅外圖像通過A/D轉(zhuǎn)換器傳送給嵌入式紅外圖像處理器；

3)嵌入式紅外圖像處理器對紅外圖像進(jìn)行預(yù)處理：采用圖像增強(qiáng)方法去除噪聲；

4)針對預(yù)處理后的紅外圖像，利用直方圖法及基于邊緣特征進(jìn)行閾值分析、圖像分割和圖像匹配識別處理；

5)針對匹配識別后的紅外圖像，利用相關(guān)匹配跟蹤算法進(jìn)行目標(biāo)跟蹤，以獲得防銹板的圖像，從而獲得防銹板的紅外成像采集面的浸水面積，進(jìn)而獲得包括水位高度在內(nèi)的水位信息；

6)嵌入式紅外圖像處理器將水位信息通過信號傳輸器傳送給顯示器予以顯示。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全天候隧道內(nèi)水位監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行水位監(jiān)測的方法，其特征在于，步驟3)中的圖像增強(qiáng)方法為濾波、灰度校正和圖像銳化處理中一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全天候隧道內(nèi)水位監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行水位監(jiān)測的方法，其特征在于，紅外熱像儀連續(xù)采集紅外圖像后，嵌入式紅外圖像處理器根據(jù)防銹板的紅外成像采集面在不同時(shí)間的浸水面積的變化速率，可獲得水位變化速度的水位信息。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全天候隧道內(nèi)水位監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行水位監(jiān)測的方法，其特征在于，嵌入式紅外圖像處理器判別水位高度是否超出設(shè)定水位限制，若超出則將信號發(fā)至報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。