[發(fā)明專利]基于SURF特征提取和顏色分割的液位計(jì)圖像識(shí)別方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011313247.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN112561991A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘偉;李紅葉;焦榮;李飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/73
• 分類號(hào): G06T7/73;G06T7/12;G06T7/90
• 代理公司: 西安鼎邁知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61263
• 代理人: 李振瑞

本發(fā)明公開了一種基于SURF特征提取和顏色分割的液位計(jì)圖像自動(dòng)識(shí)別方法，屬于計(jì)算機(jī)視覺儀表智能檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明可以有效解決液位計(jì)刻度模糊，危爆環(huán)境中液位計(jì)無(wú)法自動(dòng)識(shí)別需要人工參與的問題。利用圖像模板，結(jié)合SURF特征提取匹配技術(shù)，從目標(biāo)圖像中搜索出液位計(jì)圖像，有針對(duì)性的進(jìn)行處理，避免處理復(fù)雜圖像。緊接著采用顏色分割技術(shù)，將液柱與玻璃管容器分離，利用波形整形和差分法尋找拐點(diǎn)，定位液柱液面位置，結(jié)合圖像中液位計(jì)的高度，進(jìn)而得到液位計(jì)的圖像識(shí)別結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及計(jì)算機(jī)視覺儀表智能檢測(cè)，具體為基于SURF特征提取和顏色分割的液位計(jì)圖像識(shí)別方法。

背景技術(shù)

液位計(jì)是一種傳統(tǒng)的計(jì)量?jī)x器，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維護(hù)方便、耐腐蝕、不受電磁場(chǎng)干擾、可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前仍廣泛應(yīng)用于石油石化、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和居民生活等諸多領(lǐng)域。

根據(jù)液位計(jì)的檢定規(guī)程，需要定期對(duì)其進(jìn)行抄表讀數(shù)或準(zhǔn)確度檢定。通常，在對(duì)其進(jìn)行檢定的過(guò)程中，需要人工參與讀數(shù)。由于人眼的視覺誤差和視覺疲勞，人眼只能粗略估計(jì)液位的位置，不能準(zhǔn)確讀取儀表的示數(shù)，這直接影響了檢定的準(zhǔn)確程度。人工讀數(shù)速度較慢，無(wú)形中增加了檢定人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和檢定周期，降低了工作效率。另外也容易造成讀數(shù)精度低，可靠性差，重復(fù)性差等問題的出現(xiàn)。由于操作員的責(zé)任心、技術(shù)水平等原因，不能保證不出現(xiàn)疏忽或錯(cuò)誤。

因此，如何實(shí)現(xiàn)液位計(jì)的自動(dòng)讀數(shù)，并且提高檢定效率和精準(zhǔn)度，即成為急需解決的問題。隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，將圖像處理應(yīng)用于儀表讀數(shù)的自動(dòng)識(shí)別越來(lái)越多地受到了人們的關(guān)注。特別是危爆環(huán)境中液位計(jì)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，本發(fā)明提供基于SURF特征提取和顏色分割的液位計(jì)圖像識(shí)別方法，通過(guò)對(duì)攝像頭采集到的液位計(jì)圖片進(jìn)行圖像處理，主要涉及SURF特征提取匹配、顏色分割、波形整形和差分法尋找拐點(diǎn)等技術(shù)，旨在解決液位計(jì)刻度模糊、數(shù)字不清問題，提高液位計(jì)檢定效率和精準(zhǔn)度，尤其在危爆環(huán)境中可避免人工參與，實(shí)現(xiàn)對(duì)液位計(jì)液柱液面位置的自動(dòng)識(shí)別和讀數(shù)，能有效的解決背景技術(shù)提出的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

基于SURF特征提取和顏色分割的液位計(jì)圖像識(shí)別方法，包括以下步驟：

步驟S1，對(duì)參考模板圖像M(x,y,:)和場(chǎng)景圖像S(x,y,:)進(jìn)行SURF特征提取與匹配，并從場(chǎng)景圖像S(x,y,:)中裁剪獲取與參考模板圖像M(x,y,:)相似度高的感興趣區(qū)域圖像R_oi(x,y,:)；

步驟S2，對(duì)所述感興趣區(qū)域圖像R_oi(x,y,:)采用顏色分割的方式進(jìn)行顏色分割，分離出液位計(jì)的液體部分圖像和玻璃容器部分圖像；

步驟S3，分別對(duì)所述液體部分圖像、玻璃容器部分圖像中的藍(lán)色分量進(jìn)行中值濾波、波形整形和差分變換，計(jì)算出液位計(jì)的液柱液位長(zhǎng)度和玻璃容器長(zhǎng)度；

步驟S4，根據(jù)所述液柱液位長(zhǎng)度和玻璃容器長(zhǎng)度，計(jì)算出液位計(jì)最終度量結(jié)果。

進(jìn)一步地，在步驟S1中，將參考模板圖像M(x,y,:)和場(chǎng)景圖像S(x,y,:)分別進(jìn)行灰色轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的圖像分別為圖像M₁(x,y)和圖像S₁(x,y)，再采用SURF算法對(duì)所述圖像M₁(x,y)和圖像S₁(x,y)進(jìn)行特證提取與匹配，并從圖像S₁(x,y)中獲取感興趣區(qū)域圖像R_oi(x,y,:)；

在步驟S2中，將感興趣區(qū)域圖像R_oi(x,y,:)從RGB空間轉(zhuǎn)化到HSV色彩空間后再進(jìn)行顏色分割，液體部分圖像賦值到白色圖像空間W_hsv(x,y,:)，玻璃容器部分圖像賦值到黑色空間B_hsv(x,y,:)；