[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器視覺的水位檢測(cè)方法及河道監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110169933.3
• 申請(qǐng)日: 2021-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN112884731B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘小皓;鐘璞星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 慧目（重慶）科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/80;G06V10/25;G06V10/28;G06V10/44;G06V10/762;G06V30/19;G06K9/62;G01F23/04
• 代理公司: 重慶企進(jìn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50251
• 代理人: 周輝

本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺的水位檢測(cè)方法及河道監(jiān)測(cè)方法，水位檢測(cè)方法包括如下步驟：先獲取如下結(jié)構(gòu)的水尺，包括水尺本體，所述水尺本體上涂設(shè)有水尺線，所述水尺線包括沿豎向涂設(shè)的特征色線，所述特征色線的兩側(cè)具有沿長(zhǎng)度方向依次交錯(cuò)設(shè)置的刻度線塊，所述刻度線塊包括三條間隔設(shè)置特征刻度線，所述特征刻度線與所述特征色線均采用紅色涂設(shè)，相鄰兩條特征刻度線之間涂設(shè)有白色刻度線，使刻度線塊與所述特征色線形成“E”形；其中一側(cè)的刻度線塊之間的區(qū)域涂設(shè)為藍(lán)色色塊，另一側(cè)的刻度線塊之間的區(qū)域涂設(shè)有數(shù)字。本發(fā)明具有無需對(duì)水尺字符進(jìn)行識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水位檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別的涉及一種基于機(jī)器視覺的水位檢測(cè)方法及河道監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

水位是河流湖庫(kù)的基本水文要素之一，由于城市及灌區(qū)供水量、暴雨及洪水流量、徑流泥沙及養(yǎng)分輸移率等信息通常均需要根據(jù)水位測(cè)量值求得，因此連續(xù)可靠的水位監(jiān)測(cè)對(duì)于全面提升防汛抗旱預(yù)警預(yù)報(bào)水平和江河湖泊日常監(jiān)管能力具有重要意義。水尺通過讀數(shù)記錄水位的高度，是一種最直觀和簡(jiǎn)單的測(cè)量工具；然而傳統(tǒng)水尺測(cè)量需要人工定時(shí)觀測(cè)，自動(dòng)化程度低，人員勞動(dòng)強(qiáng)度大。

目前國(guó)內(nèi)許多重要的水位觀測(cè)點(diǎn)均建設(shè)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)并配有標(biāo)準(zhǔn)水尺，為基于視頻圖像的水尺水位檢測(cè)提供了有利條件。圖像法利用圖像傳感器代替人眼獲取水尺圖像，通過圖像處理技術(shù)檢測(cè)水位線對(duì)應(yīng)的讀數(shù)，從而自動(dòng)獲取水位信息。相比現(xiàn)有方法，圖像法在原理上具有非接觸、無溫漂、無轉(zhuǎn)換誤差等優(yōu)點(diǎn)，因此，近年來圖像法水位檢測(cè)在機(jī)器視覺和水利量測(cè)領(lǐng)域已成為新的研究熱點(diǎn)。

中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種基于二進(jìn)制編碼字符水尺和圖像處理的水位識(shí)別方法(公開號(hào)：CN107367310A)，建立二進(jìn)制編碼字符定位和分割模型及二進(jìn)制編碼字符水尺刻度線提取模型，通過模板匹配方法識(shí)別字符，進(jìn)而換算水位值，在圖像分辨率較低，水尺刻度線和字符不清晰的情況下就難以保證檢測(cè)的精度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種無需對(duì)水尺字符進(jìn)行識(shí)別的基于機(jī)器視覺的水位檢測(cè)方法及河道監(jiān)測(cè)方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種基于機(jī)器視覺的水位檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、先獲取如下結(jié)構(gòu)的水尺，包括水尺本體，所述水尺本體上涂設(shè)有水尺線，所述水尺線包括沿豎向涂設(shè)的特征色線，所述特征色線的兩側(cè)具有沿長(zhǎng)度方向依次交錯(cuò)設(shè)置的刻度線塊，所述刻度線塊包括三條間隔設(shè)置特征刻度線，所述特征刻度線與所述特征色線均采用紅色涂設(shè)，相鄰兩條特征刻度線之間涂設(shè)有白色刻度線，使刻度線塊與所述特征色線形成“E”形；其中一側(cè)的刻度線塊之間的區(qū)域涂設(shè)為藍(lán)色色塊，另一側(cè)的刻度線塊之間的區(qū)域涂設(shè)有數(shù)字；

S2、在多種光線條件下，獲取水尺的圖像，并將圖像轉(zhuǎn)換成HSV圖像，統(tǒng)計(jì)水尺圖像中紅色區(qū)域與藍(lán)色區(qū)域的HSV閾值范圍；

S3、水位讀取：將獲取的水尺圖像從BGR通道轉(zhuǎn)化為HSV通道，根據(jù)步驟S2中獲取到的藍(lán)色區(qū)域的HSV閾值范圍計(jì)算出藍(lán)色區(qū)域的二值圖，對(duì)圖片做形態(tài)學(xué)操作；對(duì)藍(lán)色區(qū)域的二值圖求取外接矩形輪廓，得到水尺圖像中藍(lán)色區(qū)域的矩形框集合；獲取藍(lán)色區(qū)域的矩形框集合中每個(gè)矩形框的最大縱坐標(biāo)值和最小縱坐標(biāo)值，根據(jù)水尺上藍(lán)色區(qū)域的實(shí)際縱向尺寸，以水尺上刻度線的頂部為起始點(diǎn)，將矩形框的最大縱坐標(biāo)值和最小縱坐標(biāo)值依次換算成實(shí)際縱向尺寸，即可讀取水位高度。

進(jìn)一步的，在水位讀取前，先對(duì)水尺區(qū)域進(jìn)行提取，提取時(shí)，先將獲取的水尺圖像從BGR通道轉(zhuǎn)化為HSV通道，根據(jù)步驟S2中獲取到的紅色區(qū)域和藍(lán)色區(qū)域的HSV閾值范圍分別計(jì)算出紅色區(qū)域的二值圖和藍(lán)色區(qū)域的二值圖，對(duì)圖片做形態(tài)學(xué)操作；對(duì)紅色區(qū)域的二值圖和藍(lán)色區(qū)域的二值圖分別求取外接矩形輪廓，得到水尺圖像中所有紅色區(qū)域的矩形框集合和藍(lán)色區(qū)域的矩形框集合；將紅色區(qū)域的矩形框集合和藍(lán)色區(qū)域的矩形框集合所在區(qū)域提取為水尺區(qū)域。