[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器視覺的河道水位測(cè)量裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111652428.0
• 申請(qǐng)日: 2021-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN114459564A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王繼春;許野平;朱愛紅;田達(dá);徐文鳳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 神思電子技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01F23/04
• 分類號(hào): G01F23/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于機(jī)器視覺的河道水位測(cè)量裝置，包括水位標(biāo)尺（1）、圖像采集模塊和水位測(cè)量算法模塊，其特征在于：

水位標(biāo)尺（1）提供便于安裝和采用機(jī)器視覺識(shí)別的參考標(biāo)志，水位標(biāo)尺（1）包括垂直水位刻度標(biāo)尺（4）、第一區(qū)域色塊（2）和第二區(qū)域色塊（3），其中垂直水位刻度標(biāo)尺（4）位于水位標(biāo)尺（1）的最右側(cè)，緊靠第一區(qū)域色塊（2），第一區(qū)域色塊（2）與第二區(qū)域色塊（3）位于垂直水位刻度標(biāo)尺（4）的左側(cè)，第一區(qū)域色塊（2）與第二區(qū)域色塊（3）的并集是矩形區(qū)域，第一區(qū)域色塊（2）與第二區(qū)域色塊（3）的分界線起始于矩形區(qū)域的左下角，結(jié)束于矩形區(qū)域右上角，第一區(qū)域色塊（2）位于矩形區(qū)域右下方，第二區(qū)域色塊（3）位于矩形區(qū)域左上方，水位標(biāo)尺（1）與水面（5）垂直相交，水位標(biāo)尺（1）底邊位于水面（5）以下或者河道底部；

圖像采集模塊用于采集水位標(biāo)尺（1）所在觀測(cè)區(qū)域的數(shù)字圖像；

水位測(cè)量算法模塊用于對(duì)圖像采集模塊采集的數(shù)字圖像進(jìn)行分割，數(shù)字圖像中的坐標(biāo)標(biāo)定，并依據(jù)第一區(qū)域色塊（2）與水面（5）交界線的長(zhǎng)度、第一區(qū)域色塊（2）與第二區(qū)域色塊（3）的分界線形狀計(jì)算出當(dāng)前的水位高度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的河道水位測(cè)量裝置，其特征在于：水位標(biāo)尺（1）的第一區(qū)域色塊（2）與第二區(qū)域色塊（3）的分界線設(shè)置為單調(diào)遞增的從矩形左下角開始到矩形右上角結(jié)束的函數(shù)曲線；水位測(cè)量算法采用第一區(qū)域色塊（2）與第二區(qū)域色塊（3）的分界線相對(duì)應(yīng)的算法。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺的河道水位測(cè)量裝置，其特征在于：水位標(biāo)尺（1）的第一區(qū)域色塊（2）與第二區(qū)域色塊（3）的分界線采用但不限于直線。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺的河道水位測(cè)量裝置，其特征在于：水位標(biāo)尺（1）的第一區(qū)域色塊（2）與第二區(qū)域色塊（3）的分界線采用正弦曲線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的河道水位測(cè)量裝置，其特征在于：第一區(qū)域色塊（2）與第二區(qū)域色塊（3）的色度差值大于設(shè)定閾值。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的河道水位測(cè)量裝置，其特征在于：水位標(biāo)尺（1）的垂直水位刻度標(biāo)尺（4）用于水位標(biāo)尺（1）的安裝、校準(zhǔn)和人工觀測(cè)使用。

7.一種基于機(jī)器視覺的河道水位測(cè)量方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的河道水位測(cè)量裝置，包括以下步驟：

步驟一：圖像采集模塊采集水位標(biāo)尺（1）所在觀測(cè)區(qū)域的數(shù)字圖像，水位測(cè)量算法模塊根據(jù)圖像顏色對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行圖像分割，標(biāo)定出水位標(biāo)尺（1）上第一區(qū)域色塊（2）與水面（5）交界線的最左側(cè)橫坐標(biāo)和最右側(cè)橫坐標(biāo)；

步驟二：依據(jù)第一區(qū)域色塊（2）與水面（5）交界線的最左側(cè)橫坐標(biāo)和最右側(cè)橫坐標(biāo)，計(jì)算第一區(qū)域色塊（2）與水面（5）交界線的長(zhǎng)度；

步驟三：依據(jù)第一區(qū)域色塊（2）與水面（5）交界線的長(zhǎng)度，計(jì)算出水面（5）距第一區(qū)域色塊（2）最上方的距離；

步驟四：依據(jù)第一區(qū)域色塊（2）和第二區(qū)域色塊（3）的高度、水面（5）距第一區(qū)域色塊（2）最上方的距離、水位標(biāo)尺（1）底邊距離河底的高度，從而計(jì)算出水位高度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于機(jī)器視覺的河道水位測(cè)量方法，其特征在于：第一區(qū)域色塊（2）與水面（5）交界線的長(zhǎng)度L=x₂-x₁，其中x₂是第一區(qū)域色塊（2）與水面（5）交界線的最右側(cè)橫坐標(biāo)，x₁是第一區(qū)域色塊（2）與水面（5）交界線的最左側(cè)橫坐標(biāo)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于機(jī)器視覺的河道水位測(cè)量方法，其特征在于：第一區(qū)域色塊（2）與第二區(qū)域色塊（3）的分界線設(shè)定為直線，假設(shè)第一區(qū)域色塊和第二區(qū)域色塊的矩形寬度為W、高度為H，所觀測(cè)到的第一區(qū)域色塊（2）與水面（5）交界線的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則可以計(jì)算出水面（5）距第一區(qū)域色塊（2）最上方的距離 h = L * H / W。