[發明專利]一種基于目標檢測的水尺水位識別方法

在審

• 申請號: 202310242498.1
• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116309780A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 金世俊;仇宇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T5/00;G06T5/20;G06T7/13;G06T5/30;G06T7/70;G06V30/14;G06V30/146;G06V30/19
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 薛雨妍

1.一種基于目標檢測的水尺水位識別方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1：利用目標檢測得到的水尺區域圖像，先進行中值濾波，再進行均值遷移雙邊濾波，去除噪聲并保留邊緣特征；

步驟2：對處理過的圖像使用canny算子檢測邊緣，從邊緣圖像中檢測直線，計算直線的平均角度，使用平均角度旋轉圖像，進行圖像的校正；

步驟3：對圖像進行二值化操作，先采用面積形態學閉運算，對遮擋的部分二值化圖像進行修復，再使用開運算對邊緣干擾進行去除，并將其水平投影，通過連續閾值判定找出水位線的位置；

步驟4：采用目標檢測算法對水尺上的數字進行定位，并訓練數字識別模型識別數字數值；

步驟5：利用ROI操作，將數字以外的圖像像素置為255，再將圖像反轉；水平投影找出數字的位置，計算高度；

步驟6：結合數字位置與水位線位置，運用設計的計算方法計算出水位值。

2.根據權利要求1數艘的一種基于目標檢測的水尺水位識別方法，其特征在于，在所述步驟1中，對原圖像進行目標檢測找出水尺的目標區域，先利用中值濾波進行椒鹽噪聲的方法的具體步驟如下：

步驟1.1：選用中值濾波對圖像進行平滑濾波，中值濾波的計算公式為公式(1)：

其中I_in(x,y)和I_out(x,y)分別表示輸入圖像和輸出圖像在(x,y)處的像素值，n是濾波器的大小，通常是一個奇數，表示向下取整的n/2；median表示中值運算，即對給定的一組數值，取其中間的值作為結果；中值濾波器將在每個像素周圍的n×n的鄰域中選擇像素，并將其作為輸出像素值；

步驟1.2：再進行均值遷移雙邊濾波保留邊緣細節特征并去噪，對于每個像素點，找到其在新的特征空間中最鄰近的像素點，并將它們的像素值作為濾波器的輸出值。均值遷移雙邊濾波的公式為公式(2)：

其中，I_out(x,y)是輸出圖像中像素(x,y)的值，S_x,y是以(x,y)為中心的滑動窗口，I(x′,y′)是窗口中像素(x′,y′)的值，p＝(x′,y′)表示像素(x′,y′)的位置，||p-p′||表示像素(x′,y′)和像素(x,y)之間的歐氏距離，w(||p-p′||)和w(||I(x′,y′)-I(x,y)||)分別是位置權重和像素權重，用來衡量像素點之間的相似性；這兩個權重因子在距離較近且像素值相似的情況下較大，在距離較遠或像素值差異較大時較小，因此可以保留邊緣信息，減小平滑效果。

3.根據權利要求1數艘的一種基于目標檢測的水尺水位識別方法，其特征在于，在所述步驟2中，對處理過的圖像使用canny算子檢測邊緣，并進行傾斜校正的步驟如下：

步驟2.1：canny算子檢測邊緣，canny算子的計算公式為公式(3)：

其中，E(x,y)表示圖像中像素(x,y)的梯度幅值，G_x(x,y)和G_y(x,y)分別表示x和y方向的梯度值；θ(x,y)表示圖像中像素(x,y)的梯度方向；

步驟2.2：利用Hough變換從邊緣圖像中檢測直線，計算直線的平均角度，使用平均角度旋轉圖像，進行圖像的校正，旋轉公式如公式(4)：

x,y是原圖像上的像素位置坐標，x^′，y^′是校正之后的圖像的像素位置坐標，θ為計算得到的平均角度。