[发明专利]基于机器视觉技术的水位测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉技术的水位测量装置，适用于矿井水位测量。

背景技术

明渠作为井下重要排水设施，其流量变化对于水害监控有着重要意义。为了减少矿井水害事故发生的几率,使工作人员掌握大量的实时明渠流量的数据，研发和设计高精度、高质量的矿井水位测量装置尤为重要。

然而，我国在矿用水位测量装置的研究方面明显不足。常见的水位测量仪器是基于超声波测距原理得到水位值，此种水位测量仪器需要外接电源，安装成本较高；并且此种方法只能得到水位值，而无法观测到现场的水位情况，要想观察明渠当前的水位状况，则需要人工井下观测，不仅费时费力，还在一定程度上给工作人员带来了危险。鉴于矿井水位测量装置的重要意义和国内相关研究明显不足的现状，迫切需要提出一种新的矿用水位测量装置。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于机器视觉技术的水位测量装置，该测量装置能够提供水位信息和现场图像信息，利于提高测量的准确性和可视性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于机器视觉技术的水位测量装置，包括：

照射光源，用于照射位于明渠上某个固定点处且漂浮在水面上的待测目标，照射光源位于所述待测目标的上方，其镜头对准待测目标；

图像采集模块，用于获取待测目标的图像并对该图像进行A/D转换，然后将得到数字图像信息发送给图像处理和分析模块；

图像处理和分析模块，接收到图像采集模块发送的数字图像信息后进行分析和处理，然后提取目标信息并将该目标信息发送给计算机；

计算机接收到目标信息后，通过输出和显示模块输出水位数据和现场水位的图像信息。

进一步，在明渠上安装一个矩形堰槽，矩形堰槽顺水流方向设置，待测目标通过绳索连接到明渠上游的中间位置，待测目标漂浮在矩形堰槽中间的水面上。

进一步，在待测目标上方设有横跨在矩形堰槽上的固定支架，照射光源和图像采集模块安装在固定支架上。

进一步，所述待测目标具有单一色彩，待测目标的上表面上设有图标，该图标的边界具有不同于待测目标的色彩。

进一步，照射光源采用LED光源。

进一步，图像采集模块采用CCD摄像头，CCD摄像头的镜头位于待测目标的正上方。

进一步，上述分析和处理过程包括对图像进行预处理和对图像进行图像分割、边缘检测和图像识别处理。

进一步，上述预处理过程包括图像的灰度化、图像的几何校正、图像滤波和图像增强。

进一步，图像处理和分析模块与计算机之间通过RS485通信接口进行数据传输。

本发明具有如下优点：

本发明在明渠的某个固定点处放置一个待测目标，待测目标漂浮在水面上，在照明光源的辅助下通过图像采集模块获取待测目标的图像信息，然后通过各种运算对图像进行处理和分析，提取目标信息，计算机接收到目标信息后，通过输出和显示模块输出水位数据和现场水位的图像信息，既可以满足水位测量高精度的要求，又可以在计算机上观察到现场的水位图像。本发明能够完成远距离观测水位状况，为矿井工作人员带来很大方便。

附图说明

图1为本发明实施例中基于机器视觉技术的水位测量装置的组成框图；

图2为本发明实施例中基于机器视觉技术的水位测量装置的结构示意图；

图3为本发明中光学测量方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

结合图1至图3所示，基于机器视觉技术的水位测量装置，包括照射光源、图像采集模块、图像处理和分析模块、计算机、以及输出和显示模块。

待测目标位于明渠的某个固定点处且漂浮在水面上，可以避免淤泥等杂质的影响。具体的，待测目标可以通过如下方式进行固定：

在明渠上安装一个矩形堰槽1，矩形堰槽顺水流方向设置，待测目标2通过绳索3连接到明渠上游的中间位置，待测目标2漂浮在矩形堰槽中间的水面上。绳索3选用钢丝绳。

待测目标2上方设有固定支架4，优选地，该固定支架4为门形状，横跨在矩形堰槽上1上。照射光源5和图像采集模块6安装在固定支架4上。