[发明专利]一种利用模板匹配精确识别液位的方法

说明书

本发明公开了一种利用模板匹配精确识别液位的方法，它包括：步骤1、拍摄标准液位计图像并建立液位计标准模板；步骤2、拍摄一张含有液位计的图像，采用主成分分析的方法，得出液位计最佳投影灰度图；步骤3、将液位计标准模板与液位计最佳投影灰度图匹配；步骤4、提取匹配后的液位计图像；步骤5、识别出匹配后的液位计图像的刻度位置，同时读出液位计刻度的最高点和最低点，并利用比例关系确定刻度读数；解决了在变电站内的液位检测上，传统测量方法不能满足精度和速度等技术问题。

技术领域

本发明属于液位识别技术，尤其涉及一种利用模板匹配精确识别液位的方法。

背景技术

液位检测涉及到科研，生活，工业生产等各个领域。根据使用环境和性能要求不同各种液位测量装置具有不同的特性，有些应用场合对液位测量方法和装置的测量精度有很高的要求，有些场合则要求具有一定的恶劣环境下持续工作的能力。

现有技术在液位监测方面采用的技术和产品有很多，按其采用的测量技术及使用方法分类传统的液位传感器已多达十余种。近年来国内外有很多科研单位还在研发更新的液位监测技术。归纳起来主要有以下几种：差压式液位测量、浮体式液位测量、声波液位测量、电容式液位测量、核辐射式液位测量、直流电极式液位测量、光纤液位测量、感应式数字水位测量。以上的几种液位测量方法各有其优缺点和特定的应用范围。在有些特殊的应用场合如变电站内，要求测量精度高，测量速度快等，而传统的液位检测方法均不能达到要求。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供一种利用模板匹配精确识别液位的方法，以解决在变电站内的液位检测上，传统测量方法不能满足精度和速度等技术问题。

本发明技术方案：

一种利用模板匹配精确识别液位的方法，它包括：

步骤1、拍摄标准液位计图像并建立液位计标准模板；

步骤2、拍摄一张含有液位计的图像，采用主成分分析的方法，得出液位计最佳投影灰度图；

步骤3、将液位计标准模板与液位计最佳投影灰度图匹配；

步骤4、提取匹配后的液位计图像；

步骤5、识别出匹配后的液位计图像的刻度位置，同时读出液位计刻度的最高点和最低点，并利用比例关系确定刻度读数。

步骤1所述建立液位计标准模板的方法为：将标准液位计图像经过灰度处理得到液位计标准模板。

步骤2所述主成分分析的方法包括：

建立原始数据n*p维矩阵X_ij

对其进行标准化处理，根据如下关系式求解相关系数r_ij

求其相关系数矩阵R＝(r_ij)_p*p；

再求得R的特征根λ_i及特征向量e_i；

计算出累计贡献率

选取累计贡献率达85％‐95％的特征值λ₁,λ₂...λ_m所对应的第1，第2...第m(m≤p)个主成分构成矩阵a投影作为液位计最佳投影灰度图

步骤3所述的将液位计标准模板与液位计最佳投影灰度图匹配的方法为：建立一个模板匹配函数f，将液位计标准模板与液位计最佳投影灰度图进行一一匹配，当模板匹配函数f最小时，则该时的匹配结果即为匹配后的液位计图像，具体为：