[发明专利]一种造波机运行状态的视频监测装置及方法

权利要求书

1.一种造波机运行状态的视频监测方法，该视频监测方法所用的视频监测装置包括计算机、带有定焦镜头的摄像机、带云台的三角支架、多个圆形红色LED灯以及驱动控制电路板；摄像机固定在三角支架上，布置在实验水池的外侧，其光轴与造波板的运动方向互成一定的角度，并通过传输导线与计算机相连；在可视区内的每块造波板上布置一个圆形红色LED灯，并将每个LED灯连接到驱动控制电路板上；LED灯的驱动控制电路板通过RS232接口与计算机相连；每块造波板即为一个标志点，在造波机运行状态监测时，首先对摄像机采集的图像进行标志点检测，并计算中心位置；然后在动态的视频中追踪每个标志点的位置，并根据标志点的运动状态来评估每块造波板的运行情况；

视频监测方法，其特征在于，步骤如下：

步骤A：在造波板上安装好圆形红色LED灯后，对摄像机的拍摄位置进行布置，使得造波板的运动与摄像机的光轴形成一定的角度；再调整镜头的物距与光圈，使得现场成像清晰；

步骤B：首次运行时需要进行系统定标，计算机控制驱动控制电路板点亮所有的圆形红色LED灯，同时控制造波板回到初始位置；摄像机采集现场一帧图像，通过图像二值化的方法提取造波板初始化状态时所有发光标志点的坐标P_a，并按照由近及远的顺序对标志点进行编号；之后，计算机控制造波板运动到最大行程处，拍摄现场图像，并提取所有标志点的坐标P_b；与此同时，将此次识别的标志点的位置与标识点编号相对应；每个编号下记录的两个坐标位置形成一个线段P_aP_bⁱ,i＝1,2,3...N，其中N为标识点的数量；由于每块造波板的运动将限制在线段上，所以称P_aP_bⁱ为行程线段；另外，由初始位置的点集P_a形成直线l_a，而由终止位置点集P_b形成直线l_b；将l_a与l_b之间的区域设置为分析区域W_ROI；接下来，使用透视变换P′＝M_3×3P对图像中标识点的坐标进行校正，使得由P′所组成的两条直线平行l_a′//l_b′，即新的行程线段彼此相等P_a′P_b′¹＝P_a′P_b′²＝...＝P_a′P_b′^N，与此同时记录透视变换矩阵M_3×3；P为l_a与l_b上的标识点坐标的集合，P′为校正后点的坐标集合，M_3×3为透视变换矩阵；设定二维坐标平面，其x轴与l_a′重合，y轴与P_a′P_b′ⁱ重合；当完成这些操作后，计算机控制驱动控制电路板关闭所有的标识灯，进入分析等待状态；

步骤C：启动造波程序的同时，点亮所有的圆形红色LED灯；设置摄像机进入等间隔连续采集模式；

步骤D：对当前图像进行二值化分析，并在W_ROI区域内进行标识点的位置提取，同时利用透视变换矩阵M_3×3对标识点的位置进行修改；

步骤E：将当前标识点的位置与前一时刻的位置进行对比，若没有发生位置改变则对该编号的标识点进行首次记录；沿y轴向将当前时刻每个标识点的位置与近邻的标识点位置进行对比，计算之间的位置差异，若近邻位置差异大于设定阈值T，则对该编号的标识点进行二次记录；

步骤F：若某标识点被连续记录两次，则该编号的造波板出现故障，而与之依次邻接的仅进行第一次记录的编号下的造波板同样认定出现故障；

步骤G：当有故障发生时，计算机显示报警，同时关闭造波程序，此时控制驱动控制电路板关闭除有故障发生造波板所有标识灯；若没有故障发生，则反复运行步骤D-F，直到造波实验完毕，关掉所有标识灯，监测程序停止运行。