[发明专利]一种透明容器内物位机器视觉测量仪的物位高度标定方法

说明书

本发明公开了一种透明容器内物位机器视觉测量仪的物位高度标定方法，包括物位计标定杆、可嵌入式编程的摄像机，其中物位计标定杆上画出的大小均匀的黑白棋盘格，共个内角点，以内角点位置作为标定高度，每个内角点的高度代表物位计的刻度，尽量使得内角点最大高度和实际物位计最大刻度相近，本发明以棋盘格角点位置作为标定杆标定点位置，通过亚像素级的角点检测算法能够快速准确精确计算标定点图像像素坐标，标定速度快，而且具有很高的标定精度。

技术领域

本发明涉及物位高度检测技术领域，具体为一种透明容器内物位机器视觉测量仪的物位高度标定方法。

背景技术

视频液位检测方法是利用图像处理的方式来对液位进行拍照后检测液位像素位置，通过高度标定，获得实际液位高度的方法。其中标定方法包括图像中标定点的像素坐标检测以及高度标定方法，图像中标定点的检测一般是对黑白相间的标定杆检测黑白块的交线，高度标定一般通过找出图像中像素点坐标对应实际液位高度的对应关系。

直线检测一般利用数学形态学方法，标定方法主要有交比不变性原理和基于神经网络的方法，前者是利用小孔成像原理，通过已知液位杆固定高度的任意两点及其对应图像像素点坐标和未知液位高度点在图像像素点的像素位置利用交比不变原理，获得液位高度真实值；后者是利用神经网络算法对多个标定点及其对应像素坐标进行回归运算。

形态学的直线检测检测精度不够高，而且对于液位高度标定，标定的是液位高度，对于液位成像不够直的情况，需要进行另外处理检测的直线和液位像素高度的关系，而本方法提出了棋盘格内交点检测的方法，检测的内角点坐标(纵坐标)代表液位高度，通过对现有棋盘格内角点检测算法进行适当改进，提高检测精度，并且通过拟合的方式进行高度标定，不需要液位计在图像中成像很直亦可。

交比不变性原理的标定方法标定精度不够高，不适合高精度应用场景；神经网络方法需要标定杆大量的标定点样本，且训练神经网络计算较复杂耗时长，不适合进行嵌入式开发，而本发明的标定精度很高，满足绝大部分应用场景的精度要求，且可以通过调整参数和标定样本点的多少来调整参数，本发明不需要太多标定点(20个点可以达到1像素内)，方便实际操作，而且计算复杂度很低，可以快速完成标定，且标定后可根据图像液位位置，计算真实液位高度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透明容器内物位机器视觉测量仪的物位高度标定方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种透明容器内物位机器视觉测量仪的物位高度标定方法,包括物位计标定杆、可嵌入式编程的摄像机，其中物位计标定杆上画出(N+1)×2的大小均匀的黑白棋盘格，共N个内角点，以内角点位置作为标定高度，每个内角点的高度代表物位计的刻度。

优选的，一种透明容器内物位机器视觉测量仪的物位高度标定方法，包括标定杆拍照、图像中的棋盘格内角点检测以及标定杆标定三个步骤，具体标定步骤如下：

A、将标定杆置于物位计位置或足够近，保持物位计和标定杆最低刻度位置一致，物位计和标定杆平行；

B、调整并固定摄像机，并对该标定杆拍照，对拍照后的标定杆图像进行棋盘格内角点检测，检测算法步骤如下：

a、裁剪图像，保留需要标定的标定杆图像，至少保留所有内角点及其邻域的图像，去除其他多余的图像；

c、对裁剪后的图像进行引导滤波预处理；

c、利用改进的SV角点检测算法进行内角点检测，具体方法是对处理后的图像遍历图像中每个像素点x(i,j)，找出满足如下条件的像素点：该点的d邻域，内像素点的像素方差大于某阈值，且该点d邻域不对称度ξ小于某阈值，不对称度公式并且满足自相似度公式为阈值，这里所有参数和阈值可通过人为控制，使得检测到的点都在内角点附近；