[发明专利]基于图像分析测量液位的静力水准仪及测量方法

权利要求书

1.基于图像分析测量液位的静力水准仪，其特征在于：包括暗箱（1）、水泵机箱（7）、水箱（9）、连通管（6）和托架，所述暗箱（1）有两个以上,暗箱（1）里设有量筒（2）、漫射光屏（3）和摄像机（5），暗箱（1）为透气不透光的箱体，所述量筒（2）在靠近暗箱（1）的一侧内壁放置，所述量筒（2）和其邻近的内壁之间竖直放置漫射光屏（3），所述摄像机（5）安装在漫射光屏(3)对面的内壁，所述托架托起连通管（6），所述连通管（6）串联水泵机箱（7）与暗箱（1）里量筒的液体（8），所述水泵机箱（7）通过管道与水箱（9）连接，摄像机（5）采集的图像上传计算机处理，提取灰度值，确定量筒内的水上面积和水下面积的比值，获取液体的变化信息，测得量筒（2）内两点或多点间的相对沉降数据。

2.根据权利要求1所述基于图像分析测量液位的静力水准仪，其特征在于：所述水泵机箱（7）的最低液位点低于量筒（2）内的最低液位点，水泵机箱（7）定期从水箱（9）中更换纯净液体（8），保持液体（8）的流动性，保持暗箱（1）内量筒中（2）液体（8）的温度不变。

3.根据权利要求1所述基于图像分析测量液位的静力水准仪，其特征在于：所述量筒（2）为带有刻度的透明圆柱筒，量筒（2）内盛有液体（8），每个暗箱（1）内的量筒（2），通过连通管（6）在暗箱（1）底部相互串联。

4.根据权利要求3所述基于图像分析测量液位的静力水准仪，其特征在于：所述液体(8)为石蕊试剂。

5.根据权利要求1所述基于图像分析测量液位的静力水准仪，其特征在于：所述摄像机（5）镜头的中心轴线略低于量筒（2）内液面，保证液面升降距离在摄像机（5）的拍摄范围内。

6.根据权利要求1所述基于图像分析测量液位的静力水准仪，其特征在于：所述暗箱（1）外壁设有大量程滑片（4），所述大量程滑片（4）采用螺栓固定在暗箱外壁（1）, 大量程滑片（4）设有刻度尺,通过调节大量程滑片(4)调整刻度尺的伸缩,测量距离。

7.基于图像分析测量液位的静力水准仪的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：安放设备：将安装好的静力水准仪装置，放置在检测点上；

步骤2：采集图像：开启摄像机，拍摄记录量筒内液位的变化，待液面稳定将图像传送至计算机；

步骤3：图像预处理：对图像提取灰度值；

步骤4：计算图像相关信息：通过MATLAB的最小二乘法拟合筛选获取目标图像中的深色液体的面积大小，以及液面上方空白量筒面积大小，通过像素点将深色液体的面积，以及液面上方空白量筒面积在图像中所占的面积大小进行量化，根据深色液体的面积，以及液面上方空白量筒面积在图像中所占的像素点数量得到图像中深色液体的面积数值，以及液面上方空白量筒面积数值，通过两者的比值，以此获得静力水准仪中液面所在的刻度值。