[发明专利]基于位置记录的夜间红外反光水尺检测方法

权利要求书

1.基于位置记录的夜间红外反光水尺检测方法，用于机器视觉在夜间识别水尺的水位值，其特征在于：所述方法采用拍摄设备的红外摄像头对具有红外反光表面的水尺进行拍摄，并以神经网络进行水位值识读，包括以下步骤；

步骤A1、设定摄像头的复位点，并在光线明亮环境下使用摄像头在复位点位置对水尺拍摄以获取用于配准的模板图像；所述模板图像用于检测方法中站点的水尺刻度信息设置；

步骤A2、在进入夜间前，使用摄像头在复位点位置对水尺拍摄以获取用于配准的目标图像，以先前获取的模板图像为参照，对目标图像进行亮度、白平衡、对比度的调整，然后以调整后的目标图像进行配准计算，获取复位点所拍摄图像的位置偏差值，形成配准结果；

步骤A3、在水尺检测作业中，使用摄像头在复位点位置拍摄夜间的水尺图像，根据配准结果对所拍摄的图像进行偏移修正，并以偏移修正后的图像进行预处理，得到夜间水尺图像ROI区域；

步骤A4、把预处理后的夜间水尺图像ROI区域输入神经网络，神经网络对夜间水尺图像ROI区域进行识读，获得包含水尺的所有反光区域的语义分割结果；

步骤A5、以拍摄设备在白天时对水尺刻度的识别位置记录对步骤A4中的语义分割结果进行筛选修正以判断夜间水尺图像中是否存在水尺，并排除出现于图像内的非水尺区域的识别结果；

步骤A6、对筛选修正后的水尺的语义分割结果进行刻度计算以获得图像中的水位数据；

在步骤A2中，使用摄像头在复位点拍摄的，进入黑夜前的最后一张彩色图片，作为进行图像配准的目标图像；再对模板图像和目标图像进行亮度、白平衡和对比度调整，然后再利用处理后的图像进行配准作业；

所述步骤A2基于的环境时间，为白天的最后时刻的时间，以保证进行配准的时刻与夜间进行识别的时刻的时间差不超过十二小时；

在步骤A3和步骤A4中，图像预处理即针对获取的夜间水尺图像，进行亮度，白平衡、对比度的调整，并截取图像中的ROI区域形成检测图片，再将检测图片调整为神经网络所需的输入规格，检测时，把符合输入规格的检测图片输入神经网络中，由神经网络进行识读以进一步确定图像内的刻度计算目标；

在步骤A5中，以神经网络白天时对水尺的识别位置及水尺所在方向上的直线延伸区域为夜间识别位置区域，在对夜间图片识读所得的语义分割结果进行筛选修正时，把位于夜间识别位置区域以外的语义分割结果排除；

在步骤A6中的刻度计算前，在神经网络已经对夜间水尺图片的反光部分进行语义分割的情况下，通过计算识别并删除语义分割结果中水尺位置记录外的反光区域，形成侯选区域；当侯选区域内存在多个水尺目标时，再根据水尺目标的大小及位置关系进行筛选以确定计算目标；如果无法确定计算目标则返回水尺丢失警报，如果可确定计算目标则进入刻度计算阶段；

在刻度计算时，神经网络根据计算目标内水尺刻度的语义分割结果，确定水位在事先定义好的刻度线标识的哪个位置；并根据事先计算得到的水尺刻度线标识与水尺刻度线的对应关系，计算出检测图片内水尺每个厘米刻度所在的像素值高度，再通过对比检测图片中水尺刻度的像素值高度与水位的像素值高度，来计算获得检测图片中的水位。

2.根据权利要求1所述的基于位置记录的夜间红外反光水尺检测方法，其特征在于：所述以神经网络进行水位值识读，为神经网络对水尺图像进行水尺语义分割，所述水尺语义分割的结果可使用预设的站点刻度信息计算水尺刻度，在步骤A1中，对模板图像进行亮度、白平衡、对比度的调整，所述模板图像为白天图像；配准时使用该模板图像来设置与该图像对应的站点刻度信息；所述站点刻度信息包括图像ROI区域（即图像的感兴趣区域）、水尺高程、三条的刻度线标识及与这些刻度线标识对应的水尺读数。

3.根据权利要求1所述的基于位置记录的夜间红外反光水尺检测方法，其特征在于：所述配准作业采用基于sift与flann的图像配准技术，在配准时，以处理后的目标图像叠加至处理后的模板图像处，来获取水尺检测作业时摄像头在复位点所拍摄图像的偏差值。

4.根据权利要求1所述的基于位置记录的夜间红外反光水尺检测方法，其特征在于：所述红外摄像头拍摄的图像是黑白图像，且所述红外摄像头在拍摄过程对画面中的物体自动补光，使物体的反光面可在红外摄像头所拍摄的图像内呈反光效果。