[发明专利]一种基于图像处理的水位自动识别方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于图像处理的水位自动识别方法及系统，该方法通过预先在目标水尺的边缘绘制标示色，在水位变动下的视频截图、图像预处理、水尺提取、计算水位、显示水位等步骤，通过HSV颜色识别方法以及最小外接矩形法实现了河道水位的自动获取。同时配合图像采集设备、数据传输设备、服务器以及显示终端等辅助设备，实现数据了的水位的自动读取、显示等功能。该系统结构简单，搭建成本低，且准确可靠，更适合大范围推广应用。

技术领域

本发明涉及计算机视觉与图像处理以及水位监测技术领域，更具体的说是涉及一种基于图像处理的水位自动识别方法及系统。

背景技术

目前，水位是河流湖库的基本水文要素之一，连续可靠的水位监测对于水资源调度和防汛抗旱具有重要意义。目前，常用的水位检测方式大致分为两种，一种是通过水尺读数记录水位的高度，另一种是使用自动水位计自动对计算得到水位值，自动水位计主要包括浮子式、压力式、超声波式及雷达式等。但是，传统的水尺测量需要人工定时观测，自动化程度低，人员劳动强度大。而现有的自动水位计大多需要相应的传感器配合测量，传感器布设需深入水体，测量精度容易受到水中杂质和含沙量的影响，测量结果可靠性低，且成本较高。

因此，如何提供一种自动化程度高、测量结果更加可靠且成本低的水位识别方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于图像处理的水位自动识别方法，该方法通过采集水尺的流媒体图像数据，利用色彩识别方法识别水位，从而高效准确的获取水尺水位数据，解决了现有的水位测量方式自动化程度低、测量精度难以保证的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于图像处理的水位自动识别方法，该方法包括：

标示颜色：预先在目标水尺的边缘绘制标示色；

获取图像：获取河道现场实时流媒体图像，对流媒体图像中水位变化帧进行截图；

图像预处理：对截取的图像进行预处理，并转换为HSV格式；

提取水尺：根据HSV颜色识别方法识别预处理后图像中的标示色，得到水尺轮廓，并根据最小外接矩形法提取水尺；

计算水位：用预先测得的水尺总长度与水面以上水尺长度做差，获得水位值；

显示水位：将得到的水尺水位值实时显示在图像的中心位置。

进一步地，计算水位步骤执行后，还包括：

保存水位：连接数据库，保存水位。便于后续查询历史数据。

进一步地，计算水位步骤执行后，还包括：

警戒预警：将实时水位值与设定的警戒水位值进行比较，在实时水位值超出警戒水位值时发出报警信号。

进一步地，图像预处理步骤中，对截取的图像进行预处理，包括裁剪、滤波、缩放以及膨胀处理。进一步地，提取水尺的步骤，具体包括：

寻找预处理后图像的边缘，计算面积最大的点集，使用HSV颜色识别方法根据颜色阈值识别水尺边缘的标示色，确定水尺轮廓；

使用最小外接矩形法绘出水尺最小外接矩形，确定水尺轮廓中心，并绘制出水尺轮廓的中心线。

进一步地，计算水位步骤中，所述水面以上水尺长度为水尺轮廓中心线与水尺最小外接矩形区域的截距。

另一方面，本发明还提供了一种基于图像处理的水位自动识别系统，该系统包括图像采集设备、数据传输设备、服务器以及显示终端，所述图像采集设备与所述数据传输设备电连接，所述数据传输设备与所述服务器通信连接，所述服务器与所述显示终端电连接；