[发明专利]基于视觉非接触的液位检测方法

权利要求书

1.基于视觉非接触的液位检测方法，其特征在于，包括：

S1.安装相机，并标定相机的内参和外参，建立以相机为原点的世界坐标系，并计算所述世界坐标系和相机坐标系的转换关系；

S2.在溶液底部放置棋盘格，利用相机对溶液进行拍摄，得到包含所述棋盘格的液面图像，然后对液面图像中的棋盘格进行角点检测，计算检测到的角点在所述世界坐标系中的坐标信息；

S3.根据所述世界坐标系、液面图像中角点的坐标信息和棋盘格的角点距离信息，利用折射原理进行建模，然后计算溶液的液位信息；

所述S3中计算溶液的液位信息包括：

定义角点A和角点B为棋盘格上相邻的两个角点，角点A₁为角点A在液面图像中对应的角点，角点B₁为角点B在液面图像中对应的角点，L为角点A和角点B之间的距离，l为角点A₁和角点B₁之间的距离，相机的光心为点O，溶液的折射率为

计算光线依次经点O和角点A₁时的入射角的余角α₁，以及光线依次经点O和角点B₁时的入射角的余角α₂；

则光线依次经点O和角点A₁时的折射角光线依次经点O和角点B₁时的折射角

则溶液的液位信息的计算公式为：

L-l＝h(tanβ₁-tanβ₂)；

式中，h为溶液的液位信息。

2.根据权利要求1所述的基于视觉非接触的液位检测方法，其特征在于，所述S1中世界坐标系和相机坐标系的转换关系为：

式中，Z_c为待检测点在相机坐标系下z轴坐标值，u和v为相机坐标系中的坐标，dx和dy为相元尺寸，f为相机焦距，X_W、Y_W和Z_W为世界坐标系的坐标，R表示像素坐标系在世界坐标系中的旋转矩阵，t表示像素坐标系在世界坐标系中的平移矩阵，u₀和v₀为相机坐标系的中心点坐标。

3.根据权利要求1所述的基于视觉非接触的液位检测方法，其特征在于，所述S2中对液面图像中的棋盘格进行角点检测包括：

对于液面图像中任一待检测像素，获取以该待检测像素为中心、预设半径的边缘上的所有像素作为边缘像素；

分别计算各边缘像素的灰度值与该待检测像素的灰度值的差值；

统计所述差值大于第一阈值的边缘像素的数量，若数量大于第二阈值，则该待检测像素为液面图像中的角点。

4.根据权利要求1所述的基于视觉非接触的液位检测方法，其特征在于，定义x＝tanβ₁-tanβ₂，y＝L-l，则y＝hx；

计算n组x和y数据，即：y₁＝hx₁,y₂＝hx₂,…,y_n＝hx_n；

误差方程为：

在误差方程中对h求偏导：

溶液的液位信息的计算公式为：

式中，Q为误差方程，h为溶液的液位信息，为x的均值，为y的均值。