[发明专利]船闸人字闸门门缝视频监测系统及方法

说明书

船闸人字闸门门缝视频监测系统及方法，包括摄像头、视频传输系统和图像处理系统。在人字闸门关终位置安装12V室外监控LED补光灯和红外夜视摄像头，通过船闸现地光端机将门缝视频图像传输至船闸集中监控系统，实现人字闸门门缝的实时监控功能。通过将门缝图像进行图像灰度化处理、中值滤波去噪、图像阈值分割、BP神经网络算法边缘检测、边缘像素细化处理，提取门缝边缘离散点，对这些离散点进行Hough变换法直线拟合、系统标定和数学转换，实现人字闸门门缝的测量功能。本发明能够实现船闸人字闸门关终情况的实时监控和门缝大小的非接触实时测量，确保人字闸门可靠挡水和船闸运行流程正常流转，防止人字闸门关终异常导致门体卡阻变形。

技术领域

本发明涉及视频监测系统及方法，特别是一种船闸人字闸门门缝视频监测系统及方法。

背景技术

船闸是建立在内河航道上，由闸墙、闸门、阀门等组成的梯级水利枢纽，发挥着巨大的防洪效益和航运效益。船闸的正常运行受若干参数的闭锁条件控制，其中船闸人字闸门关终门缝是船闸运行关键参数之一，对船闸运行程序流转和人字闸门可靠挡水具起着至关重要的作用。船闸现有闸门门缝测量方式采用接近开关的形式，无法量化测量门缝的具体大小，船闸运行人员无法实时掌握人字门对中情况。

中国专利文献CN201810942094.2公布了一种船闸人字门合拢对中状态监测系统，采用PSD光电传感检测装置对人字门门缝进行实时测量，PSD激光标靶对光线干扰敏感，门缝测量值易发生跳变，无法满足船闸对门缝测量的准确性和稳定性要求。

20世纪60年代以来，图像处理技术和图像测量技术在诸多领域广泛研究和应用，该方法具有非接触、高精度、高速度、动态测量、信息量丰富和在线测量等优势，因此，设计一种船闸人字闸门门缝视频监测系统及方法，可以满足船闸控制系统运行需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种船闸人字闸门门缝视频监测系统及方法，能够实现船闸人字闸门关终情况的实时监控和门缝大小的非接触实时测量，确保人字闸门可靠挡水，防止人字闸门关终异常导致门体挤压变形。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

船闸人字闸门门缝视频监测系统，包括闸墙、闸室和人字闸门，所述的人字闸门分为门页一和门页二，门页一和门页二之间的缝隙为人字闸门门缝，闸墙与人字闸门通过连杆铰接将内河船闸划分为不同闸室，摄像头与照明灯通过安装支架安装于人字闸门上方，摄像头与照明灯与图像预处理系统和图像尺寸检测系统连接，通过摄像头对门缝处的的图像进行摄取，然后通过图像预处理系统和图像尺寸检测系统对图像进行处理，得到人字闸门门缝距离数据，照明灯为图像摄取处提供光线补强。

上述的所述的摄像头为红外夜视摄像头，摄像头与人字闸门顶部平面垂直安装，摄像头影像摄取方向正对于门页一和门页二之间的人字闸门门缝，摄像头摄取人字闸门顶部的门缝图像，采用红外夜视摄像头可以在夜晚时也能取景。

上述的照明灯为LED补光灯，照明灯照明点正对人字闸门门缝。

上述的摄像头获取的视频图像通过视频传输系统传输至船闸集中监控系统，供船闸运行管理人员实时监视人字闸门关终情况，

使用上述所述监控系统的门缝监测方法，监控的具体步骤为：

步骤一：摄像头摄取的门缝的视频图像类型为彩色图像，通过图像预处理系统将图像进行灰度化处理，去除图像中的色彩信息和表面纹理信息，突出门缝的轮廓信息和边缘信息；

步骤二、灰度化处理的门缝图片包含大量的噪声和干扰，图像预处理系统将灰度化处理后的图像，采用最小绝对误差的中值滤波算法滤除噪声和干扰；

步骤三、经过中值滤波去噪后的门缝图像含有除门缝以外的其他信息，图像预处理系统将中值滤波去噪后的门缝图像，采用图像阈值分割法将门缝图像中的目标区域进行分割；