[发明专利]一种基于机器视觉的水位检测方法及河道监测方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的水位检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、先获取如下结构的水尺，包括水尺本体，所述水尺本体上涂设有水尺线，所述水尺线包括沿竖向涂设的特征色线，所述特征色线的两侧具有沿长度方向依次交错设置的刻度线块，所述刻度线块包括三条间隔设置特征刻度线，所述特征刻度线与所述特征色线均采用红色涂设，相邻两条特征刻度线之间涂设有白色刻度线，使刻度线块与所述特征色线形成“E”形；其中一侧的刻度线块之间的区域涂设为蓝色色块，另一侧的刻度线块之间的区域涂设有数字；

所述水尺本体上可滑动地套设有浮块，所述浮块的上端面高于水面，且垂直于所述水尺本体的轴线，所述浮块的上端面与水尺上的数字相对应的一侧涂设有蓝色色块，该蓝色色块向中部延伸至所述特征色线所对应的位置；所述水尺本体的背侧具有沿长度方向设置的凸棱，所述浮块上具有与该凸棱对应设置的凹槽；

S2、在多种光线条件下，获取水尺的图像，并将图像转换成HSV图像，统计水尺图像中红色区域与蓝色区域的HSV阈值范围；

S3、水位读取：将获取的水尺图像从BGR通道转化为HSV通道，根据步骤S2中获取到的蓝色区域的HSV阈值范围计算出蓝色区域的二值图，对图片做形态学操作；对蓝色区域的二值图求取外接矩形轮廓，得到水尺图像中蓝色区域的矩形框集合；获取蓝色区域的矩形框集合中每个矩形框的最大纵坐标值和最小纵坐标值，根据水尺上蓝色区域的实际纵向尺寸，以水尺上刻度线的顶部为起始点，将矩形框的最大纵坐标值和最小纵坐标值依次换算成实际纵向尺寸，读取换算后的浮块上蓝色色块与水尺本体交界处的高度，并结合浮块浮出水面的高度求取水位高度。

2.如权利要求1所述的基于机器视觉的水位检测方法，其特征在于，在水位读取前，先对水尺区域进行提取，提取时，先将获取的水尺图像从BGR通道转化为HSV通道，根据步骤S2中获取到的红色区域和蓝色区域的HSV阈值范围分别计算出红色区域的二值图和蓝色区域的二值图，对图片做形态学操作；对红色区域的二值图和蓝色区域的二值图分别求取外接矩形轮廓，得到水尺图像中所有红色区域的矩形框集合和蓝色区域的矩形框集合；将红色区域的矩形框集合和蓝色区域的矩形框集合所在区域提取为水尺区域。

3.如权利要求2所述的基于机器视觉的水位检测方法，其特征在于，依次迭代地计算蓝色区域的矩形框集合中两个矩形框之间的距离SV，并将距离SV小于设定值的两个矩形框按照最小外接矩形的轮廓进行合并，并将连接成长条状的矩形框作为蓝色区域矩形框；SV=（S1+S2-SC）/S3，其中，S1和S2分别为两个矩形框的面积，SC为两个矩形框的相交面积，S3为两个矩形框的最小外接矩形的面积。

4.如权利要求3所述的基于机器视觉的水位检测方法，其特征在于，迭代地计算红色区域的矩形集合中每个矩形框与蓝色区域矩形框之间的距离SV，并将距离SV小于设定值的矩形框与蓝色区域矩形框合并，最终得到水尺区域矩形框。

5.如权利要求1所述的基于机器视觉的水位检测方法，其特征在于，所述特征色线的宽度大于20mm。

6.一种基于机器视觉的河道监测方法，其特征在于，包括如权利要求1～5中任一权利要求所述的基于机器视觉的水位检测方法。