[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

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的水位检测方法及河道监测方法，水位检测方法包括如下步骤：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。本发明具有无需对水尺字符进行识别等优点。

技术领域

本发明涉及水位检测技术领域，特别的涉及一种基于机器视觉的水位检测方法及河道监测方法。

背景技术

水位是河流湖库的基本水文要素之一，由于城市及灌区供水量、暴雨及洪水流量、径流泥沙及养分输移率等信息通常均需要根据水位测量值求得，因此连续可靠的水位监测对于全面提升防汛抗旱预警预报水平和江河湖泊日常监管能力具有重要意义。水尺通过读数记录水位的高度，是一种最直观和简单的测量工具；然而传统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。

目前国内许多重要的水位观测点均建设有视频监控系统并配有标准水尺，为基于视频图像的水尺水位检测提供了有利条件。图像法利用图像传感器代替人眼获取水尺图像，通过图像处理技术检测水位线对应的读数，从而自动获取水位信息。相比现有方法，图像法在原理上具有非接触、无温漂、无转换误差等优点，因此，近年来图像法水位检测在机器视觉和水利量测领域已成为新的研究热点。

中国专利文献公开了一种基于二进制编码字符水尺和图像处理的水位识别方法(公开号：CN107367310A)，建立二进制编码字符定位和分割模型及二进制编码字符水尺刻度线提取模型，通过模板匹配方法识别字符，进而换算水位值，在图像分辨率较低，水尺刻度线和字符不清晰的情况下就难以保证检测的精度。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种无需对水尺字符进行识别的基于机器视觉的水位检测方法及河道监测方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

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；

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，即可读取水位高度。

进一步的，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。