[发明专利]一种基于计算机视觉的色块分界水位标尺

说明书

本发明公开一种基于计算机视觉的色块分界水位标尺，其特征在于：包含颜色编码尺，小球，硬塑料圆柱体，连接杆，摄像机。颜色编码尺长50厘米，小球固定在颜色编码尺底部与之成为一个整体并保持颜色编码尺和小球漂浮于水面上。颜色编码尺与小球安置在硬塑料圆柱体内并且忽略与硬塑料圆柱体内壁的摩擦。两个硬塑料圆柱体通过五根连接杆与构筑物连接；两个硬塑料圆柱体之间间隔高度为10厘米，中间间隔的十厘米露出颜色编码尺，摄像机拍摄颜色编码尺图片并上传给网络服务器，再通过网络服务器中的图像识别技术识别颜色变化再计算出量水堰水位高度。本发明适用于量水堰水位监测，具有高精度，操作简单，全自动监测等特点。

技术领域

本发明设计一种基于计算机视觉的色块分界水位标尺，属于水位监测领域。

背景技术

目前，水资源和水安全问题己经成为影响社会、经济和生态发展的重要因素之一，其中，水位数据是可以反映这些问题的非常关键的水文资料。

量水堰水位监测的方法有许多种，人工测量水位时需要考虑监测人员的人身安全问题，而且数据实时性较差；目前的自动监测方面存在一种在现场安装的水位检测仪,因为受到光线的干扰水面形成倒影而无法正确识别水位高度。另一种是安装图像水位尺和对准该水位尺的摄像机，通过摄像机采集水位尺的图像,再通过无线或有线的方式传输后由计算机识别，此方法也存在光线的干扰在水面形成倒影而无法正确识别水位高度的问题。

随着科技的发展，这些传统的量水堰水位测量方式被自动智能监测水位方式取代是必然趋势。基于此，本发明综合利用图像识别技术，设计开发了一种基于计算机视觉的色块分界水位标尺，直接利用图像识别技术对水位标尺的图像进行处理，计算出水位高度。水位标尺由一块颜色编码尺、一个小球和两个硬塑料圆柱体组成。通过网络将采集到的水位标尺图片传送到网络服务器，再通过卷积神经网络识别水位标尺中颜色编码尺上的颜色，再将识别的颜色结果与初始人工测量的颜色编码尺的颜色作对比，计算出水位高度，从而可以实现水位的远程实时自动监测。本发明不仅测量精度高，操作简单而且受环境影响小，能很好地实现自动监测。

发明内容

本发明的目的在于设计一种基于计算机视觉的色块分界水位标尺，用于实现量水堰水位的高精度自动监测，代替了原有复杂、精度差的人工或者传感器水位监测方式，弥补了传统水位监测方式的可靠新差、安全性低、精度不高等缺陷。

本发明采用的技术方案是：该水位标尺分为水位标尺和图像识别两个系统，其中水位标尺系统是通过将颜色编码尺与小球固定并安装在硬塑料圆柱体内部，保持颜色编码尺竖直并与小球一同漂浮于水平面上，忽略小球与硬塑料圆柱体的摩擦，硬塑料圆柱体通过连接杆固定在构筑物上；图像识别系统主要由摄像机与网络服务器组成，摄像机正对水位标尺安装，网络服务器中内置卷积神经网络用于识别颜色编码尺上的颜色块。

本发明的有益效果：由于传统的量水堰水位监测方式为人工采用手机或者安装摄像机对水位尺进行拍照监测，无法保证图像采集人员的安全，受环境影响大，而且无法达到实时监测的效果。而现有的一种基于计算机视觉的色块分界水位标尺可以只需要安装一个水位标尺，借助摄像机拍摄水位标尺的图片并上传至网络服务器，通过图像识别的方法来对量水堰水位进行实时监测。摄像机将拍照获取的颜色编码尺图像发送上传到网络服务器，网络服务器对颜色编码尺的图像进行图像识别,通过卷积神经网络识别颜色编码尺颜色的变化，再与初始水位对应的颜色编码尺的颜色作对比，计算出量水堰水位的水位高度，并将结果存储到网络服务器中。

附图说明

图1为本发明的水位标尺安装示意图；

图2为本发明的水位标尺主视图；

图3为本发明的水位标尺侧视图；

图4为本发明的水位标尺俯视图；

图5为本发明的水位标尺大样图；