[发明专利]一种基于图像识别技术的液位检测装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于图像识别技术的液位检测装置及方法，容器为倒置的圆台，容器内部的液体液面半径对应唯一确定液位，摄像机拍摄包含光源照射下的容器顶部敞口、容器内部待测液体液面以及容器顶部敞口和容器内部待测液体液面之间的容器内壁的液位检测图像，图像识别系统将液位检测图像输入训练好的YOLO‑v3检测模型，输出容器顶部敞口的外接矩形的位置坐标和待测液体液面的外接矩形的位置坐标，进而根据容器顶部敞口的外接矩形的位置坐标、待测液体液面的外接矩形的位置坐标和容器的尺寸参数，确定待测液体的液位，实现了无视液体自身特性以及环境因素下的液位精准检测。

技术领域

本发明涉及液位检测领域，特别是涉及一种基于图像识别技术的液位检测装置及方法。

背景技术

在工业控制、自动化技术领域中，常面临液位检测问题，常见的液位检测手段都依赖于液位传感器。液位传感器一类为接触式，如电容式、浮球式、电磁式等，另一类为非接触式，如超声波、雷达式。这两类液位传感器在检测液位时，受制于被测液体自身特性以及温湿度、盐度、酸碱度、压力、密度、电磁场等环境因素，在测量精度、可靠性、稳定性等技术指标方面存在瓶颈。另外，在海洋钻井领域中，在无隔水套管、采用开式井口钻井施工中，需要对开式井口钻井液液面进行检测识别。因为水下环境，且通常钻井液密度与海水比较接近，一般的液面检测手段如电磁液位计或密度计等难以满足检测要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于图像识别技术的液位检测装置及方法，以实现无视液体自身特性以及环境因素下的液位精准检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于图像识别技术的液位检测装置，所述装置包括：容器、摄像机、光源和图像识别系统；

所述容器为倒置的圆台；摄像机和光源均设置在所述圆台的下底面上方；

所述摄像机的信号输出端与图像识别系统连接，所述摄像机用于拍摄包含光源照射下的容器顶部敞口、容器内部待测液体液面以及容器顶部敞口和容器内部待测液体液面之间的容器内壁的液位检测图像，并将所述液位检测图像传输至图像识别系统；

所述图像识别系统用于根据所述液位检测图像确定待测液体的液位。

可选的，所述容器内壁与待测液体液面对所述光源的反射特性不同。

可选的，所述摄像机竖直布置于容器正上方，所述摄像机的镜头方向正对容器中轴线。

一种基于前述的液位检测装置的液位检测方法，所述方法包括：

获取包含光源照射下的容器顶部敞口、容器内部待测液体液面以及容器顶部敞口和容器内部待测液体液面之间的容器内壁的液位检测图像；

将所述液位检测图像输入训练好的YOLO-v3检测模型，输出容器顶部敞口的外接矩形的位置坐标和待测液体液面的外接矩形的位置坐标；

根据容器顶部敞口的外接矩形的位置坐标、待测液体液面的外接矩形的位置坐标和容器的尺寸参数，确定待测液体的液位。

可选的，所述获取包含光源照射下的容器顶部敞口、容器内部待测液体液面以及容器顶部敞口和容器内部待测液体液面之间的容器内壁的液位检测图像，之前还包括：

获取容器中液体样本在不同液位时的包含光源照射下的容器顶部敞口、容器内部液体样本液面以及容器顶部敞口和容器内部液体样本液面之间的容器内壁的液位检测图像样本；

确定每个液位检测图像样本中容器顶部敞口的外接矩形的位置坐标和液体样本液面的外接矩形的位置坐标；

以不同液位时的液位检测图像样本为输入量，以每个液位检测图像样本中容器顶部敞口的外接矩形的位置坐标和液体样本液面的外接矩形的位置坐标为输出量，构建训练样本集；