[发明专利]一种基于目标检测的水尺水位识别方法

权利要求书

1.一种基于目标检测的水尺水位识别方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：利用目标检测得到的水尺区域图像，先进行中值滤波，再进行均值迁移双边滤波，去除噪声并保留边缘特征；

步骤2：对处理过的图像使用canny算子检测边缘，从边缘图像中检测直线，计算直线的平均角度，使用平均角度旋转图像，进行图像的校正；

步骤3：对图像进行二值化操作，先采用面积形态学闭运算，对遮挡的部分二值化图像进行修复，再使用开运算对边缘干扰进行去除，并将其水平投影，通过连续阈值判定找出水位线的位置；

步骤4：采用目标检测算法对水尺上的数字进行定位，并训练数字识别模型识别数字数值；

步骤5：利用ROI操作，将数字以外的图像像素置为255，再将图像反转；水平投影找出数字的位置，计算高度；

步骤6：结合数字位置与水位线位置，运用设计的计算方法计算出水位值。

2.根据权利要求1数艘的一种基于目标检测的水尺水位识别方法，其特征在于，在所述步骤1中，对原图像进行目标检测找出水尺的目标区域，先利用中值滤波进行椒盐噪声的方法的具体步骤如下：

步骤1.1：选用中值滤波对图像进行平滑滤波，中值滤波的计算公式为公式(1)：

其中I_in(x,y)和I_out(x,y)分别表示输入图像和输出图像在(x,y)处的像素值，n是滤波器的大小，通常是一个奇数，表示向下取整的n/2；median表示中值运算，即对给定的一组数值，取其中间的值作为结果；中值滤波器将在每个像素周围的n×n的邻域中选择像素，并将其作为输出像素值；

步骤1.2：再进行均值迁移双边滤波保留边缘细节特征并去噪，对于每个像素点，找到其在新的特征空间中最邻近的像素点，并将它们的像素值作为滤波器的输出值。均值迁移双边滤波的公式为公式(2)：

其中，I_out(x,y)是输出图像中像素(x,y)的值，S_x,y是以(x,y)为中心的滑动窗口，I(x′,y′)是窗口中像素(x′,y′)的值，p＝(x′,y′)表示像素(x′,y′)的位置，||p-p′||表示像素(x′,y′)和像素(x,y)之间的欧氏距离，w(||p-p′||)和w(||I(x′,y′)-I(x,y)||)分别是位置权重和像素权重，用来衡量像素点之间的相似性；这两个权重因子在距离较近且像素值相似的情况下较大，在距离较远或像素值差异较大时较小，因此可以保留边缘信息，减小平滑效果。

3.根据权利要求1数艘的一种基于目标检测的水尺水位识别方法，其特征在于，在所述步骤2中，对处理过的图像使用canny算子检测边缘，并进行倾斜校正的步骤如下：

步骤2.1：canny算子检测边缘，canny算子的计算公式为公式(3)：

其中，E(x,y)表示图像中像素(x,y)的梯度幅值，G_x(x,y)和G_y(x,y)分别表示x和y方向的梯度值；θ(x,y)表示图像中像素(x,y)的梯度方向；

步骤2.2：利用Hough变换从边缘图像中检测直线，计算直线的平均角度，使用平均角度旋转图像，进行图像的校正，旋转公式如公式(4)：

x,y是原图像上的像素位置坐标，x^′，y^′是校正之后的图像的像素位置坐标，θ为计算得到的平均角度。