CN104198013A - 基于机器视觉技术的水位测量装置 - Google Patents
基于机器视觉技术的水位测量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104198013A CN104198013A CN201410398535.9A CN201410398535A CN104198013A CN 104198013 A CN104198013 A CN 104198013A CN 201410398535 A CN201410398535 A CN 201410398535A CN 104198013 A CN104198013 A CN 104198013A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- image
- target
- measured
- device based
- machine vision
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于机器视觉技术的水位测量装置。水位测量装置包括照明光源、图像采集模块、图像处理和分析模块、计算机、以及输出或和显示模块。本发明在明渠的某个固定点处放置一个待测目标，待测目标漂浮在水面上，在照明光源的辅助下通过图像采集模块获取待测目标的图像信息，然后通过各种运算对图像进行处理和分析，提取目标信息，计算机接收到目标信息后，通过输出和显示模块输出水位数据和现场水位的图像信息，既可以满足水位测量高精度的要求，又可以在计算机上观察到现场的水位图像。本发明能够完成远距离观测水位状况，为矿井工作人员带来很大方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于机器视觉技术的水位测量装置，适用于矿井水位测量。
背景技术
明渠作为井下重要排水设施，其流量变化对于水害监控有着重要意义。为了减少矿井水害事故发生的几率,使工作人员掌握大量的实时明渠流量的数据，研发和设计高精度、高质量的矿井水位测量装置尤为重要。
然而，我国在矿用水位测量装置的研究方面明显不足。常见的水位测量仪器是基于超声波测距原理得到水位值，此种水位测量仪器需要外接电源，安装成本较高；并且此种方法只能得到水位值，而无法观测到现场的水位情况，要想观察明渠当前的水位状况，则需要人工井下观测，不仅费时费力，还在一定程度上给工作人员带来了危险。鉴于矿井水位测量装置的重要意义和国内相关研究明显不足的现状，迫切需要提出一种新的矿用水位测量装置。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于机器视觉技术的水位测量装置，该测量装置能够提供水位信息和现场图像信息，利于提高测量的准确性和可视性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
基于机器视觉技术的水位测量装置，包括：
照射光源，用于照射位于明渠上某个固定点处且漂浮在水面上的待测目标，照射光源位于所述待测目标的上方，其镜头对准待测目标；
图像采集模块，用于获取待测目标的图像并对该图像进行A/D转换，然后将得到数字图像信息发送给图像处理和分析模块；
图像处理和分析模块，接收到图像采集模块发送的数字图像信息后进行分析和处理，然后提取目标信息并将该目标信息发送给计算机；
计算机接收到目标信息后，通过输出和显示模块输出水位数据和现场水位的图像信息。
进一步，在明渠上安装一个矩形堰槽，矩形堰槽顺水流方向设置，待测目标通过绳索连接到明渠上游的中间位置，待测目标漂浮在矩形堰槽中间的水面上。
进一步，在待测目标上方设有横跨在矩形堰槽上的固定支架，照射光源和图像采集模块安装在固定支架上。
进一步，所述待测目标具有单一色彩，待测目标的上表面上设有图标，该图标的边界具有不同于待测目标的色彩。
进一步，照射光源采用LED光源。
进一步，图像采集模块采用CCD摄像头，CCD摄像头的镜头位于待测目标的正上方。
进一步，上述分析和处理过程包括对图像进行预处理和对图像进行图像分割、边缘检测和图像识别处理。
进一步，上述预处理过程包括图像的灰度化、图像的几何校正、图像滤波和图像增强。
进一步，图像处理和分析模块与计算机之间通过RS485通信接口进行数据传输。
本发明具有如下优点：
本发明在明渠的某个固定点处放置一个待测目标，待测目标漂浮在水面上，在照明光源的辅助下通过图像采集模块获取待测目标的图像信息，然后通过各种运算对图像进行处理和分析，提取目标信息，计算机接收到目标信息后，通过输出和显示模块输出水位数据和现场水位的图像信息，既可以满足水位测量高精度的要求，又可以在计算机上观察到现场的水位图像。本发明能够完成远距离观测水位状况，为矿井工作人员带来很大方便。
附图说明
图1为本发明实施例中基于机器视觉技术的水位测量装置的组成框图；
图2为本发明实施例中基于机器视觉技术的水位测量装置的结构示意图；
图3为本发明中光学测量方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
结合图1至图3所示，基于机器视觉技术的水位测量装置，包括照射光源、图像采集模块、图像处理和分析模块、计算机、以及输出和显示模块。
待测目标位于明渠的某个固定点处且漂浮在水面上，可以避免淤泥等杂质的影响。具体的，待测目标可以通过如下方式进行固定：
在明渠上安装一个矩形堰槽1，矩形堰槽顺水流方向设置，待测目标2通过绳索3连接到明渠上游的中间位置，待测目标2漂浮在矩形堰槽中间的水面上。绳索3选用钢丝绳。
待测目标2上方设有固定支架4，优选地，该固定支架4为门形状，横跨在矩形堰槽上1上。照射光源5和图像采集模块6安装在固定支架4上。
为了使本发明中待测目标信息更容易被识别，从而得到精确更为精确的水位数据，将待测目标2设计为具有单一色彩，待测目标2的上表面上设有图标7，该图标为常见的圆形、正方形等形状即可，图标7的边界具有不同于待测目标的色彩。待测目标2可以是一个长方体薄片浮子，始终漂浮在水平上。
照射光源5位于待测目标2的上方，用于照射待测目标，照射光源的镜头对准待测目标。优选地，照射光源采用LED光源，进行视觉信息的实时处理。
优选地，图像采集模块6包括CCD摄像头8、视频处理器、图像缓存器、控制接口电路等。CCD摄像头8的镜头位于待测目标2的正上方，CCD摄像头8具有高灵敏度，高分辨率，高可靠性，工作速度快等优点，从而保证了捕捉的图像的质量。图像采集模块6，用于实时获取待测目标的图像并对该图像进行A/D转换，然后将得到数字图像信息发送给图像处理和分析模块。
上述采用的LED光源照明方式为将LED光源排列在CCD摄像头的一圈，来得到所需要的清晰图像，此种方式具有低功耗和便于调节光强的优点。
在LED光源的辅助下，CCD摄像头8照射待测目标，通过待测目标2上的图标在图像中呈现出的大小得出待测目标所在平面距离CCD摄像头8的距离，从而得出水位的实际高度，既可满足水位测量装置高精度的要求，又可以从计算机上观察到现场的水位图像。
图像处理和分析模块，由专用集成芯片(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)等组成，可以实时高速地完成各种低级图像处理算法，以减轻计算机的处理负荷，提高视觉检测系统的速度。
图像处理和分析模块，接收到图像采集模块发送的数字图像信息后进行分析和处理，然后提取目标信息并将该目标信息发送给计算机。具体的分析和处理过程包括对图像进行预处理和对图像进行图像分割、边缘检测和图像识别处理。其中，预处理过程包括图像的灰度化、图像的几何校正、图像滤波和图像增强。
图像处理和分析模块与计算机之间通过RS485通信接口传输数据。计算机接收到目标信息后，通过输出和显示模块输出水位数据和现场水位的图像信息，以供工作人员远程监测。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (9)
1.基于机器视觉技术的水位测量装置，其特征在于，包括：
照射光源，用于照射位于明渠上某个固定点处且漂浮在水面上的待测目标，照射光源位于所述待测目标的上方，其镜头对准待测目标；
图像采集模块，用于获取待测目标的图像并对该图像进行A/D转换，然后将得到数字图像信息发送给图像处理和分析模块；
图像处理和分析模块，接收到图像采集模块发送的数字图像信息后进行分析和处理，然后提取目标信息并将该目标信息发送给计算机；
计算机接收到目标信息后，通过输出和显示模块输出水位数据和现场水位的图像信息。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的水位测量装置，其特征在于，在明渠上安装一个矩形堰槽，矩形堰槽顺水流方向设置，待测目标通过绳索连接到明渠上游的中间位置，待测目标漂浮在矩形堰槽中间的水面上。
3.根据权利要求2所述的基于机器视觉技术的水位测量装置，其特征在于，在待测目标上方设有横跨在矩形堰槽上的固定支架，照射光源和图像采集模块安装在固定支架上。
4.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的水位测量装置，其特征在于，所述待测目标具有单一色彩，待测目标的上表面上设有图标，该图标的边界具有不同于待测目标的色彩。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的水位测量装置，其特征在于，照射光源采用LED光源。
6.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的水位测量装置，其特征在于，图像采集模块采用CCD摄像头，CCD摄像头的镜头位于待测目标的正上方。
7.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的水位测量装置，其特征在于，所述分析和处理过程包括对图像进行预处理和对图像进行图像分割、边缘检测和图像识别处理。
8.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的水位测量装置，其特征在于，所述预处理过程包括图像的灰度化、图像的几何校正、图像滤波和图像增强。
9.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的水位测量装置，其特征在于，图像处理和分析模块与计算机之间通过RS485通信接口进行数据传输。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410398535.9A CN104198013B (zh) | 2014-08-14 | 2014-08-14 | 基于机器视觉技术的水位测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410398535.9A CN104198013B (zh) | 2014-08-14 | 2014-08-14 | 基于机器视觉技术的水位测量装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104198013A true CN104198013A (zh) | 2014-12-10 |
| CN104198013B CN104198013B (zh) | 2017-12-15 |
Family
ID=52083341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410398535.9A Expired - Fee Related CN104198013B (zh) | 2014-08-14 | 2014-08-14 | 基于机器视觉技术的水位测量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104198013B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104848917A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-08-19 | 大连理工大学 | 一种用于玻璃水槽内水位分析的图像测量方法 |
| CN105890708A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-08-24 | 天津大学 | 用于玻璃瓶液位在线检测的光源调节方法 |
| CN106768191A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-31 | 中国水利水电科学研究院 | 一种道路水深过程的监测方法 |
| CN107194916A (zh) * | 2017-04-22 | 2017-09-22 | 西安科技大学 | 一种基于特征点匹配的视觉测量系统 |
| CN109579934A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-05 | 广东沅朋网络科技有限公司 | 水浸多重监测方法及系统 |
| CN110017172A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-16 | 中国矿业大学(北京) | 基于图像的矿井水灾感知报警方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1106141A (zh) * | 1994-09-01 | 1995-08-02 | 李生瑞 | 水利量水技术的应用 |
| CN1570574A (zh) * | 2004-04-23 | 2005-01-26 | 汤哲夫 | 一种液位测量方法及其装置 |
| CN101586982A (zh) * | 2009-04-21 | 2009-11-25 | 常熟理工学院 | 一种物体位置检测装置及其检测方法 |
| CN101718573A (zh) * | 2009-12-04 | 2010-06-02 | 河海大学常州校区 | 基于图像视觉的水位测量系统和方法 |
| CN102564508A (zh) * | 2011-12-14 | 2012-07-11 | 河海大学 | 基于视频图像的河流流量在线测验实现方法 |
| JP2013088114A (ja) * | 2011-10-13 | 2013-05-13 | Hitachi High-Technologies Corp | 液面状態検出装置、自動分析装置および液面状態検出方法 |
-
2014
- 2014-08-14 CN CN201410398535.9A patent/CN104198013B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1106141A (zh) * | 1994-09-01 | 1995-08-02 | 李生瑞 | 水利量水技术的应用 |
| CN1570574A (zh) * | 2004-04-23 | 2005-01-26 | 汤哲夫 | 一种液位测量方法及其装置 |
| CN101586982A (zh) * | 2009-04-21 | 2009-11-25 | 常熟理工学院 | 一种物体位置检测装置及其检测方法 |
| CN101718573A (zh) * | 2009-12-04 | 2010-06-02 | 河海大学常州校区 | 基于图像视觉的水位测量系统和方法 |
| JP2013088114A (ja) * | 2011-10-13 | 2013-05-13 | Hitachi High-Technologies Corp | 液面状態検出装置、自動分析装置および液面状態検出方法 |
| CN102564508A (zh) * | 2011-12-14 | 2012-07-11 | 河海大学 | 基于视频图像的河流流量在线测验实现方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104848917A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-08-19 | 大连理工大学 | 一种用于玻璃水槽内水位分析的图像测量方法 |
| CN104848917B (zh) * | 2015-04-20 | 2017-11-10 | 大连理工大学 | 一种用于玻璃水槽内水位分析的图像测量方法 |
| CN105890708A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-08-24 | 天津大学 | 用于玻璃瓶液位在线检测的光源调节方法 |
| CN106768191A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-31 | 中国水利水电科学研究院 | 一种道路水深过程的监测方法 |
| CN107194916A (zh) * | 2017-04-22 | 2017-09-22 | 西安科技大学 | 一种基于特征点匹配的视觉测量系统 |
| CN109579934A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-05 | 广东沅朋网络科技有限公司 | 水浸多重监测方法及系统 |
| CN110017172A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-16 | 中国矿业大学(北京) | 基于图像的矿井水灾感知报警方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104198013B (zh) | 2017-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104198013A (zh) | 基于机器视觉技术的水位测量装置 | |
| CN104020178B (zh) | 一种晶硅硅片缺陷检测设备的透光性检测单元 | |
| CN103171875B (zh) | 一种矿用胶带纵向撕裂红外智能检测传感器及使用方法 | |
| CN104006834A (zh) | 变电站机械式表计数据采集及诊断系统 | |
| CN202305417U (zh) | 基于灰度识别的水质检测装置 | |
| CN102706288A (zh) | 基于图像测量姿态补偿方法及其装置和隧道沉降变形监测系统 | |
| CN110969610A (zh) | 基于深度学习的电力设备红外热图的识别方法及系统 | |
| CN104179492A (zh) | 桩孔沉渣测量系统 | |
| CN109341542A (zh) | 基于数字信号序列长度识别裂缝宽度的方法及其监测装置 | |
| CN102445157A (zh) | 盾构间隙测量系统 | |
| CN104101569A (zh) | 一种水环境监测系统 | |
| CN103105159A (zh) | 高铁差异沉降监测仪 | |
| CN104096686A (zh) | 一种产品包装盒表面印刷质量自动检测装置 | |
| CN104714068B (zh) | 对室外电能表读表的机器人 | |
| CN103438812A (zh) | 一种浮选动力性能测量装置、测量系统及测量方法 | |
| CN203658240U (zh) | 一种碳化硅抛光片应力自动检测装置 | |
| CN209842416U (zh) | 一种基于图像处理的太阳位置跟踪装置 | |
| CN206756391U (zh) | 一种ccd测漏装置 | |
| CN203037585U (zh) | 混凝土裂缝检测装置 | |
| CN206362343U (zh) | 一种非接触式高精度远距离小位移二维测量系统 | |
| CN204007520U (zh) | 一种基于室内实验环境的土体位移监测采集设备 | |
| CN207096153U (zh) | 一种对轨道板表面伤损进行检测的装置 | |
| CN105333389A (zh) | 一种海洋测量浮标太阳能led锚灯系统 | |
| CN203893821U (zh) | 一种远程位移测量装置 | |
| CN105785088B (zh) | 对室外电能表读表的机器人 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171215 |