CN104677456A - 一种基于计算机图像识别的水位监测方法及其标尺和监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于计算机图像识别的水位监测方法及其标尺和监测系统，方法为1、将一水位标尺安装到需要监测的地点，该水位标尺需垂直于地面；2、对水位标尺进行拍照3、将拍照获取的水位标尺图像通过无线网络进行发送上传；4、接收发送的水位标尺图像，并存储到计算机的存储介质；5、对水位标尺图像进行图像识别，提取水位标尺的编码以及水位读数，并将提取结果存储到计算机的数据库中；6、根据识别的水位标尺的编码，定位到电子地图上，根据水位读数进行展示，并对提取结果进行监测处理。本发明可以实现依靠非专业人员和非专业设备的城市内涝和河流、水库水位实时监测；不需要专门的图像获取及数据传输设备，利用普通的智能手机即可。
Description
技术领域
本发明涉及计算机图像识别技术领域，尤其涉及一种基于计算机图像识别的水位监测方法及其标尺和监测系统。
背景技术
目前，实时水位监测除人工报告外，主要有两种自动化的办法，一种是在现场安装水位检测仪，再通过无线或有线的方式报送；另一种是安装水位标尺和对准该标尺的摄像头，通过摄像头采集标尺的图像，再通过无线或有线的方式传输后由计算机识别。
这两种方法，都必须由专用的设备来采集和识别，建设成本和维护成本高，只能在个别要点布设，没办法大面积快速推广。
发明内容
为了解决水位监测的大面积快速推广问题，本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种基于计算机图像识别的水位监测方法，可以快速到要监测地点布设水位标尺，由非专业人员使用便携设备拍照，并通过无线网络传输到计算机中心，由计算机中心接收，经图像识别后显示和应用。
本发明问题之一是这样实现的：一种基于计算机图像识别的水位监测方法，包括如下具体步骤：
步骤1、将一水位标尺安装到需要监测的地点，该水位标尺需垂直于地面，0水位与地面对齐，同时在电子地图上水位标尺安装位置增加水位标尺的图示符号，配置好水位标尺的编码；所述水位标尺包括标尺段和编码段两部分，标尺段由标尺刻度以及水位读数组成，编码段由编码文字以及含有编码文字含义的网格图案组成；
步骤2、对水位标尺进行拍照，拍摄中心线与水位标尺表面垂线的夹角不超过±60度；
步骤3、将拍照获取的水位标尺图像通过无线网络进行发送上传；
步骤4、接收发送的水位标尺图像，并存储到计算机的存储介质；
步骤5、对水位标尺图像进行图像识别，提取水位标尺的编码以及水位读数，并将提取结果存储到计算机的数据库中；
步骤6、根据识别的水位标尺的编码，定位到电子地图上，根据水位读数进行展示，并对提取结果进行监测处理。
进一步地，所述网格图案由底色、网格线以及填色单元格组成；填色单元格填充两种能进行区别的颜色中的一种，两种颜色分别代表编码0和编码1，将所述编码文字与填色后的填色单元格所代表的编码形成对应关系；基于四进制法则，每个编码文字对应两个邻接的填色单元格，计算机通过填色单元格能提取水位标尺的编码。
进一步地，所述网格图案由纵横方向的m*n个网格组成，其中m为大于等于1的自然数，n为大于1的偶数；所述填色单元格位于网格内，每个填色单元格填充的所述两种颜色分别为前景色和背景色；所述底色、网格线颜色、填色单元格的前景色、背景色这四个颜色存在明显色差；所述前景色代表编码1，背景色代表编码0；所述编码文字由一串数字组成，这些数字每个数字仅限于0、1、2、3。
进一步地，所述编码文字的每个文字与两个邻接的填色单元格对应，按四进制的规则，则编码00对应编码文字的0，编码01对应编码文字的1，编码10对应编码文字的2，编码11对应编码文字的3；所述填色单元格的排列次序，与编码文字中文字的次序形成对应关系，按从上到下、从左到右的次序两两排列。
进一步地，所述计算机通过填色单元格能提取水位标尺的编码，具体为：计算机进行识别时，利用网格线定位到网格，逐个读取填色单元格的色块，获得出色块所代表的编码，将这些编码组合起来，最终提取水位标尺的编码。
为了解决水位监测的大面积快速推广问题，本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种基于计算机图像识别的水位监测系统，可以快速到要监测地点布设水位标尺，由非专业人员使用便携设备拍照，并通过无线网络传输到计算机中心，由计算机中心接收，经图像识别后显示和应用。
本发明问题之二是这样实现的：一种基于计算机图像识别的水位监测系统，所述监测系统包括：水位标尺设置模块、拍照模块、无线通信模块、图像接收模块、图像识别模块以及应用管理模块；
水位标尺设置模块，用于将一水位标尺安装到需要监测的地点，该水位标尺需垂直于地面，0水位与地面对齐，同时在电子地图上水位标尺安装位置增加水位标尺的图示符号，配置好水位标尺的编码；所述水位标尺包括标尺段和编码段两部分，标尺段由标尺刻度以及水位读数组成，编码段由编码文字以及含有编码文字含义的网格图案组成；
拍照模块，用于对水位标尺进行拍照，拍摄中心线与水位标尺表面垂线的夹角不超过±60度；
无线通信模块，用于将拍照获取的水位标尺图像通过无线网络进行发送上传；
图像接收模块，用于接收发送的水位标尺图像，并存储到计算机的存储介质；
图像识别模块，用于对水位标尺图像进行图像识别，提取水位标尺的编码以及水位读数，并将提取结果存储到计算机的数据库中；
应用管理模块，用于根据识别的水位标尺的编码，定位到电子地图上，根据水位读数进行展示，并对提取结果进行监测处理。
进一步地，所述网格图案由底色、网格线以及填色单元格组成；填色单元格填充两种能进行区别的颜色中的一种，两种颜色分别代表编码0和编码1，将所述编码文字与填色后的填色单元格所代表的编码形成对应关系；基于四进制法则，每个编码文字对应两个邻接的填色单元格，计算机通过填色单元格能提取水位标尺的编码。
进一步地，所述网格图案由纵横方向的m*n个网格组成，其中m大于等于1的自然数，n为大于1的偶数；所述填色单元格位于网格内，每个填色单元格填充的所述两种颜色分别为前景色和背景色；所述底色、网格线颜色、填色单元格的前景色、背景色这四个颜色存在明显色差；所述前景色代表编码1，背景色代表编码0；所述编码文字由一串数字组成，这些数字每个数字仅限于0、1、2、3。
进一步地，所述编码文字的每个文字与两个邻接的填色单元格对应，按四进制的规则，则编码00对应编码文字的0，编码01对应编码文字的1，编码10对应编码文字的2，编码11对应编码文字的3；所述填色单元格的排列次序，与编码文字中文字的次序形成对应关系，按从上到下、从左到右的次序两两排列。
进一步地，所述计算机通过填色单元格能提取水位标尺的编码，具体为：计算机进行识别时，利用网格线定位到网格，逐个读取填色单元格的色块，获得出色块所代表的编码，将这些编码组合起来，最终提取水位标尺的编码。
本发明具有如下优点：①可以实现依靠非专业人员和非专业设备的城市内涝和河流、水库水位实时监测；②不需要专门的图像获取及数据传输设备，利用普通的智能手机即可；③可以快速布设监测点；④水位标尺上有便于计算机识别的编码段，可以快速定位具体位置。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明带编码的水位标尺结构示意图。
图3为本发明的网格图案的结构示意图。
图4为本发明的两个邻接的填色单元格对应编码文字的结构示意图。
图5为本发明所述编码文字与网格单元排列对应关系图。
图6为本发明一实施例的网格图案的结构示意图。
图7为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图6所示，本发明的一种基于计算机图像识别的水位监测方法，包括如下具体步骤：
步骤1、将一水位标尺安装到需要监测的地点，该水位标尺需垂直于地面，0水位与地面对齐，同时在电子地图上标尺安装位置增加水位标尺的图示符号，配置好水位标尺的编码；如图2和图3所示，所述水位标尺包括标尺段和编码段两部分，标尺段由标尺刻度以及水位读数组成，编码段由编码文字1以及含有编码文字含义的网格图案2组成；编码文字必须唯一，不能重复，
步骤2、对水位标尺进行拍照，拍摄中心线与水位标尺表面垂线的夹角不超过±60度；
步骤3、将拍照获取的水位标尺图像通过无线网络进行发送上传；
步骤4、接收发送的水位标尺图像，并存储到计算机的存储介质中的指定位置；
步骤5、对水位标尺图像进行图像识别，提取水位标尺的编码以及水位读数，并将提取结果存储到计算机的数据库中；
步骤6、根据识别的水位标尺的编码，定位到电子地图上，根据水位读数进行展示，并对提取结果进行监测处理，对监测点的新增和变动进行记录。
如图3所示，所述网格图案2由底色21、网格线22以及填色单元格23组成；填色单元格23填充两种能进行区别的颜色中的一种，两种颜色分别代表编码0和编码1，将所述编码文字与填色后的填色单元格23所代表的编码形成对应关系；基于四进制法则，每个编码文字1对应两个邻接的填色单元格，计算机通过填色单元格23能提取水位标尺的编码。
所述网格图案由纵横方向的m*n个网格组成，其中m为大于等于1的自然数，n为大于1的偶数；所述填色单元格位于网格内，每个填色单元格填充的所述两种颜色分别为前景色和背景色；所述底色、网格线颜色、填色单元格的前景色、背景色这四个颜色存在明显色差；所述前景色代表编码1，背景色代表编码0；所述编码文字由一串数字组成，这些数字每个数字仅限于0、1、2、3。
所述编码文字的每个文字与两个邻接的填色单元格对应，按四进制的规则，则编码00对应编码文字的0，编码01对应编码文字的1，编码10对应编码文字的2，编码11对应编码文字的3；所述填色单元格的排列次序，与编码文字中文字的次序形成对应关系，按从上到下、从左到右的次序两两排列。
所述计算机通过填色单元格能提取水位标尺的编码，具体为：计算机进行识别时，利用网格线定位到网格，逐个读取填色单元格的色块，获得出色块所代表的编码，将这些编码组合起来，最终提取水位标尺的编码。
请参阅图2至图7所示，本发明的一种基于计算机图像识别的水位监测系统，所述监测系统包括：水位标尺设置模块、拍照模块、无线通信模块、图像接收模块、图像识别模块以及应用管理模块；
水位标尺设置模块，用于将一水位标尺安装到需要监测的地点，该水位标尺需垂直于地面，0水位与地面对齐，同时在电子地图上标尺安装位置增加水位标尺的图示符号，配置好水位标尺的编码；所述水位标尺包括标尺段和编码段两部分，标尺段由标尺刻度以及水位读数组成，编码段由编码文字以及含有编码文字含义的网格图案组成；编码文字必须唯一，不能重复，
拍照模块，用于对水位标尺进行拍照，拍摄中心线与水位标尺表面垂线的夹角不超过±60度；
无线通信模块，用于将拍照获取的水位标尺图像通过无线网络进行发送上传；
图像接收模块，用于接收发送的水位标尺图像，并存储到计算机的存储介质；
图像识别模块，用于对水位标尺图像进行图像识别，提取水位标尺的编码以及水位读数，并将提取结果存储到计算机的数据库中；
应用管理模块，用于根据识别的水位标尺的编码，定位到电子地图上，根据水位读数进行展示，并对提取结果进行监测处理，对监测点的新增和变动进行记录。
所述网格图案由底色、网格线以及填色单元格组成；填色单元格填充两种能进行区别的颜色中的一种，两种颜色分别代表编码0和编码1，将所述编码文字与填色后的填色单元格所代表的编码形成对应关系；基于四进制法则，每个编码文字对应两个邻接的填色单元格，计算机通过填色单元格能提取水位标尺的编码。
所述网格图案由纵横方向的m*n个网格组成，其中m为大于等于1的自然数，n为大于1的偶数；所述填色单元格位于网格内，每个填色单元格填充的所述两种颜色分别为前景色和背景色；所述底色、网格线颜色、填色单元格的前景色、背景色这四个颜色存在明显色差；所述前景色代表编码1，背景色代表编码0；所述编码文字由一串数字组成，这些数字每个数字仅限于0、1、2、3。
所述编码文字的每个文字与两个邻接的填色单元格对应，按四进制的规则，则编码00对应编码文字的0，编码01对应编码文字的1，编码10对应编码文字的2，编码11对应编码文字的3；所述填色单元格的排列次序，与编码文字中文字的次序形成对应关系，按从上到下、从左到右的次序两两排列。
所述计算机通过填色单元格能提取水位标尺的编码，具体为：计算机进行识别时，利用网格线定位到网格，逐个读取填色单元格的色块，获得出色块所代表的编码，将这些编码组合起来，最终提取水位标尺的编码。
总之，本发明在各城市内涝点和河流、水库安装水位标尺，由公众用自己的拍照设备拍照标尺图片，并上传到计算机中心，由中心进行识别后展示、应用。标尺上有唯一编码，可以快速定位到地图上对应的安装位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种基于计算机图像识别的水位监测方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤1、将一水位标尺安装到需要监测的地点，该水位标尺需垂直于地面，0水位与地面对齐，所述水位标尺包括标尺段和编码段两部分，标尺段由标尺刻度以及水位读数组成，编码段由编码文字以及含有编码文字含义的网格图案组成；同时在电子地图上水位标尺安装位置增加水位标尺的图示符号，配置好水位标尺的编码；
步骤2、对水位标尺进行拍照，拍摄中心线与水位标尺表面垂线的夹角不超过±60度；
步骤3、将拍照获取的水位标尺图像通过无线网络进行发送上传；
步骤4、接收发送的水位标尺图像，并存储到计算机的存储介质；
步骤5、对水位标尺图像进行图像识别，提取水位标尺的编码以及水位读数，并将提取结果存储到计算机的数据库中；
步骤6、根据识别的水位标尺的编码，定位到电子地图上，根据水位读数进行展示，并对提取结果进行监测处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于计算机图像识别的水位监测方法，其特征在于：
所述网格图案由底色、网格线以及填色单元格组成；填色单元格填充两种能进行区别的颜色中的一种，两种颜色分别代表编码0和编码1，将所述编码文字与填色后的填色单元格所代表的编码形成对应关系；基于四进制法则，每个编码文字对应两个邻接的填色单元格，计算机通过填色单元格能提取水位标尺的编码。
3.根据权利要求2所述的一种基于计算机图像识别的水位监测方法，其特征在于：所述网格图案由纵横方向的m*n个网格组成，其中m大于等于1的自然数，n为大于1的偶数；所述填色单元格位于网格内，每个填色单元格填充的所述两种颜色分别为前景色和背景色；所述底色、网格线颜色、填色单元格的前景色、背景色这四个颜色存在明显色差；所述前景色代表编码1，背景色代表编码0；所述编码文字由一串数字组成，这些数字每个数字仅限于0、1、2、3。
4.根据权利要求3所述的一种基于计算机图像识别的水位监测方法，其特征在于：所述编码文字的每个文字与两个邻接的填色单元格对应，按四进制的规则，则编码00对应编码文字的0，编码01对应编码文字的1，编码10对应编码文字的2，编码11对应编码文字的3；所述填色单元格的排列次序，与编码文字中文字的次序形成对应关系，按从上到下、从左到右的次序两两排列。
5.根据权利要求2所述的一种基于计算机图像识别的水位监测方法，其特征在于：所述计算机通过填色单元格能提取水位标尺的编码，具体为：计算机进行识别时，利用网格线定位到网格，逐个读取填色单元格的色块，获得出色块所代表的编码，将这些编码组合起来，最终提取水位标尺的编码。
6.一种基于计算机图像识别的水位监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：水位标尺设置模块、拍照模块、无线通信模块、图像接收模块、图像识别模块以及应用管理模块；
水位标尺设置模块，用于将一水位标尺安装到需要监测的地点，该水位标尺需垂直于地面，0水位与地面对齐，同时在电子地图上水位标尺安装位置增加水位标尺的图示符号，配置好水位标尺的编码；所述水位标尺包括标尺段和编码段两部分，标尺段由标尺刻度以及水位读数组成，编码段由编码文字以及含有编码文字含义的网格图案组成；
拍照模块，用于对水位标尺进行拍照，拍摄中心线与水位标尺表面垂线的夹角不超过±60度；
无线通信模块，用于将拍照获取的水位标尺图像通过无线网络进行发送上传；
图像接收模块，用于接收发送的水位标尺图像，并存储到计算机的存储介质；
图像识别模块，用于对水位标尺图像进行图像识别，提取水位标尺的编码以及水位读数，并将提取结果存储到计算机的数据库中；
应用管理模块，用于根据识别的水位标尺的编码，定位到电子地图上，根据水位读数进行展示，并对提取结果进行监测处理。
7.根据权利要求6所述的一种基于计算机图像识别的水位监测系统，其特征在于：
所述网格图案由底色、网格线以及填色单元格组成；填色单元格填充两种能进行区别的颜色中的一种，两种颜色分别代表编码0和编码1，将所述编码文字与填色后的填色单元格所代表的编码形成对应关系；基于四进制法则，每个编码文字对应两个邻接的填色单元格，计算机通过填色单元格能提取水位标尺的编码。
8.根据权利要求7所述的一种基于计算机图像识别的水位监测系统，其特征在于：所述网格图案由纵横方向的m*n个网格组成，其中m大于等于1的自然数，n为大于1的偶数；所述填色单元格位于网格内，每个填色单元格填充的所述两种颜色分别为前景色和背景色；所述底色、网格线颜色、填色单元格的前景色、背景色这四个颜色存在明显色差；所述前景色代表编码1，背景色代表编码0；所述编码文字由一串数字组成，这些数字每个数字仅限于0、1、2、3。
9.根据权利要求8所述的一种基于计算机图像识别的水位监测系统，其特征在于：所述编码文字的每个文字与两个邻接的填色单元格对应，按四进制的规则，则编码00对应编码文字的0，编码01对应编码文字的1，编码10对应编码文字的2，编码11对应编码文字的3；所述填色单元格的排列次序，与编码文字中文字的次序形成对应关系，按从上到下、从左到右的次序两两排列。
10.根据权利要求7所述的一种基于计算机图像识别的水位监测系统，其特征在于：所述计算机通过填色单元格能提取水位标尺的编码，具体为：计算机进行识别时，利用网格线定位到网格，逐个读取填色单元格的色块，获得出色块所代表的编码，将这些编码组合起来，最终提取水位标尺的编码。
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