CN111220235A - 水位监测方法及装置 - Google Patents

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CN111220235A CN201811410110.XA CN201811410110A CN111220235A CN 111220235 A CN111220235 A CN 111220235A CN 201811410110 A CN201811410110 A CN 201811410110A CN 111220235 A CN111220235 A CN 111220235A
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Abstract

本发明公开了一种水位监测方法及装置，属于水位监测技术领域。所述方法包括：获取原始图像，所述原始图像通过对安置于待监测水体中的水尺进行图像采集得到；根据所述原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像，所述目标图像为将所述原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向后的图像，所述射影变换矩阵用于表示任一原始图像以及对应的目标图像中各个像素点之间的坐标映射关系；根据所述目标图像，获取水位刻度值。本发明对原始图像进行了矫正，无论原始图像中的水尺是否倾斜，得到的目标图像中的水尺均处于垂直方向，这样根据目标图像可以获取到准确的水位刻度值，提高水位监测的准确性。

Description

水位监测方法及装置
技术领域
本发明涉及水位监测技术领域，尤其涉及一种水位监测方法及装置。
背景技术
水位监测是水体的一种重要监测指标，在河道、水文站和水库等场景下经常会涉及到水位监测，而准确可靠的水位监测对于水资源调度和防汛抗旱具有重要意义，因此，如何进行水位监测称为人们。
目前，相关技术一般利用水尺来实现水位监测，具体地，通过摄像装置预先采集水尺图像，并将水尺图像上传至服务器，由服务器对水尺的刻度进行标定，如在水尺每1/3的位置进行标定，沿水尺从下至上形成三段水尺刻度。例如，水尺量程为L，则在水尺的0、L/3、2L/3、3L/3位置处进行标定，这几个标定位置处的Y坐标(纵坐标)分别为P1、P2、P3、P4。这样，在后续应用中，通过摄像装置采集当前的水尺图像，由服务器计算该水尺图像中水面位置处的Y坐标，将Y坐标换算为对应的水位。具体地，若该Y坐标位于第一段水尺刻度，则当前水位为：V1＝(P1-Y)*(L/3)/(P1-P2)；若Y坐标位于第二段水尺刻度，则当前水位为：V2＝L/3+(P2-Y)*(L/3)/(P2-P3)；若Y坐标位于第三段水尺刻度，则当前水位为：V3＝2L/3+(P3-Y)*(L/3)/(P3-P4)。
上述技术利用等比例关系，将Y坐标转换为对应的水位，这就要求相机必须平视水尺，如果相机倾斜架设，则拍摄到的水尺图像中水尺是倾斜的，图像中水尺上端的一个像素代表的实际长度与图像下端的一个像素代表的实际长度可能不一致，这种情况下利用等比例关系计算得到的水位值误差较大，因此，亟需一种水位监测方法，提高水位监测的准确性。
发明内容
本发明实施例提供了一种水位监测方法及装置，可以解决相关技术误差较大的问题。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种水位监测方法，所述方法包括：
获取原始图像，所述原始图像通过对安置于待监测水体中的水尺进行图像采集得到；
根据所述原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像，所述目标图像为将所述原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向后的图像，所述射影变换矩阵用于表示任一原始图像以及对应的目标图像中各个像素点之间的坐标映射关系；
根据所述目标图像，获取水位刻度值。
在一种可能实现方式中，所述根据所述原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像，包括：
根据所述原始图像中各个第一像素点的像素值和所述射影变换矩阵，确定所述目标图像中像素未知的各个第二像素点的像素值，得到所述目标图像。
在一种可能实现方式中，所述根据所述原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像之前，所述方法还包括：
获取样本原始图像中所述水尺的标定信息，所述样本原始图像通过对所述水尺进行图像采集得到，所述标定信息包括所述水尺的至少两个刻度的标定信息，每个刻度的标定信息包括至少两个标定点的坐标以及对应的刻度值，所述至少两个标定点包括同一刻度的左端点和右端点；
根据所述标定信息，获取所述射影变换矩阵。
在一种可能实现方式中，所述根据所述标定信息，获取所述射影变换矩阵，包括：
从所述标定信息中选取第一标定点作为样本目标图像的坐标原点，得到所述第一标定点映射到样本目标图像中的坐标，所述样本目标图像为将所述样本原始图像中水尺的方向矫正至所述垂直方向后的图像；
根据预定义参数和所述标定信息中各个标定点对应的刻度值，获取所述各个标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，所述预定义参数用于指示所述水尺的宽度在所述样本目标图像中用第一数量的像素来表示，所述水尺的单位刻度的高度用第二数量的像素来表示。
在一种可能实现方式中，所述根据预定义参数和所述标定信息中各个标定点对应的刻度值，获取所述各个标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，包括：
根据所述预定义参数和所述第一标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，确定第二标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，所述第二标定点与所述第一标定点对应同一个刻度；
根据所述预定义参数、所述各个标定点对应的刻度值以及所述第一标定点和所述第二标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，确定第三标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，所述第三标定点为所述各个标定点中除所述第一标定点和所述第二标定点以外的标定点。
在一种可能实现方式中，所述根据所述预定义参数、所述各个标定点对应的刻度值以及所述第一标定点和所述第二标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，确定第三标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，包括：
根据所述第一标定点或所述第二标定点映射到所述样本目标图像中的横坐标，确定所述第三标定点映射到所述样本目标图像中的横坐标；
根据所述预定义参数、所述第三标定点对应的刻度值、所述第一标定点和所述第二标定点的纵坐标以及对应的刻度值，确定所述第三标定点映射到所述样本目标图像中的纵坐标。
在一种可能实现方式中，所述根据所述目标图像，获取水位刻度值，包括：
对所述目标图像进行灰度处理和二值化处理，得到第一图像；
对所述第一图像进行形态学处理，得到包含连通区域的第二图像，所述形态学处理包括闭运算和膨胀运算；
根据所述第二图像，获取水位刻度值。
在一种可能实现方式中，所述对所述目标图像进行灰度处理和二值化处理，得到第一图像，包括：
对所述目标图像进行灰度处理，得到灰度图像；
提取所述灰度图像的特征；
基于所述灰度图像的特征，对所述灰度图像进行二值化处理，得到所述第一图像。
在一种可能实现方式中，所述提取所述灰度图像的特征，包括：
对所述灰度图像进行目标方向的边缘检测，得到所述灰度图像的边缘特征。
在一种可能实现方式中，所述根据所述第二图像，获取水位刻度值，包括：
对所述第二图像进行水平方向的投影，得到投影直方图；
从上至下遍历所述投影直方图，当得到一个有效边缘的个数小于目标阈值的位置时，记录所述位置的纵坐标；
根据所述位置的纵坐标、所述水尺的任意两个刻度的纵坐标以及所述两个刻度的刻度值，获取所述水位刻度值。
第二方面，提供了一种水位监测装置，所述方法包括：
第一获取模块，用于获取原始图像，所述原始图像通过对安置于待监测水体中的水尺进行图像采集得到；
第二获取模块，用于根据所述原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像，所述目标图像为将所述原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向后的图像，所述射影变换矩阵用于表示任一原始图像以及对应的目标图像中各个像素点之间的坐标映射关系；
第三获取模块，用于根据所述目标图像，获取水位刻度值。
在一种可能实现方式中，所述第二获取模块用于根据所述原始图像中各个第一像素点的像素值和所述射影变换矩阵，确定所述目标图像中像素未知的各个第二像素点的像素值，得到所述目标图像。
在一种可能实现方式中，所述装置还包括：
第四获取模块，用于获取样本原始图像中所述水尺的标定信息，所述样本原始图像通过对所述水尺进行图像采集得到，所述标定信息包括所述水尺的至少两个刻度的标定信息，每个刻度的标定信息包括至少两个标定点的坐标以及对应的刻度值，所述至少两个标定点包括同一刻度的左端点和右端点；根据所述标定信息，获取所述射影变换矩阵。
在一种可能实现方式中，所述第四获取模块用于：
从所述标定信息中选取第一标定点作为样本目标图像的坐标原点，得到所述第一标定点映射到样本目标图像中的坐标，所述样本目标图像为将所述样本原始图像中水尺的方向矫正至所述垂直方向后的图像；
根据预定义参数和所述标定信息中各个标定点对应的刻度值，获取所述各个标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，所述预定义参数用于指示所述水尺的宽度在所述样本目标图像中用第一数量的像素来表示，所述水尺的单位刻度的高度用第二数量的像素来表示。
在一种可能实现方式中，所述第四获取模块用于：
根据所述预定义参数和所述第一标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，确定第二标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，所述第二标定点与所述第一标定点对应同一个刻度；
根据所述预定义参数、所述各个标定点对应的刻度值以及所述第一标定点和所述第二标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，确定第三标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，所述第三标定点为所述各个标定点中除所述第一标定点和所述第二标定点以外的标定点。
在一种可能实现方式中，所述第四获取模块用于：
根据所述第一标定点或所述第二标定点映射到所述样本目标图像中的横坐标，确定所述第三标定点映射到所述样本目标图像中的横坐标；
根据所述预定义参数、所述第三标定点对应的刻度值、所述第一标定点和所述第二标定点的纵坐标以及对应的刻度值，确定所述第三标定点映射到所述样本目标图像中的纵坐标。
在一种可能实现方式中，所述第三获取模块用于：
对所述目标图像进行灰度处理和二值化处理，得到第一图像；
对所述第一图像进行形态学处理，得到包含连通区域的第二图像，所述形态学处理包括闭运算和膨胀运算；
根据所述第二图像，获取水位刻度值。
在一种可能实现方式中，所述第三获取模块用于：
对所述目标图像进行灰度处理，得到灰度图像；
提取所述灰度图像的特征；
基于所述灰度图像的特征，对所述灰度图像进行二值化处理，得到所述第一图像。
在一种可能实现方式中，所述第三获取模块用于：
对所述灰度图像进行目标方向的边缘检测，得到所述灰度图像的边缘特征。
在一种可能实现方式中，所述第三获取模块用于：
对所述第二图像进行水平方向的投影，得到投影直方图；
从上至下遍历所述投影直方图，当得到一个有效边缘的个数小于目标阈值的位置时，记录所述位置的纵坐标；
根据所述位置的纵坐标、所述水尺的任意两个刻度的纵坐标以及所述两个刻度的刻度值，获取所述水位刻度值。
第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器；所述存储器，用于存放至少一条指令；所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的至少一条指令，实现第一方面任一种实现方式所述的方法步骤。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有至少一条指令，所述至少一条指令被处理器执行时实现第一方面任一种实现方式所述的方法步骤。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过根据射影变换矩阵，对原始图像进行矫正，将所述原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向，得到目标图像，进而根据目标图像获取水位刻度值，由于对原始图像进行了矫正，无论原始图像中的水尺是否倾斜，得到的目标图像中的水尺均处于垂直方向，这样根据目标图像可以获取到准确的水位刻度值，提高水位监测的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种水位监测方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种水位监测方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种水尺的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种图像处理过程的示意图；
图5是本发明实施例提供的一种图像处理过程的示意图；
图6是本发明实施例提供的一种水位监测装置的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种水位监测装置的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种电子设备800的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种水位监测方法的流程图。参见图1，该方法包括：
101、获取原始图像，该原始图像通过对安置于待监测水体中的水尺进行图像采集得到。
102、根据该原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像，该目标图像为将该原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向后的图像，该射影变换矩阵用于表示任一原始图像以及对应的目标图像中各个像素点之间的坐标映射关系。
103、根据该目标图像，获取水位刻度值。
本发明实施例提供的方法，通过根据射影变换矩阵，对原始图像进行矫正，将所述原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向，得到目标图像，进而根据目标图像获取水位刻度值，由于对原始图像进行了矫正，无论原始图像中的水尺是否倾斜，得到的目标图像中的水尺均处于垂直方向，这样根据目标图像可以获取到准确的水位刻度值，提高水位监测的准确性。
在一种可能实现方式中，该根据该原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像，包括：
根据该原始图像中各个第一像素点的像素值和该射影变换矩阵，确定该目标图像中像素未知的各个第二像素点的像素值，得到该目标图像。
在一种可能实现方式中，该根据该原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像之前，该方法还包括：
获取样本原始图像中该水尺的标定信息，该样本原始图像通过对该水尺进行图像采集得到，该标定信息包括该水尺的至少两个刻度的标定信息，每个刻度的标定信息包括至少两个标定点的坐标以及对应的刻度值，该至少两个标定点包括同一刻度的左端点和右端点；
根据该标定信息，获取该射影变换矩阵。
在一种可能实现方式中，该根据该标定信息，获取该射影变换矩阵，包括：
从该标定信息中选取第一标定点作为样本目标图像的坐标原点，得到该第一标定点映射到样本目标图像中的坐标，该样本目标图像为将该样本原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向后的图像；
根据预定义参数和该标定信息中各个标定点对应的刻度值，获取该各个标定点映射到该样本目标图像中的坐标，该预定义参数用于指示该水尺的宽度在该样本目标图像中用第一数量的像素来表示，该水尺的单位刻度的高度用第二数量的像素来表示。
在一种可能实现方式中，该根据预定义参数和该标定信息中各个标定点对应的刻度值，获取该各个标定点映射到该样本目标图像中的坐标，包括：
根据该预定义参数和该第一标定点映射到该样本目标图像中的坐标，确定第二标定点映射到该样本目标图像中的坐标，该第二标定点与该第一标定点对应同一个刻度；
根据该预定义参数、该各个标定点对应的刻度值以及该第一标定点和该第二标定点映射到该样本目标图像中的坐标，确定第三标定点映射到该样本目标图像中的坐标，该第三标定点为该各个标定点中除该第一标定点和该第二标定点以外的标定点。
在一种可能实现方式中，该根据该预定义参数、该各个标定点对应的刻度值以及该第一标定点和该第二标定点映射到该样本目标图像中的坐标，确定第三标定点映射到该样本目标图像中的坐标，包括：
根据该第一标定点或该第二标定点映射到该样本目标图像中的横坐标，确定该第三标定点映射到该样本目标图像中的横坐标；
根据该预定义参数、该第三标定点对应的刻度值、该第一标定点和该第二标定点的纵坐标以及对应的刻度值，确定该第三标定点映射到该样本目标图像中的纵坐标。
在一种可能实现方式中，该根据该目标图像，获取水位刻度值，包括：
对该目标图像进行灰度处理和二值化处理，得到第一图像；
对该第一图像进行形态学处理，得到包含连通区域的第二图像，该形态学处理包括闭运算和膨胀运算；
根据该第二图像，获取水位刻度值。
在一种可能实现方式中，该对该目标图像进行灰度处理和二值化处理，得到第一图像，包括：
对该目标图像进行灰度处理，得到灰度图像；
提取该灰度图像的特征；
基于该灰度图像的特征，对该灰度图像进行二值化处理，得到该第一图像。
在一种可能实现方式中，该提取该灰度图像的特征，包括：
对该灰度图像进行目标方向的边缘检测，得到该灰度图像的边缘特征。
在一种可能实现方式中，该根据该第二图像，获取水位刻度值，包括：
对该第二图像进行水平方向的投影，得到投影直方图；
从上至下遍历该投影直方图，当得到一个有效边缘的个数小于目标阈值的位置时，记录该位置的纵坐标；
根据该位置的纵坐标、该水尺的任意两个刻度的纵坐标以及该两个刻度的刻度值，获取该水位刻度值。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
图2是本发明实施例提供的一种水位监测方法的流程图。该方法由电子设备执行，参见图2，该方法包括：
201、获取样本原始图像中水尺的标定信息。
其中，该样本原始图像为未经过处理的图像，通过图像采集设备对安置于待监测水体中的水尺进行图像采集得到。该图像采集设备可以采用任意角度面对水尺进行架设，图像采集设备的视野范围至少能够覆盖水尺露出水面的部分。该图像采集设备可以是摄像机，该图像采集设备采集到的图像可以是白天的自然光图像，也可以是黑天经过红外补光得到的图像。
该标定信息可以包括该水尺的至少两个刻度的标定信息，每个刻度的标定信息包括至少两个标定点的坐标以及对应的刻度值，该至少两个标定点包括同一刻度的左端点和右端点。该至少两个刻度可以是水尺的任意刻度，也可以是水尺的目标刻度，如第一个刻度可以对应水尺需要被检测的最高刻度，用以确定水尺刻度的上边界。
在一种可能实现方式中，电子设备可以接收用户设备发送的该标定信息，其中，用户设备用于根据用户对样本原始图像中水尺的标定操作，获取相应的标定信息后发送给电子设备。例如，用户设备可以向用户展示该样本原始图像，用户可以在该样本原始图像上对水尺的至少两个刻度的位置和刻度值进行标记。例如，用户可以选取样本原始图像中水尺的两个刻度，并标定每个刻度的左右两个端点的位置以及对应的刻度值，用户设备在检测到用户的标定操作后，可以获取该标定操作对应的标定信息，该标定信息包括这两个刻度的左右两个端点的坐标以及对应的刻度值，然后，用户设备可以将该标定信息发送给电子设备，使得电子设备可以获取到该标定信息。
当然，如果电子设备本身可以实现用户设备的功能，则电子设备可以直接向用户展示该样本原始图像，并根据用户对样本原始图像中水尺的标定操作，获取样本原始图像中水尺的标定信息。
202、根据标定信息，获取射影变换矩阵，该射影变换矩阵用于表示任一原始图像以及对应的目标图像中各个像素点之间的坐标映射关系，该目标图像为将该原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向后的图像。
本发明实施例中，为了实现原始图像的矫正，也即是，将原始图像中的水尺矫正到垂直方向，得到目标图像，电子设备需要得知原始图像和目标图像之间像素点的坐标映射关系，该坐标映射关系可以用射影变换矩阵表示。当然，除了矫正原始图像中水尺的方向外，还可以矫正原始图像中水尺的尺寸大小，矫正后得到的目标图像中水尺的尺寸为目标尺寸。
在一种可能实现方式中，射影变换矩阵的获取过程可以包括下述步骤a和步骤b：
步骤a、从该标定信息中选取第一标定点作为样本目标图像的坐标原点，得到该第一标定点映射到样本目标图像中的坐标，该样本目标图像为将该样本原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向后的图像。
其中，该样本目标图像是指对样本原始图像矫正后得到的图像。该第一标定点可以是任一刻度的任一标定点，也可以是水尺的目标刻度的目标标定点，如第一个刻度的左端点。该第一标定点映射到样本目标图像中的坐标为(0,0)。
步骤b、根据预定义参数和该标定信息中各个标定点对应的刻度值，获取该各个标定点映射到该样本目标图像中的坐标。
其中，该预定义参数用于指示该水尺的宽度在该样本目标图像中用第一数量的像素来表示，该水尺的单位刻度的高度用第二数量的像素来表示。
例如，第一数量可以为w，即水尺的宽度可以用w个像素表示，第二数量可以为h，即水尺的单位刻度的高度(高度为e)可以用h个像素表示。这样，电子设备可以将原始图像中点的位置映射到矫正图像中的位置表示出来。
该预定义参数也可以指示矫正后得到的目标图像的分辨率，也即是，目标图像的单位长度需要用多少个像素来表示，或，目标图像的一个像素代表的实际长度是多少。可以理解的是，电子设备也可以直接预定义该分辨率，根据该分辨率即可得到该预定义参数。
在一种可能实现方式中，该步骤b可以包括下述步骤b1和步骤b2：
步骤b1、根据该预定义参数和该第一标定点映射到该样本目标图像中的坐标，确定第二标定点映射到该样本目标图像中的坐标，该第二标定点与该第一标定点对应同一个刻度。
例如，如果该第一标定点为某一个刻度的左端点，则该第二目标点为该刻度的右端点。针对第一标定点映射到样本目标图像的坐标为(0，0)，由于预定义参数指示了水尺的宽度在该样本目标图像中用w个像素来表示，因此，电子设备可以确定第二标定点映射到样本目标图像的坐标为(w，0)。
步骤b2、根据该预定义参数、该各个标定点对应的刻度值以及该第一标定点和该第二标定点映射到该样本目标图像中的坐标，确定第三标定点映射到该样本目标图像中的坐标，该第三标定点为该各个标定点中除该第一标定点和该第二标定点以外的标定点。
针对该第三标定点的横坐标，根据该第一标定点或该第二标定点映射到该样本目标图像中的横坐标，确定该第三标定点映射到该样本目标图像中的横坐标。
具体地，当该第三标定点和该第一标定点均为左端点或右端点时，将该第一标定点映射到该样本目标图像中的横坐标作为该第三标定点映射到该样本目标图像中的横坐标；或，当该第三标定点和该第二标定点均为左端点或右端点时，将该第二标定点映射到该样本目标图像中的横坐标作为该第三标定点映射到该样本目标图像中的横坐标。
如果某个第三标定点和该第一标定点均为左端点，第一标定点映射到样本目标图像中的坐标为(0，0)，则该第三标定点映射到样本目标图像中的横坐标为0。如果某个第三标定点和该第二标定点均为右端点，第二标定点映射到样本目标图像中的坐标为(w，0)，则该第三标定点映射到样本目标图像中的横坐标为w。
针对该第三标定点的纵坐标，根据该预定义参数、该第三标定点对应的刻度值、该第一标定点和该第二标定点的纵坐标以及对应的刻度值，确定该第三标定点映射到该样本目标图像中的纵坐标。
在一种可能实现方式中，电子设备可以将该第三标定点对应的刻度值减去该第一标定点和该第二标定点对应的刻度值，得到刻度差值；将该刻度差值除以该第一参数所指示的第一数量后，乘以该第二参数所指示的第二数量，得到目标值；将该第一标定点和该第二标定点的纵坐标与目标值进行求和；将求和结果作为该第三标定点映射到该样本目标图像中的纵坐标。
以第一标定点和该第二标定点对应的刻度值为V1，第三标定点对应的刻度值为V2为例，如果第一标定点和该第二标定点的纵坐标为v，则电子设备可以确定该第三标定点映射到该样本目标图像中的纵坐标为v+(V2-V1)/e*h。
例如，水尺的某一个刻度的左右两个端点映射到样本目标图像中的位置分别为(0，0)和(w，0)，另一个刻度的左端点和右端点映射到样本目标图像中的位置可以为(0,(V2-V1)/e*h)和(w,(V2-V1)/e*h)。
电子设备可以通过步骤b可以获取到样本原始图像和样本目标图像之间多组存在坐标映射关系的点对如下：
{(x1,y1),(x2,y2)…(xn,yn)}→{(X1,Y1),(X2,Y2)…(Xn,Yn)}。
电子设备可以利用这些点对来获取射影变换矩阵，射影变换矩阵对应的变换方程如下：
Figure BDA0001878284900000121
其中，
Figure BDA0001878284900000122
射影变换是一般二维图像投影的变换方法，射影变换矩阵A是一个3х3的矩阵，射影变换矩阵A对应的变换方程有8个自由度，理论上需要标定至少4个不在同一直线的点来求解该射影变换矩阵。
因此，电子设备可以使用至少4组点对来求解该射影变换矩阵A。例如，电子设备可以使用4组点对，采用预设算法进行求解，得到射影变换矩阵A。
需要说明的是，本发明实施例中的水尺可以是标准水尺，也可以是非对称水尺。参见图3，提供了一种水尺的示意图，图3中左边的水尺为标准水尺，右边的水尺为非对称水尺。标准水尺是一种对称水尺，具有对称的图案，如图3所示，标准水尺具有以一对相反的“E”为单位的外观。
非对称水尺具有非对称性的图案，在镜面反射时，其在摄像机中的成像呈现不同的外观特征，如图3中右边的三角形状水尺，非对称水尺这种具备倾斜方向性的外观不仅能够保持在普通场景下的识别能力，又能适应平静水面出现倒影的现象。如图3所示，非对称性水尺倒影的方向特征与本体的方向特征不同，这种特性通过图像可以得到直观的感受，水尺位于水面上的部分所形成的纹理特征和水尺位于水面下的部分所形成的纹理特征，在成像时呈现了完全不同的走势，在使用图像识别算法进行图像识别时，可以很容易的抓取到这个特征的区别，从而进行有效的识别，解决水尺倒影对识别准确率的影响。
需要说明的是，图3所示的具有三角形状的水尺只是非对称水尺的一个示例，实际上，非对称性水尺的图案可以具有斜向边缘、该斜向边缘可以是直线、弧线、曲线以及其他图案，只要这些图案的倒影与水尺本体存在区别即可。
针对水尺为标准水尺的情况，水尺的同一刻度的左右两个端点的标定比较方便，这种对左右两个端点进行标定的方式可以很快地获取到标定信息，进而获取到射影变换矩阵。
需要说明的是，上述步骤201和步骤202为可选步骤，由于图像采集设备和水尺的位置一般是固定的，因此，步骤201和步骤202只需执行一次，后续即可直接使用步骤201和步骤202获取到的射影变换矩阵，获取原始图像中的水位刻度值。
203、当获取到原始图像时，根据该原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像，该目标图像为将该原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向后的图像。
其中，该原始图像为未经过处理的图像，该原始图像可以通过对安置于待监测水体中的水尺进行图像采集得到。该目标图像是对该原始图像进行矫正后的图像。
在一种可能实现方式中，电子设备可以根据该原始图像中各个第一像素点的像素值和该射影变换矩阵，确定该目标图像中像素未知的各个第二像素点的像素值，得到该目标图像。
对于目标图像中的每个第二像素点，电子设备可以通过步骤202获取到的射影变换矩阵，计算该第二像素点映射到原始图像中的位置，如果该第二像素点映射到原始图像中的位置是某一个第一像素点所在的位置，则电子设备可以直接将该第一像素点的像素值作为该第二像素点的像素值。当然，如果该第二像素点映射到第一图像中的位置不是任一个第一像素点所在的位置，则电子设备可以根据插值算法来插值得到该第二像素点的像素值。
204、根据该目标图像，获取水位刻度值。
在一种可能实现方式中，该步骤204可以包括下述步骤a至步骤c：
步骤a、对该目标图像进行灰度处理和二值化处理，得到第一图像。
具体地，该步骤a可以包括下述步骤a1和步骤a2：
步骤a1、对该目标图像进行灰度处理，得到灰度图像。
其中，对该目标图像进行灰度处理是指只保留目标图像的白色部分，将目标图像中的其他颜色全部设置为黑色。经过灰度处理后的图像在黑色与白色之间有许多不同深度等级的颜色，该图像中的像素点的像素值在0-255之间取值。
步骤a2、提取该灰度图像的特征。
在一种可能实现方式中，该特征可以为边缘特征(纹理信息)。针对边缘特征，电子设备可以对该灰度图像进行目标方向的边缘检测，得到该灰度图像的边缘特征。该边缘特征可以包括边缘强度，还可以包括边缘方向。
针对标准水尺，假定水平向右方向为0度，逆时针为正向，则该目标方向可以为0度(横向)，电子设备可以对灰度图像进行横向的边缘检测，如采用3x7的卷积核进行边缘提取，得到该灰度图像的边缘特征。
针对非对称性水尺，该目标方向可以包括0度(横向)、45度、90度(纵向)和135度等4个方向，电子设备可以对灰度图像进行该4个方向的边缘检测，如采用4个方向的7*7的卷积核提取0度、45度、90度和135度的边缘特征。
需要说明的是，上述实现方式仅以特征为边缘特征，通过边缘检测提取特征为例进行说明。实际上，该特征可以是用来表征图像中水尺的任意特征，相应地，电子设备可以通过任何能够提取水尺的相应特征的方式来进行特征提取。例如，针对非对称性水尺，该特征可以是任意用来表征水尺的非对称特征，本发明实施例对非对称性水尺的外观和非对称性特征不做具体限定。
步骤a3、基于该灰度图像的特征，对该灰度图像进行二值化处理，得到该第一图像。
其中，二值化处理是将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阈值选取，将像素值(或灰度值)大于该阈值的像素点的像素值设置为1或255(白色)，将像素值大于该阈值的像素点的像素值设置为0(黑色)，获得仍然可以反映图像整体和局部特征的图像。经过二值化处理后的图像只有黑色与白色两种颜色，整个图像呈现出明显的黑白效果。
本发明实施例中，电子设备可以基于局部平均阈值的图像二值化处理方法，对灰度图像进行二值化处理。在一种可能实现方式中，针对特征为边缘特征的情况，电子设备可以根据灰度图像的边缘特征，选取边缘强度在灰度图像上局部的均值(边缘强度局部均值)作为阈值，将灰度图像的边缘强度二值化，得到二值化边缘后的第一图像。
例如，针对非对称水尺，当电子设备对采用4个方向的卷积核提取边缘特征后，当4个方向中45度方向的边缘强度值最大，且大于局部平均值，则二值化处理后的第一图像中45度方向的位置处的像素值为1或255(白色)，否则为0(黑色)。
步骤b、对该第一图像进行形态学处理，得到包含连通区域的第二图像，该形态学处理包括闭运算和膨胀运算。
其中，该形态学处理包括闭运算和膨胀运算。膨胀运算是将与物体接触的所有背景点合并到该物体中，使边界向外部扩张的过程。可以用来填补物体中的空洞。闭运算是先膨胀运算后腐蚀运算的过程，其中，腐蚀运算是消除边界点，使边界向内部收缩的过程，可以用来消除小且无意义的物体。闭运算用来填充物体内细小空洞、连接邻近物体、平滑其边界的同时并不明显改变其面积。
在一种可能实现方式中，针对标准水尺，电子设备可以对第一图像进行5*5的膨胀运算，得到较为完整的连通区域，第二图像中的每个连通区域由一个单位刻度图案“E”形成。针对非对称性水尺，电子设备可以对第一图像进行5*5的闭运算，得到较为完整的连通区域，第二图像中的每个连通区域由一个三角斜线形成。
参见图4，图4是本发明实施例提供的一种图像处理过程的示意图，图4中的(a)图和(e)图是原始图像的示意图，图4中的(b)图、(f)图和(g)图是原始图像矫正后的目标图像，图4中的(c)图是经过二值化处理得到的图像，图4中的(d)图是经过形态学处理得到的图像。
考虑到水尺表面可能存在弧度，如果图像采集设备不正对水尺架设，这样会导致图像中出现左右两端不均匀的情况。如图4中的(e)图所示，该图像中的水尺表面存在弧度，矫正后的目标图像中水尺的两端不均匀，左端的刻度E较短，右端的刻度E较长，如图4中的(f)图所示。因此，针对水尺表面存在弧度的情况，可以采取同一刻度标定三个点的方式对水尺的刻度位置进行标定，这样电子设备获取到的标定信息可以包括水尺的多个刻度的标定信息，每个刻度的标定信息包括同一刻度的左端点、右端点以及左端点和右端点之间的中间点的坐标以及对应的刻度值。这样，电子设备可以以左端点和中间点为左边一组，中间点和右端点为右边一组，针对左边一组和右边一组分别做射影变换，映射到矫正图像中的左右两个半边，也即是，将原始图像的左右两边分别矫正到左右两边均为w/2的目标图像中，如图4中的(g)图所示，图4中的(g)图相比于(f)图，无论从展示还是后续处理上，均会有更好的效果。本发明实施例对标定的位置、标定点数以及标定信息的使用方法不做具体限定。
参见图5，图5是本发明实施例提供的一种图像处理过程的示意图，图5中的(a)图是原始图像的示意图，图5中的(b)图是原始图像矫正后的目标图像，图5中的(c)图是经过二值化处理得到的图像，图5中的(d)图是经过形态学处理得到的图像，图5中的(e)图是原始图像标记水位线的示意图。
步骤c、根据该第二图像，获取水位刻度值。
在一种可能实现方式中，该步骤c具体包括：对该第二图像进行水平方向的投影，得到投影直方图；从上至下遍历该投影直方图，当得到一个有效边缘的个数小于目标阈值的位置时，记录该位置的纵坐标；根据该位置的纵坐标、该水尺的任意两个刻度的纵坐标以及该两个刻度的刻度值，获取该水位刻度值。
电子设备可以采用水平投影算法，对第二图像进行水平投影，也即是，将第二图像向高度维度进行投影，累加每行的有效边缘的个数，生成投影直方图。其中，有效边缘是指边缘强度大于预设阈值的位置，生成的投影直方图是一维向量。
可选地，电子设备可以将投影直方图经过中值滤波进一步平滑处理，这样可以消除形态学处理后图像中可能会存在的部分孔洞或断裂。
电子设备可以认为有效边缘的个数小于目标阈值的位置为水面位置，记录该位置的纵坐标Yb，如果水尺的任意两个刻度的刻度值分别为V2和V1，纵坐标分别为Y2和Y1，则电子设备可以得到该位置的刻度值为：
Figure BDA0001878284900000161
电子设备可以将该位置的刻度值作为水位刻度值。其中，Yb、Y2和Y1均为矫正后的图像中的纵坐标。
可选地，电子设备在获取到水面位置的纵坐标Yb后，可以确定水尺在该水面位置处的左端点为(0,Yb)，右端点为(w,Yb)，进而通过射影变换矩阵，计算该左端点映射到第一图像中的位置坐标为(xb1,yb1)，右端点在第一图像中的位置坐标为(xb2,yb2)，这两个位置坐标即为第一图像中水尺在水面位置处的左右两个端点，连接该左右两个端点之间的直线，即可得到第一图像中的水位线所在位置。
电子设备可以在该第一图像中标记出该水位线，并在与用户的交互界面中进行展示。例如，电子设备可以直接显示该交互界面，并展示该第一图像中的水位线，或，电子设备可以将标记有水位线的第一图像发送给用户设备，由用户设备展示该第一图像中的水位线，如图5中的(e)图的黑色横线所示。
本发明实施例提供了一种适宜任意角度架设图像采集设备的水位监测方法，使用射影变换完成对倾斜水尺的矫正。对于水尺来说，表面可能存在曲面或者其他弧度形式，该情况下可以标定同一刻度上的多个点。该方法标定简单，用户可以很简单的找到水尺的同一刻度的标定位置，包括左右两边的位置和中间的位置。这种标定方法无论在展示和后续处理上，均可以得到较好的矫正结果。
另外，本发明实施例还提出了一种非对称水尺，这种水尺具有与传统标准水尺不同的特性，如在水面呈现倒影时，水尺本体和水面中的特性有较为明显的差别，如斜向的边缘可以很明显的区分水尺和倒影。通过提取非对称水尺的非对称性特征，抑制其他可能无法分辨或造成干扰的特征，可以较好的完成水面位置的定位。
通过利用了图像中的水尺在水面以上和水面以下具有不同的纹理信息，采用局部自适应阈值将横向边缘提取并二值化，再经形态学处理、投影直方图、水位计算等步骤后，可得到准确的水位刻度。其中，边缘提取可以将水尺的主要特征提取出来，形态学处理可以将特征联系起来。
本发明实施例中涉及的算法复杂度低，不需要过多的计算资源，完全可以可以集成到前端设备(图像采集设备)内置的处理器上，完成图像的实时处理或采取间隔时间处理，得到水位刻度值。因此对于利用图像自动智能的读取水位刻度的场景来说，不需要增加过多额外的设备和施工费用，实用性强。这种情况下，该电子设备可以是摄像机等图像采集设备，例如，图像采集设备直接执行上述步骤201至步骤204来获取水位刻度值。
当然，该电子设备也可以是图像采集设备以外的其他设备，例如，图像采集设备采集到当前图像后，直接将该当前图像实时发送给该电子设备，由该电子设备执行步骤201至步骤204来获取水位刻度值。另外，该电子设备还可以通过网络等方式与用户设备连接，用户可在用户设备上进行标定操作，也可以在用户设备上观察电子设备返回的水位线识别结果。
本发明实施例提供的方法，通过根据射影变换矩阵，对原始图像进行矫正，将所述原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向，得到目标图像，进而根据目标图像获取水位刻度值，由于对原始图像进行了矫正，无论原始图像中的水尺是否倾斜，得到的目标图像中的水尺均处于垂直方向，这样根据目标图像可以获取到准确的水位刻度值，提高水位监测的准确性。
图6是本发明实施例提供的一种水位监测装置的结构示意图。参照图6，该装置包括：
第一获取模块601，用于获取原始图像，该原始图像通过对安置于待监测水体中的水尺进行图像采集得到；
第二获取模块602，用于根据该原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像，该目标图像为将该原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向后的图像，该射影变换矩阵用于表示任一原始图像以及对应的目标图像中各个像素点之间的坐标映射关系；
第三获取模块603，用于根据该目标图像，获取水位刻度值。
在一种可能实现方式中，该第二获取模块602用于根据该原始图像中各个第一像素点的像素值和该射影变换矩阵，确定该目标图像中像素未知的各个第二像素点的像素值，得到该目标图像。
在一种可能实现方式中，参见图7，该装置还包括：
第四获取模块604，用于获取样本原始图像中该水尺的标定信息，该样本原始图像通过对该水尺进行图像采集得到，该标定信息包括该水尺的至少两个刻度的标定信息，每个刻度的标定信息包括至少两个标定点的坐标以及对应的刻度值，该至少两个标定点包括同一刻度的左端点和右端点；根据该标定信息，获取该射影变换矩阵。
在一种可能实现方式中，该第四获取模块604用于：
从该标定信息中选取第一标定点作为样本目标图像的坐标原点，得到该第一标定点映射到样本目标图像中的坐标，该样本目标图像为将该样本原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向后的图像；
根据预定义参数和该标定信息中各个标定点对应的刻度值，获取该各个标定点映射到该样本目标图像中的坐标，该预定义参数用于指示该水尺的宽度在该样本目标图像中用第一数量的像素来表示，该水尺的单位刻度的高度用第二数量的像素来表示。
在一种可能实现方式中，该第四获取模块604用于：
根据该预定义参数和该第一标定点映射到该样本目标图像中的坐标，确定第二标定点映射到该样本目标图像中的坐标，该第二标定点与该第一标定点对应同一个刻度；
根据该预定义参数、该各个标定点对应的刻度值以及该第一标定点和该第二标定点映射到该样本目标图像中的坐标，确定第三标定点映射到该样本目标图像中的坐标，该第三标定点为该各个标定点中除该第一标定点和该第二标定点以外的标定点。
在一种可能实现方式中，该第四获取模块604用于：
根据该第一标定点或该第二标定点映射到该样本目标图像中的横坐标，确定该第三标定点映射到该样本目标图像中的横坐标；
根据该预定义参数、该第三标定点对应的刻度值、该第一标定点和该第二标定点的纵坐标以及对应的刻度值，确定该第三标定点映射到该样本目标图像中的纵坐标。
在一种可能实现方式中，该第三获取模块603用于：
对该目标图像进行灰度处理和二值化处理，得到第一图像；
对该第一图像进行形态学处理，得到包含连通区域的第二图像，该形态学处理包括闭运算和膨胀运算；
根据该第二图像，获取水位刻度值。
在一种可能实现方式中，该第三获取模块603用于：
对该目标图像进行灰度处理，得到灰度图像；
提取该灰度图像的特征；
基于该灰度图像的特征，对该灰度图像进行二值化处理，得到该第一图像。
在一种可能实现方式中，该第三获取模块603用于：
对该灰度图像进行目标方向的边缘检测，得到该灰度图像的边缘特征。
在一种可能实现方式中，该第三获取模块603用于：
对该第二图像进行水平方向的投影，得到投影直方图；
从上至下遍历该投影直方图，当得到一个有效边缘的个数小于目标阈值的位置时，记录该位置的纵坐标；
根据该位置的纵坐标、该水尺的任意两个刻度的纵坐标以及该两个刻度的刻度值，获取该水位刻度值。
本发明实施例提供的装置，通过根据射影变换矩阵，对原始图像进行矫正，将所述原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向，得到目标图像，进而根据目标图像获取水位刻度值，由于对原始图像进行了矫正，无论原始图像中的水尺是否倾斜，得到的目标图像中的水尺均处于垂直方向，这样根据目标图像可以获取到准确的水位刻度值，提高水位监测的准确性。
需要说明的是：上述实施例提供的水位监测装置在水位监测时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的水位监测装置与水位监测方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
图8是本发明实施例提供的一种电子设备800的结构示意图，该电子设备800可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(CentralProcessing Units，CPU)801和一个或一个以上的存储器802，其中，该存储器802中存储有至少一条指令，该至少一条指令由该处理器801加载并执行以实现上述各个方法实施例提供的水位监测方法。当然，该服务器还可以具有有线或无线网络接口、键盘以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出，该服务器还可以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。
在示例性实施例中，还提供了一种存储有至少一条指令的计算机可读存储介质，例如存储有至少一条指令的存储器，上述至少一条指令被处理器执行时实现上述实施例中的水位监测方法。例如，该计算机可读存储介质可以是只读内存(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读光盘(Compact Disc Read-OnlyMemory，CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，上述程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
上述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种水位监测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取原始图像，所述原始图像通过对安置于待监测水体中的水尺进行图像采集得到；
根据所述原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像，所述目标图像为将所述原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向后的图像，所述射影变换矩阵用于表示任一原始图像以及对应的目标图像中各个像素点之间的坐标映射关系；
根据所述目标图像，获取水位刻度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像，包括：
根据所述原始图像中各个第一像素点的像素值和所述射影变换矩阵，确定所述目标图像中像素未知的各个第二像素点的像素值，得到所述目标图像。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像之前，所述方法还包括：
获取样本原始图像中所述水尺的标定信息，所述样本原始图像通过对所述水尺进行图像采集得到，所述标定信息包括所述水尺的至少两个刻度的标定信息，每个刻度的标定信息包括至少两个标定点的坐标以及对应的刻度值，所述至少两个标定点包括同一刻度的左端点和右端点；
根据所述标定信息，获取所述射影变换矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述标定信息，获取所述射影变换矩阵，包括：
从所述标定信息中选取第一标定点作为样本目标图像的坐标原点，得到所述第一标定点映射到样本目标图像中的坐标，所述样本目标图像为将所述样本原始图像中水尺的方向矫正至所述垂直方向后的图像；
根据预定义参数和所述标定信息中各个标定点对应的刻度值，获取所述各个标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，所述预定义参数用于指示所述水尺的宽度在所述样本目标图像中用第一数量的像素来表示，所述水尺的单位刻度的高度用第二数量的像素来表示。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据预定义参数和所述标定信息中各个标定点对应的刻度值，获取所述各个标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，包括：
根据所述预定义参数和所述第一标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，确定第二标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，所述第二标定点与所述第一标定点对应同一个刻度；
根据所述预定义参数、所述各个标定点对应的刻度值以及所述第一标定点和所述第二标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，确定第三标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，所述第三标定点为所述各个标定点中除所述第一标定点和所述第二标定点以外的标定点。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述预定义参数、所述各个标定点对应的刻度值以及所述第一标定点和所述第二标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，确定第三标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，包括：
根据所述第一标定点或所述第二标定点映射到所述样本目标图像中的横坐标，确定所述第三标定点映射到所述样本目标图像中的横坐标；
根据所述预定义参数、所述第三标定点对应的刻度值、所述第一标定点和所述第二标定点的纵坐标以及对应的刻度值，确定所述第三标定点映射到所述样本目标图像中的纵坐标。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标图像，获取水位刻度值，包括：
对所述目标图像进行灰度处理和二值化处理，得到第一图像；
对所述第一图像进行形态学处理，得到包含连通区域的第二图像，所述形态学处理包括闭运算和膨胀运算；
根据所述第二图像，获取水位刻度值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对所述目标图像进行灰度处理和二值化处理，得到第一图像，包括：
对所述目标图像进行灰度处理，得到灰度图像；
提取所述灰度图像的特征；
基于所述灰度图像的特征，对所述灰度图像进行二值化处理，得到所述第一图像。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述提取所述灰度图像的特征，包括：
对所述灰度图像进行目标方向的边缘检测，得到所述灰度图像的边缘特征。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二图像，获取水位刻度值，包括：
对所述第二图像进行水平方向的投影，得到投影直方图；
从上至下遍历所述投影直方图，当得到一个有效边缘的个数小于目标阈值的位置时，记录所述位置的纵坐标；
根据所述位置的纵坐标、所述水尺的任意两个刻度的纵坐标以及所述两个刻度的刻度值，获取所述水位刻度值。
11.一种水位监测装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取原始图像，所述原始图像通过对安置于待监测水体中的水尺进行图像采集得到；
第二获取模块，用于根据所述原始图像和射影变换矩阵，获取目标图像，所述目标图像为将所述原始图像中水尺的方向矫正至垂直方向后的图像，所述射影变换矩阵用于表示任一原始图像以及对应的目标图像中各个像素点之间的坐标映射关系；
第三获取模块，用于根据所述目标图像，获取水位刻度值。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块用于根据所述原始图像中各个第一像素点的像素值和所述射影变换矩阵，确定所述目标图像中像素未知的各个第二像素点的像素值，得到所述目标图像。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第四获取模块，用于获取样本原始图像中所述水尺的标定信息，所述样本原始图像通过对所述水尺进行图像采集得到，所述标定信息包括所述水尺的至少两个刻度的标定信息，每个刻度的标定信息包括至少两个标定点的坐标以及对应的刻度值，所述至少两个标定点包括同一刻度的左端点和右端点；根据所述标定信息，获取所述射影变换矩阵。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第四获取模块用于：
从所述标定信息中选取第一标定点作为样本目标图像的坐标原点，得到所述第一标定点映射到样本目标图像中的坐标，所述样本目标图像为将所述样本原始图像中水尺的方向矫正至所述垂直方向后的图像；
根据预定义参数和所述标定信息中各个标定点对应的刻度值，获取所述各个标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，所述预定义参数用于指示所述水尺的宽度在所述样本目标图像中用第一数量的像素来表示，所述水尺的单位刻度的高度用第二数量的像素来表示。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第四获取模块用于：
根据所述预定义参数和所述第一标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，确定第二标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，所述第二标定点与所述第一标定点对应同一个刻度；
根据所述预定义参数、所述各个标定点对应的刻度值以及所述第一标定点和所述第二标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，确定第三标定点映射到所述样本目标图像中的坐标，所述第三标定点为所述各个标定点中除所述第一标定点和所述第二标定点以外的标定点。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第四获取模块用于：
根据所述第一标定点或所述第二标定点映射到所述样本目标图像中的横坐标，确定所述第三标定点映射到所述样本目标图像中的横坐标；
根据所述预定义参数、所述第三标定点对应的刻度值、所述第一标定点和所述第二标定点的纵坐标以及对应的刻度值，确定所述第三标定点映射到所述样本目标图像中的纵坐标。
17.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第三获取模块用于：
对所述目标图像进行灰度处理和二值化处理，得到第一图像；
对所述第一图像进行形态学处理，得到包含连通区域的第二图像，所述形态学处理包括闭运算和膨胀运算；
根据所述第二图像，获取水位刻度值。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述第三获取模块用于：
对所述目标图像进行灰度处理，得到灰度图像；
提取所述灰度图像的特征；
基于所述灰度图像的特征，对所述灰度图像进行二值化处理，得到所述第一图像。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第三获取模块用于对所述灰度图像进行目标方向的边缘检测，得到所述灰度图像的边缘特征。
20.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述第三获取模块用于：
对所述第二图像进行水平方向的投影，得到投影直方图；
从上至下遍历所述投影直方图，当得到一个有效边缘的个数小于目标阈值的位置时，记录所述位置的纵坐标；
根据所述位置的纵坐标、所述水尺的任意两个刻度的纵坐标以及所述两个刻度的刻度值，获取所述水位刻度值。
21.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器；所述存储器，用于存放至少一条指令；所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的至少一条指令，实现权利要求1-10任一项所述的方法步骤。
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