CN111998908A - 基于图像识别的水位监测散斑图像标识尺、系统及方法 - Google Patents

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CN111998908A CN201910374525.4A CN201910374525A CN111998908A CN 111998908 A CN111998908 A CN 111998908A CN 201910374525 A CN201910374525 A CN 201910374525A CN 111998908 A CN111998908 A CN 111998908A
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丁勇
陈树华
崔何亮
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    • G01F23/802—Particular electronic circuits for digital processing equipment
    • G01F23/804—Particular electronic circuits for digital processing equipment containing circuits handling parameters other than liquid level
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开一种基于计算机图像识别的水位监测散斑图像标识尺，对面设有摄像机对其进行拍摄；其特征在于：包括太阳能背板、LED灯条和若干组散斑图像；若干组散斑图像从上到下循环重复设置，其朝向摄像机作为获取图像的面称作测量面，背向摄像机的另一面称作安装面；所述LED灯条设置在其安装面上；散斑图像与LED灯条层叠组合设置在太阳能背板上。基于本图像标识尺，还公开了其检测系统及检测方法。本发明可以实现全自动的城市内涝和河流，水库水位实时监测；标尺的抗环境影响能力强，可以满足恶劣天气下的监测；可以快速布设监测点；使用补光LED灯和太阳能电源可以满足夜间的监测需求。

Description

基于图像识别的水位监测散斑图像标识尺、系统及方法
技术领域
本发明涉及计算机图像识别技术领域，尤其涉及一种基于图像识别的水位监测散斑图像标识尺、系统及方法。
背景技术
传统的水位监测需要人为查看标尺上的刻度，存在操作不便，人为因素影响大，标尺磨损误差大等问题，目前的自动监测方面存在一种在现场安装的水位检测仪,通过无线或有线的方式报送；另一种是安装图像标识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,无法大面积快速推广。
因此，需要一种基于图像识别的水位监测散斑图像标识尺、系统及方法。
发明内容
针对现有技术的不足，现提供基于图像识别的水位监测散斑图像标识尺、系统及方法。
一种基于计算机图像识别的水位监测散斑图像标识尺，其技术方案如下：其包括太阳能背板、LED灯条和若干组散斑图像。若干组散斑图像从上到下循环重复设置，其朝向摄像机作为获取图像的面称作测量面，背向摄像机的另一面称作安装面；所述LED灯条设置在其安装面上；散斑图像与LED灯条层叠组合设置在太阳能背板上。
进一步的，所述太阳能背板表面设有表面纹路，所述表面纹路的截面为涡旋状的凸出。该结构能够使得防止太阳能背板集热之后热能损失。
进一步的，所述LED灯条的形状为迭套的回字型。回字型的LED灯条照亮面积大，节约LED使用材料，节约成本。
进一步的，还包括一个透明防护层，所述透明防护层覆盖住散斑图像固定在太阳能背板上。透明防护层防止散斑图像经历日晒之后淡化。
一种基于计算机图像识别的水位监测散斑图像标识尺的监测系统，其技术方案为包括图像标识尺，和依次连接设置的拍照模块、无线通信模块、图像接收模块、图像识别模块和应用管理模块；
所述图像标识尺安装在需要监测的地点并且与地面垂直设置，其标尺顶端使用水准仪打出高程；
拍照模块,用于对图像标识尺进行拍照,
无线通信模块,用于将拍照获取的图像标识尺图像通过无线网络进行上传；
图像接收模块,用于接收发送的图像标识尺图像,并存储到计算机中；
图像识别模块,用于对图像标识尺图像进行图像识别,提取图像标识尺的散斑数量并计算得出水位数值,并将结果存储到计算机的数据库中；
应用管理模块,根据水位读数进行展示,并对提取结果进行监测处理。
进一步的，拍照模块选用摄像机，其拍摄中心线与图像标识尺表面垂线的夹角不超过±60度。
一种基于计算机图像识别的水位监测方法，其技术方案为：
步骤1：将图像标识尺安装到需要监测的地点；图像标识尺顶端用水准仪打出高程
步骤2：拍照模块对图像标识尺进行拍照。
步骤3：将拍照获取的图像标识尺图像通过无限通信模块进行无线网络发送上传。
步骤4：图像接收模块接收发送的图像标识尺图像,并存储到计算机的ftp服务器上。
步骤5：图像识别模块对图像标识尺图像进行图像识别,提取图像标识尺的散斑图像数量，完整的散斑图像总数m，不完整的一块散斑图像占比n，标尺顶端通过水准仪打出的高程h，b为每一块散斑图像的高度值；最终的水位读数x＝h-a-b(m+n)并将结果存储到计算机的数据库中。
步骤6：根据得到的水位读数，进行实时的监测报警。
有益效果：可以实现全自动的城市内涝和河流，水库水位实时监测；标尺的抗环境影响能力强，可以满足恶劣天气下的监测；可以快速布设监测点；使用补光LED灯和太阳能电源可以满足夜间的监测需求。
附图说明：
图1为本发明的散斑图像标识尺正视图；
图2为本发明的散斑图像标识尺侧视图；
图3为散斑图像标识尺安装示意图；
图4为太阳背板背部结构示意图；
图5为LED灯分布图；
图6为监测系统结构示意图。
附图标记：
1-土；2-水；3-散斑图像块；4-太阳能背板；5-LED灯条；6-摄像头；a-标尺顶端到散斑图像顶端距离；m-水位以上完整的散斑图像块个数；n-水位以上的一块不完整的散斑图像占比。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发种基于计算机图像识别的水位监测散斑图像标识尺的监测系统，包括图像标识尺，和依次连接设置的拍照模块、无线通信模块、图像接收模块、图像识别模块和应用管理模块。
图像标识尺安装在需要监测的地点并且与地面垂直设置，其标尺顶端使用水准仪打出高程；
拍照模块,用于对图像标识尺进行拍照,
无线通信模块,用于将拍照获取的图像标识尺图像通过无线网络进行上传；
图像接收模块,用于接收发送的图像标识尺图像,并存储到计算机中；
图像识别模块,用于对图像标识尺图像进行图像识别,提取图像标识尺的散斑数量并计算得出水位数值,并将结果存储到计算机的数据库中；
应用管理模块,根据水位读数进行展示,并对提取结果进行监测处理。
其中，一种基于计算机图像识别的水位监测散斑图像标识尺，其技术方案如下：其包括太阳能背板4、LED灯条5和若干组散斑图像块3。若干组散斑图像块3从上到下循环重复设置，其朝向摄像机作为获取图像的面称作测量面，背向摄像机的另一面称作安装面；LED灯条5设置在其安装面上；散斑图像块3与LED灯条5层叠组合设置在太阳能背板上。如附图1、2所示。
进一步的，太阳能背板4表面设有表面纹路，表面纹路的截面为涡旋状的凸出。该结构能够使得防止太阳能背板集热之后热能损失。如附图4所示。
进一步的，LED灯条5的形状为迭套的回字型。回字型的LED灯条照亮面积大，节约LED使用材料，节约成本。如附图5所示。
进一步的，还包括一个透明防护层，透明防护层覆盖住散斑图像固定在太阳能背板上。防护板通过螺钉固定在太阳能背板上。透明防护层防止散斑图像经历日晒之后淡化。
如附图3所示，水位于泥之上，水位标识尺垂直插入泥中，露出水面。其顶端用水准仪打出高程。摄像机6正对图像标识尺的测量面，其拍摄中心线与图像标识尺表面垂线的夹角不超过±60度。具体的测量方法如下：步骤1：将图像标识尺安装到需要监测的地点；图像标识尺顶端用水准仪打出高程
步骤2拍照模块对图像标识尺进行拍照；
步骤3将拍照获取的图像标识尺图像通过无限通信模块进行无线网络发送上传；
步骤4图像接收模块接收发送的图像标识尺图像,并存储到计算机的ftp服务器上；
步骤5图像识别模块对图像标识尺图像进行图像识别,提取图像标识尺的散斑图像数量，完整的散斑图像总数m，不完整的一块散斑图像占比n，标尺顶端通过水准仪打出的高程h，b为每一块散斑图像的高度标准长；最终的水位读数x＝h-a-b(m+n)并将结果存储到计算机的数据库中。
步骤6、根据得到的水位读数，进行实时的监测报警。
本发明仅需要一把图像标识尺，可以快速到要监测地点布设图像标识尺,在标尺对面布设摄像头，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，区别于目前的自动监测标尺与识别方法，计算机对于此类标尺的识别精度要求高，传统的标尺在受自然因素影响以及在恶劣天气环境中便难以保持拍摄图像的稳定使计算机难以识别，基于图像块分析监测水位的散斑图像标识尺便解决了这个问题，整个水位标识尺上无任何文字，只有一套一套的重复的散斑图像。对于装在桥墩上的标识尺，配有补光LED灯和外接的太阳能电源从而满足夜间监测的需要，对于标尺装在四周都是水的位置，标尺散斑图案背后配置LED灯，背面配置太阳能板，实现白天发电，晚上发光的功能。本实施例中，每个散斑图像，标准长0.5m，只需识别标尺提取完整散斑图像的总数m，对于未达到完整的散斑图像取其占比得到占比n，标尺顶端到散斑图像块距离为a标尺顶端通过水准仪打出的高程h，最终的水位读数x＝h-a-0.5(m+n)。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种基于计算机图像识别的水位监测散斑图像标识尺，对面设有摄像机对其进行拍摄；其特征在于：包括太阳能背板(4)、LED灯条(5)和若干组散斑图像块(3)；散斑图像块(3)的图案相同，若干组散斑图像块(3)从上到下循环重复设置，其朝向摄像机作为获取图像的面称作测量面，背向摄像机的另一面称作安装面；所述LED灯条(5)设置在其安装面上；散斑图像块(3)与LED灯条(5)层叠组合设置在太阳能背板(4)上。
2.根据权利要求1所述的基于计算机图像识别的水位监测散斑图像标识尺，其特征在于：所述太阳能背板表面(4)设有表面纹路，所述表面纹路的截面为涡旋状的凸出。
3.根据权利要求1所述的基于计算机图像识别的水位监测散斑图像标识尺，其特征在于：所述LED灯条(5)的形状为迭套的回字型。
4.根据权利要求1所述的基于计算机图像识别的水位监测散斑图像标识尺，其特征在于：还包括一个透明防护层，所述防护层覆盖散斑图像固定在太阳能背板(4)上。
5.一种基于计算机图像识别的水位监测散斑图像标识尺的监测系统，其特征在于：包括依次连接设置的拍照模块、无线通信模块、图像接收模块、图像识别模块和应用管理模块；所述图像标是尺安装在需要监测的地点并且与地面垂直设置，其标尺顶端使用水准仪打出高程；拍照模块,用于对图像标识尺进行拍照；无线通信模块,用于将拍照获取的图像标识尺图像通过无线网络进行上传；图像接收模块,用于接收发送的图像标识尺图像,并存储到计算机中；图像识别模块,用于对图像标识尺图像进行图像识别,提取图像标识尺的散斑数量并计算得出水位数值,并将结果存储到计算机的数据库中；应用管理模块,根据水位读数进行展示,并对提取结果进行监测处理。
6.根据权利要求5所述的基于计算机图像识别的水位监测散斑图像标识尺的监测系统，其特征在于：拍照模块选用摄像机，其拍摄中心线与图像标识尺表面垂线的夹角不超过±60度。
7.一种基于计算机图像识别的水位监测方法，其特征在于：包括如下步骤:
步骤1：将图像标识尺安装到需要监测的地点；图像标识尺顶端用水准仪打出高程
步骤2：拍照模块对图像标识尺进行拍照；
步骤3：将拍照获取的图像标识尺图像通过无限通信模块进行无线网络发送上传；
步骤4：图像接收模块接收发送的图像标识尺图像,并存储到计算机的ftp服务器上；
步骤5：图像识别模块对图像标识尺图像进行图像识别,提取图像标识尺的散斑图像数量，完整的散斑图像总数m，不完整的一块散斑图像占比n，标尺顶端通过水准仪打出的高程h，b为每一块散斑图像的高度值；最终的水位读数x＝h-a-b(m+n)并将结果存储到计算机的数据库中；
步骤6：根据得到的水位读数，进行实时的监测报警。
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