CN112833986A - 一种水位尺图像识别方法及装置 - Google Patents

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宋立松
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Abstract

本发明公开了一种水位尺图像识别方法及装置，包括供电系统、水位测量系统和监控中心，所述供电系统包括光伏板、蓄电池，所述水位测量系统包括新型水位尺、摄像头、光敏传感器、补光灯、视觉终端和液晶显示器，所述监控中心包括数据中心、水文平台，所述蓄电池和视觉终端设置在设备箱的内部，所述设备箱的左侧设置有立杆，所述立杆由上杆和下杆组成。该水位尺图像识别方法及装置，结构新颖，构思巧妙，利用了正三角形和黑色在图像处理中相对容易识别的原理，采用全黑正三角形的方式设计新型水位尺，有助于降低视觉终端的计算算法要求，可降低设备成本，提高性价比，而且安装方便、使用灵活，容易实现推广应用。

Description

一种水位尺图像识别方法及装置
技术领域
本发明涉及水利信息化、水位监测技术领域，具体为一种水位尺图像识别方法及装置。
背景技术
水位监测可以为水利、水运、防洪、防涝等提供直接参考资料，同时也为计算流量等其他水文数据提供间接资料，因此，水位是水利领域的基础数据，水位监测也非常重要，水位监测方式主要包括接触式和非接触式，非接触式水位监测装置可实现集水位测量、设备安装于一体，安装、调试以及维护十分方便，因此得到了广泛使用。
目前，基于图像处理的水位监测技术方面的研究较为热门，并有了试点应用，但大都是利用图像技术对常规水位尺刻度进行识别，从而得到水位，这种方式存在图像处理算法复杂、运算量大、耗时长、硬件配置要求高、成本高等问题，并且受天气、光线等干扰影响大。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种水位尺图像识别方法及装置，该水位尺图像识别方法及装置，结构新颖，构思巧妙，利用正三角形和黑色在图像处理中相对容易识别的原理，采用全黑正三角形的方式设计新型水位尺，有助于降低视觉终端的计算算法要求，可降低设备成本，提高性价比，而且安装方便、使用灵活，容易实现推广应用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水位尺图像识别方法及装置，包括供电系统、水位测量系统和监控中心，所述供电系统包括光伏板、蓄电池，所述水位测量系统包括新型水位尺、摄像头、光敏传感器、补光灯、视觉终端和液晶显示器，所述监控中心包括数据中心、水文平台，所述蓄电池和视觉终端设置在设备箱的内部，所述设备箱的左侧设置有立杆，所述立杆由上杆和下杆组成，所述上杆的底部固定连接有螺纹轴，所述上杆的外侧固定连接有安装板，所述安装板的上侧设置有光伏板和光敏传感器，所述安装板的下侧设置有摄像头和补光灯，所述下杆的内部设置有螺纹槽。
优选的，所述新型水位尺由若干个完全的相同全黑正三角形，正立、首尾相连、纵向排列组成。
优选的，所述设备箱采用落地式结构。
优选的，所述立杆的顶部设置有避雷针。
优选的，所述液晶显示器安装在立杆上。
优选的，所述螺纹轴与螺纹槽适配且设置在螺纹槽的内部。
本发明的有益效果为：
1、利用正三角形和黑色在图像处理中相对容易识别的原理，提出了一种由若干个完全相同全的黑正三角形正立、首尾相连、纵向排列组成的新型水位尺，使其比全黑的圆、或者菱形、正方形组成的水位尺在算法处理和计算上要更简单，所以具有更简便的效果，同时通过配置补光灯进行图像抓拍，使得图像受天气、光照影响小，有助于提高图像识别的速度，降低设备要求，容易实现推广应用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明整体平面结构示意图；
图2是本发明新型水位尺结构示意图；
图3是本发明液面位置示意图；
图4是本发明水位监测系统结构图；
图5是本发明图像识别水位计算流程图；
图6是本发明图像立杆结构组件示意图。
图中标号：1、供电系统；2、水位测量系统；3、监控中心；4、光伏板；5、蓄电池；6、新型水位尺；7、摄像头；8、光敏传感器；9、补光灯；10、视觉终端；11、数据中心；12、水文平台；13、设备箱；14、立杆；15、避雷针；16、液晶显示器；17、上杆；18、下杆；19、螺纹轴；20、安装板；21、螺纹槽。
具体实施方式
下面结合附图1-6对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
由图1-6给出，本发明提供如下技术方案：一种水位尺图像识别方法及装置，包括供电系统1、水位测量系统2和监控中心3，供电系统1包括光伏板4、蓄电池5，水位测量系统2包括新型水位尺6、摄像头7、光敏传感器8、补光灯9、视觉终端10和液晶显示器16，光敏传感器8的具体型号为GVBL-S12SD，视觉终端10采用基于ARM单片机自主开发的嵌入式图像处理系统，配置摄像头7接口，补光灯9控制接口，光伏供电充放电控制接口，能够利用内置的针对新型水位尺6开发的图像处理算法，实现水位数据的识别，最后发送处理结果至监控中心3，供管理部门查看，视觉终端10不仅具有图像处理功能，而且能控制补光灯9的开启与关闭以及蓄电池5的充放电的控制，视觉终端10采用12V供电，支持超低功耗工作，保证水位监测的正常运行，监控中心3包括数据中心11、水文平台12，蓄电池5和视觉终端10设置在设备箱13的内部，设备箱13的左侧设置有立杆14，立杆14由上杆17和下杆18组成，上杆17的底部固定连接有螺纹轴19，上杆17的外侧固定连接有安装板20，安装板20的上侧设置有光伏板4和光敏传感器8，安装板20的下侧设置有摄像头7和补光灯9，下杆18的内部设置有螺纹槽21，该水位尺图像识别方法及装置利用正三角形和黑色在图像处理中相对容易识别的原理，提出了一种由若干个完全相同全的黑正三角形正立、首尾相连、纵向排列组成的新型水位尺6，使其比全黑的圆、或者菱形、正方形组成的水位尺在算法处理和计算上要更简单，所以具有更简便的效果，同时通过配置补光灯9进行图像抓拍，使得图像受天气、光照影响小，有助于提高图像识别的速度，降低设备要求，容易实现推广应用。
新型水位尺6由若干个完全的相同全黑正三角形，正立、首尾相连、纵向排列组成，利用正三角形和黑色在图像处理中相对容易识别的原理，使其在算法处理和图像识别上更为简单。
设备箱13采用落地式结构，达到保证安全，且安装方便的效果。
立杆14的顶部设置有避雷针15，通过安装避雷针15用于保护摄像头7、补光灯9及视觉终端10等。
液晶显示器16安装在立杆14上，液晶显示器16用于显示实时水位、最高水位、当前日期等内容，供现场管理人员读取。
螺纹轴19与螺纹槽21适配且设置在螺纹槽21的内部，通过螺纹轴19与螺纹槽21的配合使用达到便于调节立杆14高度的效果。
本发明使用时，如图3所示，AB、AC、BC为全黑正三角形的三条边，D为正三角形BC边的中点，当液面处于图3位置时，假设新型水位尺6的总高度为L，全黑正三角形的高为h，即EF为液面与正三角形的接触面，G为接触面EF的中点，首先利用水位测量系统2进行新型水位尺6图像的识别和水位数据的处理，得到全黑正三角形的周长以及液面接触线EF的长，假设此时视觉终端10识别的液面以上全黑正三角形个数为m，那么可知当前水位：
H＝L-m*h-AG
而根据三角形相似定理可得：
AG/AD＝EF/BC，
AG＝EF/BC*AD
其中AD＝h。
再根据勾股定理计算可得：
DC＝0.57735h
因此，
BC＝2*DC＝1.1547h，
AG＝EF/1.1547h*h＝0.866*EF/h2。
而EF可以根据视觉终端10识别长度得到，所以，
H＝L-m*h-0.866*EF/h2
即该装置利用正三角形和黑色在图像处理中相对容易识别的原理，提出了一种由若干个完全相同全的黑正三角形正立、首尾相连、纵向排列组成的新型水位尺6，使其比全黑的圆、或者菱形、正方形组成的水位尺在算法处理和计算上要更简单，所以具有更简便的效果，同时通过配置补光灯9进行图像抓拍，使得图像受天气、光照影响小，有助于提高图像识别的速度，降低设备要求，容易实现推广应用。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (6)

1.一种水位尺图像识别方法及装置，包括供电系统（1）、水位测量系统（2）和监控中心（3），其特征在于：所述供电系统（1）包括光伏板（4）、蓄电池（5），所述水位测量系统（2）包括新型水位尺（6）、摄像头（7）、光敏传感器（8）、补光灯（9）、视觉终端（10）和液晶显示器（16），所述监控中心（3）包括数据中心（11）、水文平台（12），所述蓄电池（5）和视觉终端（10）设置在设备箱（13）的内部，所述设备箱（13）的左侧设置有立杆（14），所述立杆（14）由上杆（17）和下杆（18）组成，所述上杆（17）的底部固定连接有螺纹轴（19），所述上杆（17）的外侧固定连接有安装板（20），所述安装板（20）的上侧设置有光伏板（4）和光敏传感器（8），所述安装板（20）的下侧设置有摄像头（7）和补光灯（9），所述下杆（18）的内部设置有螺纹槽（21）。
2.根据权利要求1所述的一种水位尺图像识别方法及装置，其特征在于：所述新型水位尺（6）由若干个完全的相同全黑正三角形，正立、首尾相连、纵向排列组成。
3.根据权利要求1所述的一种水位尺图像识别方法及装置，其特征在于：所述设备箱（13）采用落地式结构。
4.根据权利要求1所述的一种水位尺图像识别方法及装置，其特征在于：所述立杆（14）的顶部设置有避雷针（15）。
5.根据权利要求1所述的一种水位尺图像识别方法及装置，其特征在于：所述液晶显示器（16）安装在立杆（14）上。
6.根据权利要求1所述的一种水位尺图像识别方法及装置，其特征在于： 所述螺纹轴（19）与螺纹槽（21）适配且设置在螺纹槽（21）的内部。
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