刘治锋[1]2004年在《基于图像的水位自动检测研究》文中研究表明当前检测水位的方法有许多种，如浮子式水位计、压力式水位计、气介或液介超声波水位计等，在不同的情况下有着不同的应用。远程水情监控系统中由于环境等因素影响，常用的水位检测方法已经不能适用，为解决该问题提出了基于图像的水位自动检测技术，该技术是远程水情监控系统的核心技术之一，是非接触式水位自动检测。该技术基于图像处理的方法，丰富了图像处理内容同时为水位自动检测提供了新的思路。 本文解决的关键技术问题和提出的方法如下： (1)面向具体环境，规划、设计了水位检测的整体流程。 (2)提出了基于图像水位自动检测的方法。为达到自动检测目的，对采集的水位图像进行了一系列处理，包括形状校正、光强校正、目标分析、滤除无用信息、水位区域定位和水位线精确检测等方法。 (3)实现了图像中水位高度和实际海拔水位高度之间的快速转换技术。该技术采用创建查找表方法。 本文提出的水位自动检测技术在山西汾河监控系统中已投入使用。到目前，经过一年多的验证，检测到的水位高度误差在2.0cm以内，其性能不受温度和一定条件下光照的影响，适合于不规则落差、大范围的水位测量，为满足我国偏远地区、特别是山区恶劣条件下的河流湖泊水情监控和水位自动检测，提供了一种新的水位自动检测技术。
任明武, 杨万扣, 王欢, 刘治锋, 唐振民[2]2007年在《一种基于图像的水位自动测量新方法》文中进行了进一步梳理河流的水位是非常重要的水文数据。提出了一种新的基于图像的水位自动测量算法,能够精确的检测和定位出水位线。该算法合理运用了形状校正、边缘检测、轮廓跟踪与分析、数字形态学、图像投影等图像处理技术,具有抗噪、抗光照不均、稳定可靠,实时性强、实现简单等优点。该算法实现的水位自动检测系统已经在工程上应用,长期实践表明它是稳定可靠的。
滕翠凤[3]2010年在《城市雨污水排放系统中水位与流量检测的研究》文中研究说明当今水环境问题已引起社会各界的广泛关注,研究城市排水系统中水位与流量的检测,对水资源的综合规划及保护有重要意义,为解决城市水环境污染发挥了巨大的作用。本课题来自国家水体污染控制与治理重大专项“高截污率城市雨污水管网建设、改造和运行调控技术研究与工程示范”(课题编号:2008ZX07317-001),本文主要完成的工作有:1、水位检测。水位是水患安全问题的指标之一,水位的在线检测是保证水患安全的重要措施。目前水位检测普遍采用的水尺仍是传统型的,其刻度通常都是用阿拉伯数字来标记。但是数字的字形信息量很小,使得准确区分某些数字相当困难,计算量大,识别率不高,从而导致测量数据不精确。为解决这一问题本文提出一种新型水位尺,在此基础上结合图像处理技术进行水位的自动检测,该技术不仅丰富了图像处理的内容,而且为水位自动检测提供了新的思路。本实验装置通过安装在河道柱子上方的CCD摄像机及下方的照明光源采集新型水位尺的图像,然后对采集到的水尺图像进行预处理,即对水尺图像进行灰度化转换、直方图均衡化、中值滤波、Canny边缘检测及形态学处理等操作,使图像噪声降低;最后,通过Otsu法进行图像分割,进一步提取关键性的特征进行识别。2、流量测量。本文针对雨污水混接这一现象对城市的负面影响,结合雨污水流量的特点,提出一种基于超声波的雨污水流量测量方法。本文简单介绍了超声波流量检测技术的基本原理和实现方法,在借鉴和吸收国内外先进的超声波流量检测技术的基础上,设计出了一套系统硬件,并且给出了系统软件的设计思想。其中硬件系统以R5F212A7SNFA芯片为核心,包括超声波信号的产生与功率放大、信号接收与放大,数据采集、存储、显示。根据多普勒效应原理,求取管道中流体流速,结合其它数据,进一步求出流体流量。本文提出的基于新型水尺和图像处理的水位自动检测技术,克服了传统数字误识率高这一问题,从识别效果来看,新型“田”字形水尺,在识别程度上有了明显的改善,识别率达100%,明显提高了检测精度。本文设计的雨污水流量测量系统实用方便,能够完成对超声波信号的发射和采集,基本能达到设计要求。由于实验条件的限制,系统具体的精度指标还无法测出。文章最后作出展望。
赵洪圣[4]2010年在《基于数字图像处理的液位检测》文中提出目前液位自动检测的方法多种多样,如差压式液位测量、浮体式液位测量、声波液位测量、电容式液位测量等,在不同的环境下有着不同的应用。某科研单位为了在实验环境下模拟潮汐运动,需要建立高精度的自动液位检测系统。本文针对这一特定的应用提出了一套基于数字图像处理的非接触式液位自动检测方案。该技术基于图像处理的方法,为水位自动检测提供了新的思路丰,富了图像处理内容。本文解决的关键技术问题和提出的方法有:(1)针对具体应用对象,规划、设计了液位自动检测系统的整体结构。(2)提出了基于数字图像处理的液位自动检测新方法。为了实现高精度的液位自动检测,对CCD采集的水位计视频进行了一系列处理,包括视频帧提取、滤波去噪、目标边缘检测、液位线定位、模板匹配和曲线拟合实现液位线精确检测等方法。最终实现了AVI视频文件的编解码、液位自动检测和结果输出等功能。本文提出的液位自动检测方法已经在Visual Studio 2005平台上编程实现,经过实验证明,能够实时的检测水位计中的液位,检测误差在0.2mm以内,系统运行稳定,能够克服在一定范围内的光照变化影响。
王伟[5]2013年在《基于图像处理的数字水位传感器的研究》文中研究表明水利行业的安全问题是关系到社会繁荣发展,人民安定生活的重要因素。随着电子信息产业的蓬勃发展,电子信息技术应用范围越发的广泛,新型技术层出不穷。应用现代信息技术能够更好的保证水资源的安全利用,防治洪涝灾害的频繁发生。本文设计了一种基于ARM微处理器与视觉传感器相结合的水位检测系统。该系统具有非接触式检测系统的优点。具有应用范围较广,安装方便及无人值守等特点。传统视觉传感器利用图像输入设备得到被检测图像后会将它发送到PC机上进行处理,在本文中,将其设计为通过利用视觉传感器采集来的图像信号,在微处理器内部进行图像的处理与检测,避免了图像在传输过程中受到的损坏。系统利用图像增强技术改善采集图像质量,减少各种噪声在图像中的影响,然后通过灰度化均衡以及图像的二值化使得特征量更加明显。再利用边缘检测方法提取特征量。本文在实验中对比了robert算子、sobel算子、prewitt算子以及拉普拉斯算子对于水位图像的处理结果,结合系统需要的实时性的要求,选择了图像处理效果与处理速度都比较合适的robert算子来进行边缘检测。应用霍夫变换的直线提取方法,将图像中的水位线与标定线进行提取。利用机器视觉理论与方法和CCD相机与现实客观世界的投影关系,对于图像中所计算出来的距离进行换算,从而得到在现实世界中的距离。与此同时,本文提出了硬件设计的思路,对于系统中主要的硬件进行选型并设计了相关的电路,包括微处理器、复位电路、时钟电路以及A/D串口等；针对系统需要进行野外无人职守这一工作方式的特点,本文设计了专用的太阳能供电系统以及低功耗处理,通过利用ARM引脚控制叁极管的导通与否来对外部一些不需要经常供电的器件进行电源管理。本文中所设计的系统工作方式为野外工作,所以选用的传输方式为无线网络传输。此外,系统的数据传输信号为数字信号,所以在传输方法的选择上,没有选择高速的3G网,选用覆盖率高于3G网络的GPRS网络即可满足系统传输需求。此外,本文研究了CCD相机的工作原理及硬件结构,了解到CCD相机是否能够得到一个优质图像,关键的影响因素是合适的光源以及照明方式。本文对CCD相机所用到的光源以及照明方式进行了详细的讨论,并最终通过比较选择了一套适合于本系统的光源及照明方式。最后,针对本文所设计的系统进行了一定的仿真处理,并且对系统的实时性进行了检测,所得到的结果都比较符合实际的情况。
林瑞凤[6]2013年在《基于图像的明渠液位自动测量方法》文中研究指明针对明渠水位获取问题,提出了一种基于图像的明渠液位自动测量新方法。搭建视觉系统图像采集平台,采集全天候水位图像,根据原始图像特征,利用图像处理软件HALCON获取实时水位高度信息。水位获取实验证实本文方法不受摄像头安装角度、渠水浑浊度和温度的影响,测量的水位高度误差可控制在lcm以内,具有很强的鲁棒性。首先,采集到清晰无畸变的原始液位图像是进行水位高度信息获取的前提,由于摄像头安装要求的限制,导致被测物(水位标尺)表面与光轴不垂直,标尺离摄像头近的部分所成的像偏大,离摄像头远的部分所成的像偏小,出现透视畸变,也称为梯形畸变。通过选用适合的镜头,制定摄像头安装的高度和角度,使图像畸变造成的水位偏差在允许水位高度误差范围之内。其次,由于本课题是对水渠全天候的水位信息进行监测,白天自然光线照射变化,夜间照明不均,水而光线反射、折射导致倒影变化和四季渠水浑浊度的变化等情况对水位获取算法提出了很高的要求。以上环境变化情况使采集到的原始图像信息发生了很大的变化,针对上述问题,提出了适应性较强的基于背景的动态闽值分割处理算法。第叁,原始图中目标E字和非目标刻度数相连使得分割、提取E字困难,针对这种情况,在分析区域组成的基础上,利用水平行程的思想,提出基于字符特点的分割方法,并识别。
张振, 周扬, 王慧斌, 高红民, 刘海韵[7]2018年在《标准双色水尺的图像法水位测量》文中研究表明图像法水位测量利用图像处理技术自动检测水位线并识别水尺读数,具有非接触测量、无温漂、结果可追溯、系统造价低等优点。然而受到户外视频监控系统在拍摄视角倾斜、成像分辨率低、光照条件复杂等方面的制约,水尺刻度及字符的检测和识别实际上存在较大困难,导致现有方法的稳定性和适宜性差。针对上述问题,从摄影测量的角度提出了一种解决方案。首先根据标准双色水尺的样式设计模板图像;然后通过人工选取的控制点建立感兴趣区域和模板图像间的透视投影变换关系,将水尺图像配准到正射坐标系下;接下来根据配准图像中设置的采样窗口计算自适应分割阈值将其二值化;最终在二值图像的水平投影曲线中检测水位线,并根据模板图像的物理分辨率将其坐标换算为水位测量值。在不同条件下开展了4组现场试验。结果表明,本方法对于日夜光照下拍摄的低分辨率图像均具有较好的鲁棒性,测量分辨率和精度分别达到1 mm和1 cm,满足水文测验的要求。
李晴[8]2007年在《基于数字图像技术的闸门位移量自动检测研究》文中认为闸门位移量检测是闸门自动化控制系统中的重要组成部分。近十年来，旋转编码器广泛使用于闸门位移量的检测中，而闸门视频图像监视业已广泛应用于闸门控制系统。为此，本文研究和探讨了采用数字图像技术对闸门位移量进行自动检测的方法。 本文以南京溧水天生桥船闸作为研究对象，详细介绍了基于数字图像技术的闸门位移量检测方法的实现。利用现有船闸自动控制系统的视频监控设备，将摄像头获取的闸门升降过程图像，按照一定帧频进行提取，而获得闸门运动的图像数据，经过预处理后，采用帧差法和差影法检测到复杂背景下的运动目标。由前后两帧图像的灰度差值得到闸门的运动部分；通过对传统差影法在算法上的改进，获得了实时准确的背景图片。采用投影法精确定位各个采样时刻的闸门像素位置。精确定位时，针对图像存在一定的倾斜，利用边缘检测和Hough变换，得到目标偏离水平方向的倾斜角度。将数字图像作几何变换，以进一步提高测量精度。采用创建查找表的方法，实现图像中闸门位移量与实际位移量之间的快速转换，试验结果表明其具有实际应用价值。 本文采用Visual C++6.0与Matlab混合编程的方法，充分利用Matlab的工具箱及其内部函数，与VC编程的优势结合起来，缩短了软件开发的周期。
姜兵[9]2011年在《基于图像识别的远程水位监测系统研究》文中指出当前水安全和水资源问题已经成为影响社会和经济发展的重要因素之一,目前,国内许多水文站监测水位仍采用人工方法,该方法不但存在监测人员的人身安全问题,而且存在测量数据不准确、实时性不强等问题。针对这些问题,本文综合利用图像识别技术和无线通信技术开发了一种远程水位监测系统,系统利用图像识别技术对水位图像进行识别,通过无线通信网络将水位数据准确的传送到监控端,从而实现水位的实时远程自动监测,本文的主要研究内容如下：1.详细介绍了远程水位监测系统的总体设计,包括智能手机图像的采集,无线通信模块与计算机串口通信编程实现等。2.研究了两种水尺定位算法,一种是基于图像连通域分析和数学形态学的水尺定位算法,该算法通过提取图像连通量特征,并根据水尺先验特征进行限制对水尺进行定位；一种是基于水尺刻度颜色的水尺定位算法,该算法采用颜色分割的方法对水尺进行定位。3.研究了常用的倾斜角度检测方法,并给出了一种基于连通域最小矩形面积的水尺倾斜校正方法,该算法准确率高、速度快,适用于水尺的倾斜校正并满足系统实时性的要求。4.提出了一种水位识别方法,该方法通过灰度变换、水平边缘检测和k-means聚类等图像处理算法识别水位。
张阳[10]2014年在《基于计算机视觉的河流水位测量系统设计》文中认为在当今全球气候变暖的背景下,我国的自然灾害频发,特别是防旱抗灾一直是我们国家重要的民生工程,而各大水系实时的水位数据对研究和预防水旱灾害就显得至关重要。对此,人们研究了多种不同的河流水位数据的自动测报系统。但是,这些系统因原理及所用技术的局限性,在实际应用中就对使用环境提出了各种苛刻的要求,不能满足一般的环境条件。而随着机器视觉技术的方兴未艾,应用图像传感装置在嵌入式平台上模拟人眼对测水尺读数为水位测量的智能化提供了一种全新的思路。本文设计了一种基于数字图像处理技术的河流水位采集系统,提出了采用CMOS图像传感器采集包含刻度水尺的水位图像,并在ARM平台上实现刻度线的识别,然后通过GPRS无线报送水位数据的设计方案。论文首先结合河流水位测量领域中常用的技术手段介绍了此课题的研究背景及意义,其次总结了本方案涉及到的CMOS图像传感器、USB2.0接口、图像处理和GPRS通信等基础理论知识,再次详细阐述了本设计的功能单元硬件电路搭建和刻度线识别的软件算法流程,最后通过仿真验证了本设计的可行性。本文最主要的研究工作体现在：1)传统的图像数据采集方法是通过FPGA来产生CMOS图像传感器控制时序,将图像数据读出存至缓存芯片,而本方案采用USB2.0控制器Cy7c8013的通用可编程接口GPIF连接图像传感器并产生图像传感器正常工作时的逻辑信号,同时通过USB2.0总线与嵌入式主机USB接口通信传输采集的图像数据,相比于采用FPGA作为时序的产生电路,此法花费少,效率高,编程简单；2)在嵌入式软件识别刻度线的算法中充分考虑到水平刻度线相比于其他一般直线的特殊性,采取了专门的直线检测识别算法Hough变换,并在此基础上应用了一种改进的Hough变换算法,能快速准确识别出水平刻度线,此法较未改进的原始霍夫变换所花费的时间有明显的缩短且效果良好；3)针对水位波动造成测量偏差的问题,采用多次测量取均值的办法给出了一种确定水位测量数据的解决思路,即在T时刻取很短的时间△t,在T～△t的时间内多次采样,然后进行多次刻度线的识别,并计算出每幅图像所确定的水位数据,最后将所得到的数据去掉粗大误差再求平均值作为此时的水位。这样作为有波浪时水位数据不确定提供了一种解决思路。
参考文献：
[1]. 基于图像的水位自动检测研究[D]. 刘治锋. 南京理工大学. 2004
[2]. 一种基于图像的水位自动测量新方法[J]. 任明武, 杨万扣, 王欢, 刘治锋, 唐振民. 计算机工程与应用. 2007
[3]. 城市雨污水排放系统中水位与流量检测的研究[D]. 滕翠凤. 江苏大学. 2010
[4]. 基于数字图像处理的液位检测[D]. 赵洪圣. 天津大学. 2010
[5]. 基于图像处理的数字水位传感器的研究[D]. 王伟. 太原理工大学. 2013
[6]. 基于图像的明渠液位自动测量方法[D]. 林瑞凤. 兰州理工大学. 2013
[7]. 标准双色水尺的图像法水位测量[J]. 张振, 周扬, 王慧斌, 高红民, 刘海韵. 仪器仪表学报. 2018
[8]. 基于数字图像技术的闸门位移量自动检测研究[D]. 李晴. 河海大学. 2007
[9]. 基于图像识别的远程水位监测系统研究[D]. 姜兵. 西安电子科技大学. 2011
[10]. 基于计算机视觉的河流水位测量系统设计[D]. 张阳. 太原理工大学. 2014