专利名称：基于数字图像处理的闸门开度测量方法
技术领域：
本发明涉及工程技术领域，具体涉及一种闸门开度测量方法。
背景技术：
传统的测量闸门开度的方法是由工作人员到现场目测，面临着施测困难、精度低的状况。现代测量闸门开度数据的方法，除了保留传统方法外，还采用了闸门开度仪、闸门开度传感器等方法。存在造价高、安装维护困难等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于数字图像处理的闸门开度测量方法， 无需人员到现场即可精确采集闸门开度数据。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为基于数字图像处理的闸门开度测量方法，其特征在于它包括以下步骤步骤1)将开度标尺设置在闸门机械连杆周围2米以内的位置，二者保持平行，将摄像头安设在开度标尺前方获取指示杆和开度标尺成垂直角度的原始图像，开度标尺在原始图像中的位置方向为垂直方向正负6度；步骤2、对原始图像进行去噪处理依次进行彩色增强处理和高斯平滑处理，然后用轮廓检测法获得指示杆和开度标尺在图像中的位置；步骤3)对开度标尺进行倾斜校正处理通过在旋转角度允许空间内对每一个旋转角度进行遍历，以投影面积进行度量，选择投影面积最小时的旋转角度作为实际倾斜角度，根据实际倾斜角度对图像进行旋转变换，将开度标尺和指示杆局部区域图像旋转使开度标尺严格竖直；步骤4)对经旋转变换后的图像，用轮廓检测法和积分投影法分别获取指示杆指向点和开度标尺上半部分顶点在图中的坐标；步骤幻计算机获得开度标尺单个刻度在图中的像素数n，开度标尺顶点坐标到指示杆指向点坐标的垂直距离的像素数N ；步骤6)计算得到闸门开度值1 :
#I = L -一d ；式中L为开度标尺总长，d为单个刻度的实际高度值。
η按上述方案，所述旋转角度允许空间为垂直方向正负6度。按上述方案，所述开度标尺为白底，红色刻度，每格刻度实际高度为1厘米。按上述方案，所述彩色增强处理具体包括对全图进行扫描，分别获取彩色图片的 R，G分量pRed，pGreen，设定阀值T，通过每个像素点中pRed与pGreen分量的差值，在与阀值T对比判断是否为红色像素点，如果是红色点，则改变pRed与pGreen的值来增强图片中开度标杆的红色刻度效果。本发明的工作原理为模拟工作人员采集开度数据的原理，通过摄像头获取指示杆和开度标尺的实时彩色图像数据，采用现代智能数字图像处理技术，分割指示杆对应的标尺位置，通过计算得到实际的开度值。本发明的有益效果为1、通过模拟工作人员采集开度数据的原理，利用摄像头及计算机软件，无需人员到现场即可精确采集开度数据信息，解决了某些恶劣环境下的开度数据采集问题。2、与闸门开度测量仪等方法相比，本方法利用的原件少成本低，并且所有采集计算由软件实现，具有稳定可靠、实时性强、实现简单等优点。
图1为本发明一实施例的程序流程图。图2为现场采集示意图。
具体实施例方式图1为本发明一实施例的程序流程图，包括以下步骤步骤1)如图2所示，将开度标尺2设置在闸门机械连杆周围2米以内的位置，二者保持平行，将摄像头1安设在开度标尺2前方获取指示杆3和开度标尺2成垂直角度的原始图像，开度标尺在原始图像中的位置方向为垂直方向正负6度。步骤2、对原始图像进行去噪处理依次进行彩色增强处理和高斯平滑处理，然后用轮廓检测法获得指示杆和开度标尺在图像中的位置。在本实施例中，开度标尺为白底，红色刻度，每格刻度实际高度为1厘米。彩色增强处理具体包括对全图进行扫描，分别获取彩色图片的R，G分量pRed， pGreen,设定阀值T，通过每个像素点中pRed与pGreen分量的差值，在与阀值T对比判断是否为红色像素点，如果是红色点，则改变PRed与pGreen的值来增强图片中开度标杆的红色刻度效果。高斯平滑处理通过opencv高斯平滑函数cvSmooth ()对图片进行3*3的核卷积操作，对图片降噪滤波。如3*3的矩阵M= {1，-2,1,2, -4,2,1, -2,1}首先将核的参考点定位到图像的一个像素点，核的其他元素对应图像的邻接点，通过核值与对应图像的值相乘求和并将结果放在图像参考点对应的位置。轮廓检测法具体包括通过opencv中的轮廓检测函数cvcarmy ()检测出开度标尺的轮廓并确定开度标尺的边缘线。根据开度尺的形状以及边缘线的位置确定开度尺在图像中的大概位置。用相同方法得到指示杆在图像中的大概位置。步骤3)对开度标尺进行倾斜校正处理通过在旋转角度允许空间内对每一个旋转角度进行遍历，以投影面积进行度量，选择投影面积最小时的旋转角度作为实际倾斜角度，根据实际倾斜角度对图像进行旋转变换，将开度标尺和指示杆局部区域图像旋转使开度标尺严格竖直。本实施例中，旋转角度设定为正负3度。步骤4)对经旋转变换后的图像，用轮廓检测法和积分投影法分别获取指示杆指向点和开度标尺上半部分顶点在图中的坐标。积分投影法在开度标尺的垂直方向对边缘像素点的个数作积分统计方法的投影 (即开度标尺左右顶点横坐标不变)，然后在水平方向做积分统计方法的投影(即开度标尺上下顶点纵坐标不变)，这样可以通过获得的四个点来精确开度标尺在图像中的位置。用同样方法来确定指示杆的在图像中的位置。步骤幻计算机获得开度标尺单个刻度在图中的像素数n，开度标尺顶点坐标到指示杆指向点坐标的垂直距离的像素数N ；步骤6)计算得到闸门开度值1 :
#I = L -一d ；式中L为开度标尺总长，d为单个刻度的实际高度值。
ηopencv 的全称是0pen Source Computer Vision Library,是一个基于 BSD 许可证授权(开源)发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在LiniDuWindows和Mac OS操作系统上。
权利要求
1.基于数字图像处理的闸门开度测量方法，其特征在于它包括以下步骤步骤1)将开度标尺设置在间门机械连杆周围2米以内的位置，二者保持平行，将摄像头安设在开度标尺前方获取指示杆和开度标尺成垂直角度的原始图像，开度标尺在原始图像中的位置方向为垂直方向正负6度；步骤2、对原始图像进行去噪处理依次进行彩色增强处理和高斯平滑处理，然后用轮廓检测法获得指示杆和开度标尺在图像中的位置；步骤幻对开度标尺进行倾斜校正处理通过在旋转角度允许空间内对每一个旋转角度进行遍历，以投影面积进行度量，选择投影面积最小时的旋转角度作为实际倾斜角度，根据实际倾斜角度对图像进行旋转变换，将开度标尺和指示杆局部区域图像旋转使开度标尺严格竖直；步骤4)对经旋转变换后的图像，用轮廓检测法和积分投影法分别获取指示杆指向点和开度标尺上半部分顶点在图中的坐标；步骤幻计算机获得开度标尺单个刻度在图中的像素数n，开度标尺顶点坐标到指示杆指向点坐标的垂直距离的像素数N ；步骤6)计算得到闸门开度值1 #I = L -一式中L为开度标尺总长，d为单个刻度的实际高度值。 η
2.根据权利要求1所述的基于数字图像处理的闸门开度测量方法，其特征在于所述旋转角度允许空间为垂直方向正负6度。
3.根据权利要求1所述的基于数字图像处理的闸门开度测量方法，其特征在于所述开度标尺为白底，红色刻度，每格刻度的实际高度为1厘米。
4.根据权利要求3所述的基于数字图像处理的闸门开度测量方法，其特征在于所述彩色增强处理具体包括对全图进行扫描，分别获取彩色图片的R，G分量pRed，pGreen，设定阀值T，通过每个像素点中pRed与pGreen分量的差值，在与阀值T对比判断是否为红色像素点，如果是红色点，则改变PRed与pGreen的值来增强图片中开度标杆的红色刻度效
全文摘要
本发明提供一种基于数字图像处理的闸门开度测量方法，模拟工作人员采集开度数据的原理，通过摄像头获取指示杆和开度标尺的实时彩色图像数据，采用现代智能数字图像处理技术，分割指示杆对应的标尺位置，通过计算得到实际的开度值。无需人员到现场即可精确采集开度数据信息，解决了某些恶劣环境下的开度数据采集问题。本方法利用的原件少成本低，并且所有采集计算由软件实现，具有稳定可靠、实时性强、实现简单等优点。
文档编号G01B11/02GK102445153SQ20111028507
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者桂子荣 申请人:联宇工程技术(武汉)有限公司