一种基于图像处理技术的冰雪高度测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及冰雪高度测量装置，具体涉及一种基于图像处理技术的冰雪高度 测量装置。
【背景技术】
[0002] 随着全球气候变暖，冰川融化速度在不断加快，冰川对气候的影响作用也发生了 改变。对冰川进行长期无人值守测量显得尤为重要。冰雪高度测量对于研究冰川变化和其 气候环境特征有重要的意义。目前主要利用超声测距法，激光测距法和电磁波测量法获得 冰雪厚度。其中，超声波在空气中传播的速度会受到温度、气压、风速等环境因素影响，同时 超声波测距仪存在测量盲区，对入射角和反射面要求较高，导致超声波测距在野外冰川环 境无法稳定有效的工作。激光测距系统对光路系统的清洁度要求较高，不便于维护。电磁 测量精度较高，但设备体积和功耗较大，不适用于长期无人值守的冰川高度测量。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型为了解决现有技术中存在的上述问题，提供了一种基于图像处理技术 的冰雪高度测量装置。
[0004] 本实用新型采取的技术方案是：一种基于图像处理技术的冰雪高度测量装置，包 括支架、摄像头、标杆、嵌入式系统、无线数据传输模块、电源及后台服务器；所述嵌入式系 统分别与摄像头、无线数据传输模块通过数据线连接，电源通过导线分别与摄像头、无线数 据传输模块、嵌入式系统连接；标杆底端固埋于冰雪地中、标杆顶端与支架的一端固接，支 架的另一端安装摄像头，摄像头拍摄标杆及冰雪地面图像传输至嵌入式系统，嵌入式系统 计算出冰雪面实际高度后传输至无线数据传输模块，无线数据传输模块与后台服务器双向 通信。
[0005] 进一步的，所述电源包括太阳能电池板、太阳能电池板通过充电电路与蓄电池连 接；蓄电池分别与无线数据传输模块、摄像头、及嵌入式系统通过导线连接供电。
[0006] 进一步的，嵌入式系统与后台服务器双向通信，无线数据传输模块接收服务器的 控制命令传输至嵌入式系统。
[0007] 进一步的，嵌入式系统包括嵌入硬件系统，嵌入式硬件系统与所述摄像头通过数 据线连接。
[0008] 本实用新型的有益效果是：本实用新型的冰雪高度测量装置基于数字图像处理技 术，能够实现冰川冰雪高度的精确测量和远程传输。安全可靠，省时省力，适用于对冰川进 行长期测量；电能来自于太阳能电池板，它将太阳能转换为电能通过充电电路调理后给蓄 电池充电，蓄电池为整个装置供电，节能环保，使用方便。采用嵌入式软件系统使数字图像 的捕获、处理、计算快速方便。
【附图说明】
[0009] 图1.本实用新型冰雪高度测量装置的信号传递关系图；
[0010] 图2.本实用新型系统测量工作流程图；
[0011] 图3.本实用新型安装结构示意图。
【具体实施方式】
[0012] -种基于图像处理技术的冰雪高度测量装置，包括摄像头4、该摄像头为数字摄像 头，支架3、标杆2、标杆的颜色与雪地具有明显的差异，嵌入式系统、无线数据传输模块、电 源、后台服务器；如图1所示，电源包括太阳能电池板、太阳能电池板通过充电电路与蓄电 池连接；蓄电池分别与无线数据传输模块、摄像头、嵌入式系统通过导线连接，电能来自于 太阳能电池板，它将太阳能转换为电能通过充电电路调理后给蓄电池充电，蓄电池为整个 装置供电。嵌入式系统包括嵌入式硬件系统和嵌入式软件系统，嵌入式软、硬件系统是本测 量装置的核心，嵌入式硬件系统分别与摄像头、无线数据传输模块通过数据线连接，嵌入式 软件系统负责管理设备的运行和利用图像处理方法计算冰雪面高度。嵌入式软件系统具体 包括摄像头驱动程序，无线传输模块驱动及数据发送和接收程序，数字图像的捕获、数字图 像处理，去噪及雪高度测量部分；数字图像处理包括图像获取、图片滤波处理、二值化处理、 计算像素点等步骤。如图3所示，标杆2固埋于冰雪地1中、摄像头4固定于支架3上，摄 像头4光轴所在直线相对于支架3和标杆2平面、冰雪地1平面的位置和角度固定。摄像 头拍摄标杆及冰雪地面图像传输至嵌入式系统，嵌入式系统计算得出冰雪实际高度后通过 无线数据传输模块远程传输至后台服务器，无线数据传输模块接收服务器的控制命令传输 至嵌入式系统。
[0013] 如图3所示，标杆2底端固埋于冰雪地1中、标杆2顶端与支架3的一端固 接，支架3的另一端安装摄像头4,调整摄像头4光轴，摄像头4采集不同高度冰雪面与 标杆2的图像传输至嵌入式系统，嵌入式系统获取摄像头图像中冰雪面与标杆交点的 位置。记录不同冰雪面高度时冰雪面与标杆交点位置在图像中的像素点坐标，并将该 坐标与实际冰雪面高度进行最小二乘法拟合求得像素点与实际冰雪面高度的函数关系
(本测试中藝1細37,步I;觀，，'1懸:|g|)。设备实际工作时 嵌入式系统利用图像处理方法获得冰雪面与标杆交点，然后根据该函数关系计算得到冰雪 面实际高度。经嵌入式系统计算出冰雪面的实际高度数据并通过无线模块传输至后台服务 器分析处理。嵌入式软件系统调度前端各模块的工作和进行冰雪面高度的计算。其具体工 作过程，如图2所示，首先可以根据需要设置测量时间间隔，当预定时间到时唤醒测量系统 开始工作，启动摄像头获取图像数据传输至嵌入式系统，在嵌入式系统中对图像进行滤波 和分割处理，计算出冰雪面高度并将其通过无线模块发送至后台服务器，一轮测量结束系 统休眠。
【主权项】
1. 一种基于图像处理技术的冰雪高度测量装置，其特征在于：包括支架、摄像头、标 杆、嵌入式系统、无线数据传输模块、电源及后台服务器；所述嵌入式系统分别与摄像头、无 线数据传输模块通过数据线连接，电源通过导线分别与摄像头、无线数据传输模块、嵌入式 系统连接，标杆底端固埋于冰雪地中、标杆顶端与支架的一端固接，支架的另一端安装摄像 头，摄像头拍摄标杆及冰雪地面的图像传输至嵌入式系统，嵌入式系统计算得出冰雪实际 高度后通过无线数据传输模块远程传输至后台服务器。2. 根据权利要求1所述的一种基于图像处理技术的冰雪高度测量装置，其特征在于： 嵌入式系统与后台服务器双向通信，无线数据传输模块接收服务器的控制命令传输至嵌入 式系统。3. 根据权利要求1或2所述的一种基于图像处理技术的冰雪高度测量装置，其特征在 于：所述电源包括太阳能电池板、太阳能电池板通过充电电路与蓄电池连接；蓄电池分别 与无线数据传输模块、摄像头、及嵌入式系统通过导线连接供电。4. 根据权利要求3所述的一种基于图像处理技术的冰雪高度测量装置，其特征在于： 嵌入式系统包括嵌入硬件系统，嵌入式硬件系统与所述摄像头通过数据线连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于图像处理技术的冰雪高度测量装置，包括支架、摄像头、标杆、嵌入式系统、无线数据传输模块、电源及后台服务器；所述嵌入式系统分别与摄像头、无线数据传输模块通过数据线连接，电源通过导线分别与摄像头、无线数据传输模块、嵌入式系统连接，标杆底端固埋于冰雪地中、标杆顶端与支架的一端固接，支架的另一端安装摄像头，摄像头拍摄标杆及冰雪地面的图像传输至嵌入式系统，嵌入式系统计算得出冰雪实际高度后通过无线数据传输模块远程传输至后台服务器。本实用新型基于数字图像处理技术，能够实现冰川冰雪高度的精确测量和远程传输，安全可靠，省时省力，适用于对冰川进行长期测量。
【IPC分类】G01B11/06
【公开号】CN204881531
【申请号】CN201520331056
【发明人】张晓林, 李赓, 绽琨, 刘承桥, 周昊乐
【申请人】兰州大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年5月21日