專利名稱：基于數(shù)字圖像處理的閘門(mén)開(kāi)度測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種閘門(mén)開(kāi)度測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的測(cè)量閘門(mén)開(kāi)度的方法是由工作人員到現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)，面臨著施測(cè)困難、精度低的狀況?，F(xiàn)代測(cè)量閘門(mén)開(kāi)度數(shù)據(jù)的方法，除了保留傳統(tǒng)方法外，還采用了閘門(mén)開(kāi)度儀、閘門(mén)開(kāi)度傳感器等方法。存在造價(jià)高、安裝維護(hù)困難等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于數(shù)字圖像處理的閘門(mén)開(kāi)度測(cè)量方法， 無(wú)需人員到現(xiàn)場(chǎng)即可精確采集閘門(mén)開(kāi)度數(shù)據(jù)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為基于數(shù)字圖像處理的閘門(mén)開(kāi)度測(cè)量方法，其特征在于它包括以下步驟步驟1)將開(kāi)度標(biāo)尺設(shè)置在閘門(mén)機(jī)械連桿周圍2米以內(nèi)的位置，二者保持平行，將攝像頭安設(shè)在開(kāi)度標(biāo)尺前方獲取指示桿和開(kāi)度標(biāo)尺成垂直角度的原始圖像，開(kāi)度標(biāo)尺在原始圖像中的位置方向?yàn)榇怪狈较蛘?fù)6度；步驟2、對(duì)原始圖像進(jìn)行去噪處理依次進(jìn)行彩色增強(qiáng)處理和高斯平滑處理，然后用輪廓檢測(cè)法獲得指示桿和開(kāi)度標(biāo)尺在圖像中的位置；步驟3)對(duì)開(kāi)度標(biāo)尺進(jìn)行傾斜校正處理通過(guò)在旋轉(zhuǎn)角度允許空間內(nèi)對(duì)每一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行遍歷，以投影面積進(jìn)行度量，選擇投影面積最小時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度作為實(shí)際傾斜角度，根據(jù)實(shí)際傾斜角度對(duì)圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，將開(kāi)度標(biāo)尺和指示桿局部區(qū)域圖像旋轉(zhuǎn)使開(kāi)度標(biāo)尺嚴(yán)格豎直；步驟4)對(duì)經(jīng)旋轉(zhuǎn)變換后的圖像，用輪廓檢測(cè)法和積分投影法分別獲取指示桿指向點(diǎn)和開(kāi)度標(biāo)尺上半部分頂點(diǎn)在圖中的坐標(biāo)；步驟幻計(jì)算機(jī)獲得開(kāi)度標(biāo)尺單個(gè)刻度在圖中的像素?cái)?shù)n，開(kāi)度標(biāo)尺頂點(diǎn)坐標(biāo)到指示桿指向點(diǎn)坐標(biāo)的垂直距離的像素?cái)?shù)N ；步驟6)計(jì)算得到閘門(mén)開(kāi)度值1 :
#I = L -一d ；式中L為開(kāi)度標(biāo)尺總長(zhǎng)，d為單個(gè)刻度的實(shí)際高度值。
η按上述方案，所述旋轉(zhuǎn)角度允許空間為垂直方向正負(fù)6度。按上述方案，所述開(kāi)度標(biāo)尺為白底，紅色刻度，每格刻度實(shí)際高度為1厘米。按上述方案，所述彩色增強(qiáng)處理具體包括對(duì)全圖進(jìn)行掃描，分別獲取彩色圖片的 R，G分量pRed，pGreen，設(shè)定閥值T，通過(guò)每個(gè)像素點(diǎn)中pRed與pGreen分量的差值，在與閥值T對(duì)比判斷是否為紅色像素點(diǎn)，如果是紅色點(diǎn)，則改變pRed與pGreen的值來(lái)增強(qiáng)圖片中開(kāi)度標(biāo)桿的紅色刻度效果。本發(fā)明的工作原理為模擬工作人員采集開(kāi)度數(shù)據(jù)的原理，通過(guò)攝像頭獲取指示桿和開(kāi)度標(biāo)尺的實(shí)時(shí)彩色圖像數(shù)據(jù)，采用現(xiàn)代智能數(shù)字圖像處理技術(shù)，分割指示桿對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺位置，通過(guò)計(jì)算得到實(shí)際的開(kāi)度值。本發(fā)明的有益效果為1、通過(guò)模擬工作人員采集開(kāi)度數(shù)據(jù)的原理，利用攝像頭及計(jì)算機(jī)軟件，無(wú)需人員到現(xiàn)場(chǎng)即可精確采集開(kāi)度數(shù)據(jù)信息，解決了某些惡劣環(huán)境下的開(kāi)度數(shù)據(jù)采集問(wèn)題。2、與閘門(mén)開(kāi)度測(cè)量?jī)x等方法相比，本方法利用的原件少成本低，并且所有采集計(jì)算由軟件實(shí)現(xiàn)，具有穩(wěn)定可靠、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的程序流程圖。圖2為現(xiàn)場(chǎng)采集示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的程序流程圖，包括以下步驟步驟1)如圖2所示，將開(kāi)度標(biāo)尺2設(shè)置在閘門(mén)機(jī)械連桿周圍2米以內(nèi)的位置，二者保持平行，將攝像頭1安設(shè)在開(kāi)度標(biāo)尺2前方獲取指示桿3和開(kāi)度標(biāo)尺2成垂直角度的原始圖像，開(kāi)度標(biāo)尺在原始圖像中的位置方向?yàn)榇怪狈较蛘?fù)6度。步驟2、對(duì)原始圖像進(jìn)行去噪處理依次進(jìn)行彩色增強(qiáng)處理和高斯平滑處理，然后用輪廓檢測(cè)法獲得指示桿和開(kāi)度標(biāo)尺在圖像中的位置。在本實(shí)施例中，開(kāi)度標(biāo)尺為白底，紅色刻度，每格刻度實(shí)際高度為1厘米。彩色增強(qiáng)處理具體包括對(duì)全圖進(jìn)行掃描，分別獲取彩色圖片的R，G分量pRed， pGreen,設(shè)定閥值T，通過(guò)每個(gè)像素點(diǎn)中pRed與pGreen分量的差值，在與閥值T對(duì)比判斷是否為紅色像素點(diǎn)，如果是紅色點(diǎn)，則改變PRed與pGreen的值來(lái)增強(qiáng)圖片中開(kāi)度標(biāo)桿的紅色刻度效果。高斯平滑處理通過(guò)opencv高斯平滑函數(shù)cvSmooth ()對(duì)圖片進(jìn)行3*3的核卷積操作，對(duì)圖片降噪濾波。如3*3的矩陣M= {1，-2,1,2, -4,2,1, -2,1}首先將核的參考點(diǎn)定位到圖像的一個(gè)像素點(diǎn)，核的其他元素對(duì)應(yīng)圖像的鄰接點(diǎn)，通過(guò)核值與對(duì)應(yīng)圖像的值相乘求和并將結(jié)果放在圖像參考點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置。輪廓檢測(cè)法具體包括通過(guò)opencv中的輪廓檢測(cè)函數(shù)cvcarmy ()檢測(cè)出開(kāi)度標(biāo)尺的輪廓并確定開(kāi)度標(biāo)尺的邊緣線。根據(jù)開(kāi)度尺的形狀以及邊緣線的位置確定開(kāi)度尺在圖像中的大概位置。用相同方法得到指示桿在圖像中的大概位置。步驟3)對(duì)開(kāi)度標(biāo)尺進(jìn)行傾斜校正處理通過(guò)在旋轉(zhuǎn)角度允許空間內(nèi)對(duì)每一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行遍歷，以投影面積進(jìn)行度量，選擇投影面積最小時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度作為實(shí)際傾斜角度，根據(jù)實(shí)際傾斜角度對(duì)圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，將開(kāi)度標(biāo)尺和指示桿局部區(qū)域圖像旋轉(zhuǎn)使開(kāi)度標(biāo)尺嚴(yán)格豎直。本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定為正負(fù)3度。步驟4)對(duì)經(jīng)旋轉(zhuǎn)變換后的圖像，用輪廓檢測(cè)法和積分投影法分別獲取指示桿指向點(diǎn)和開(kāi)度標(biāo)尺上半部分頂點(diǎn)在圖中的坐標(biāo)。積分投影法在開(kāi)度標(biāo)尺的垂直方向?qū)吘壪袼攸c(diǎn)的個(gè)數(shù)作積分統(tǒng)計(jì)方法的投影 (即開(kāi)度標(biāo)尺左右頂點(diǎn)橫坐標(biāo)不變)，然后在水平方向做積分統(tǒng)計(jì)方法的投影(即開(kāi)度標(biāo)尺上下頂點(diǎn)縱坐標(biāo)不變)，這樣可以通過(guò)獲得的四個(gè)點(diǎn)來(lái)精確開(kāi)度標(biāo)尺在圖像中的位置。用同樣方法來(lái)確定指示桿的在圖像中的位置。步驟幻計(jì)算機(jī)獲得開(kāi)度標(biāo)尺單個(gè)刻度在圖中的像素?cái)?shù)n，開(kāi)度標(biāo)尺頂點(diǎn)坐標(biāo)到指示桿指向點(diǎn)坐標(biāo)的垂直距離的像素?cái)?shù)N ；步驟6)計(jì)算得到閘門(mén)開(kāi)度值1 :
#I = L -一d ；式中L為開(kāi)度標(biāo)尺總長(zhǎng)，d為單個(gè)刻度的實(shí)際高度值。
ηopencv 的全稱是0pen Source Computer Vision Library,是一個(gè)基于 BSD 許可證授權(quán)(開(kāi)源)發(fā)行的跨平臺(tái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)，可以運(yùn)行在LiniDuWindows和Mac OS操作系統(tǒng)上。
權(quán)利要求
1.基于數(shù)字圖像處理的閘門(mén)開(kāi)度測(cè)量方法，其特征在于它包括以下步驟步驟1)將開(kāi)度標(biāo)尺設(shè)置在間門(mén)機(jī)械連桿周圍2米以內(nèi)的位置，二者保持平行，將攝像頭安設(shè)在開(kāi)度標(biāo)尺前方獲取指示桿和開(kāi)度標(biāo)尺成垂直角度的原始圖像，開(kāi)度標(biāo)尺在原始圖像中的位置方向?yàn)榇怪狈较蛘?fù)6度；步驟2、對(duì)原始圖像進(jìn)行去噪處理依次進(jìn)行彩色增強(qiáng)處理和高斯平滑處理，然后用輪廓檢測(cè)法獲得指示桿和開(kāi)度標(biāo)尺在圖像中的位置；步驟幻對(duì)開(kāi)度標(biāo)尺進(jìn)行傾斜校正處理通過(guò)在旋轉(zhuǎn)角度允許空間內(nèi)對(duì)每一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行遍歷，以投影面積進(jìn)行度量，選擇投影面積最小時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度作為實(shí)際傾斜角度，根據(jù)實(shí)際傾斜角度對(duì)圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，將開(kāi)度標(biāo)尺和指示桿局部區(qū)域圖像旋轉(zhuǎn)使開(kāi)度標(biāo)尺嚴(yán)格豎直；步驟4)對(duì)經(jīng)旋轉(zhuǎn)變換后的圖像，用輪廓檢測(cè)法和積分投影法分別獲取指示桿指向點(diǎn)和開(kāi)度標(biāo)尺上半部分頂點(diǎn)在圖中的坐標(biāo)；步驟幻計(jì)算機(jī)獲得開(kāi)度標(biāo)尺單個(gè)刻度在圖中的像素?cái)?shù)n，開(kāi)度標(biāo)尺頂點(diǎn)坐標(biāo)到指示桿指向點(diǎn)坐標(biāo)的垂直距離的像素?cái)?shù)N ；步驟6)計(jì)算得到閘門(mén)開(kāi)度值1 #I = L -一式中L為開(kāi)度標(biāo)尺總長(zhǎng)，d為單個(gè)刻度的實(shí)際高度值。 η
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像處理的閘門(mén)開(kāi)度測(cè)量方法，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)角度允許空間為垂直方向正負(fù)6度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像處理的閘門(mén)開(kāi)度測(cè)量方法，其特征在于所述開(kāi)度標(biāo)尺為白底，紅色刻度，每格刻度的實(shí)際高度為1厘米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)字圖像處理的閘門(mén)開(kāi)度測(cè)量方法，其特征在于所述彩色增強(qiáng)處理具體包括對(duì)全圖進(jìn)行掃描，分別獲取彩色圖片的R，G分量pRed，pGreen，設(shè)定閥值T，通過(guò)每個(gè)像素點(diǎn)中pRed與pGreen分量的差值，在與閥值T對(duì)比判斷是否為紅色像素點(diǎn)，如果是紅色點(diǎn)，則改變PRed與pGreen的值來(lái)增強(qiáng)圖片中開(kāi)度標(biāo)桿的紅色刻度效
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于數(shù)字圖像處理的閘門(mén)開(kāi)度測(cè)量方法，模擬工作人員采集開(kāi)度數(shù)據(jù)的原理，通過(guò)攝像頭獲取指示桿和開(kāi)度標(biāo)尺的實(shí)時(shí)彩色圖像數(shù)據(jù)，采用現(xiàn)代智能數(shù)字圖像處理技術(shù)，分割指示桿對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺位置，通過(guò)計(jì)算得到實(shí)際的開(kāi)度值。無(wú)需人員到現(xiàn)場(chǎng)即可精確采集開(kāi)度數(shù)據(jù)信息，解決了某些惡劣環(huán)境下的開(kāi)度數(shù)據(jù)采集問(wèn)題。本方法利用的原件少成本低，并且所有采集計(jì)算由軟件實(shí)現(xiàn)，具有穩(wěn)定可靠、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B11/02GK102445153SQ20111028507
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者桂子榮 申請(qǐng)人:聯(lián)宇工程技術(shù)(武漢)有限公司