本發(fā)明涉及一種電子測量領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像視覺處理技術(shù)實現(xiàn)水位和水質(zhì)監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：
現(xiàn)有的水位監(jiān)測裝置只能單獨(dú)的檢測水位或水質(zhì)，即無法實施水位、水質(zhì)同時監(jiān)測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適于進(jìn)行水質(zhì)測量的水環(huán)境監(jiān)測裝置，該水環(huán)境監(jiān)測裝置采用灰度檢測原理進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測，即對拍攝的水面影像進(jìn)行灰度處理得到該水面影像的灰度值以獲得水質(zhì)情況。本發(fā)明提供了一種水環(huán)境監(jiān)測裝置，包括：使用時上下分布的測量管，其下端口上設(shè)有照明裝置并在使用時進(jìn)入水面，測量管的上端口處設(shè)一攝像機(jī)，該攝像機(jī)適于拍攝所述測量管內(nèi)的水面影像；數(shù)字圖像采集單元，與所述攝像機(jī)相連，適于將采集得的圖像變換為數(shù)字圖像；與所述數(shù)字圖像采集單元相連的計算機(jī)，該計算機(jī)存儲有第一樣本數(shù)據(jù)，所述第一樣本數(shù)據(jù)適于記錄各種水質(zhì)的灰度值；所述第一樣本數(shù)據(jù)是由所述水環(huán)境監(jiān)測裝置對已知的、不同水質(zhì)的水進(jìn)行逐一測量而獲得；所述計算機(jī)適于對所述數(shù)字圖像進(jìn)行灰度處理，以獲得所述水面影像的灰度值，該灰度值與第一樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對得出水質(zhì)情況。所述計算機(jī)為PC機(jī)。作為一種優(yōu)選，所述測量管為錐形管，開口較小的一端處于上方，以減少攝像機(jī)獲得的影像中測量管的內(nèi)壁所占整個圖像的比例，以提高灰度處理的可靠性。進(jìn)一步，為了避免拍攝時環(huán)境光線對水面影像的影響，所述測量管的內(nèi)壁上設(shè)有適于吸收光線的涂層。進(jìn)一步，為了避免拍攝時水底環(huán)境光線對水面影像的影響，并在不拍攝時保持水流暢通，以使所述測量管內(nèi)的水質(zhì)與實際水質(zhì)一致，所述測量管在位于水面下方的管壁上分布有多個通孔，且該測量管的底端封閉，以防止雜光進(jìn)入測量管內(nèi)；在水面下方的管體上套設(shè)一分布有通孔的套管；所述套管與一適于驅(qū)動該套管繞所述測量管轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)傳動連接，該轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)由一與所述攝像機(jī)相連的控制器控制，在不拍攝水面影像時，控制所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)帶動套管旋轉(zhuǎn)以使所述測量管上的通孔和套管上的通孔分別相對，以使水流適于進(jìn)出所述測量管；在拍攝水面影像時，控制所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)帶動套管旋轉(zhuǎn)以使所述測量管上的通孔和套管上的通孔彼此錯開，以防止外部光線進(jìn)入所述測量管。進(jìn)一步，為了實現(xiàn)對所述水環(huán)境監(jiān)測裝置的水位測量，所述測量管固定設(shè)置；攝像機(jī)采用定焦廣角鏡頭，或定焦鏡頭。所述計算機(jī)還存儲有第二樣本數(shù)據(jù)，該第二樣本數(shù)據(jù)適于記錄所述測量管內(nèi)的水面影像的像素值與攝像機(jī)距離水面高度的對應(yīng)表或計算式；所述計算機(jī)還適于計算出當(dāng)前拍攝的所述測量管內(nèi)的水面影像的像素值，并通過所述第二樣本數(shù)據(jù)得出當(dāng)前攝像機(jī)距離水面的高度，然后將所述攝像機(jī)的安裝高度減去所述攝像機(jī)距離水面的高度，即獲得水位值。作為進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式，所述攝像機(jī)固定于所述測量管上，并使該測量管的上端口封閉，以避免外部光線從上端口進(jìn)入該測量管。為了使攝像機(jī)在拍攝時，更加容易區(qū)分水面影像的邊緣，所述測量管內(nèi)還包括白色的管內(nèi)浮子，該管內(nèi)浮子為具有垂向設(shè)置的中央通孔的柱狀結(jié)構(gòu)，所述攝像機(jī)構(gòu)適于拍攝所述中央通孔中的水面影像，且該管內(nèi)浮子適于隨水面在所述測量管內(nèi)上下浮動。進(jìn)一步，為了實現(xiàn)對所述水環(huán)境監(jiān)測裝置的水位測量，所述測量管的外圍設(shè)有適于使該測量管浮于水面的浮子;所述水環(huán)境監(jiān)測裝置還包括：柔性標(biāo)尺，該柔性標(biāo)尺的一端固定在水底，另一端與一適于收卷、拉緊該柔性標(biāo)尺的收卷裝置相連，該收卷裝置固定于所述測量管上；導(dǎo)向輪，設(shè)于所述測量管的內(nèi)壁上，在該測量管的內(nèi)壁上鄰近所述導(dǎo)向輪的上、下方分別設(shè)有與所述導(dǎo)向輪的輪軸平行的上、下導(dǎo)向桿，所述柔性標(biāo)尺適于分別從所述上、下導(dǎo)向桿與測量管的內(nèi)壁的間隙中穿過并貼合在所述導(dǎo)向輪的內(nèi)側(cè)輪面上，所述導(dǎo)向輪的頂部處于水面上方。采用柔性標(biāo)尺、適于使測量管豎直浮于水面上的浮子、導(dǎo)向輪等部件，使所述水環(huán)境監(jiān)測裝置可以漂浮在水面上，所述攝像機(jī)獲取鄰近所述導(dǎo)向輪的頂部的柔性標(biāo)尺的讀數(shù)，經(jīng)圖像識別、誤差校正后，獲得實際水位值。所述誤差校正的方法為：將通過圖像識別獲得的所述柔性標(biāo)尺的讀數(shù)，與預(yù)設(shè)的校正值相減，即得到實際水位值。所述預(yù)設(shè)的校正值通過實驗獲得。本發(fā)明還提供了一種適于水位和水質(zhì)監(jiān)測的測量方法，該方法要解決的技術(shù)問題是利用攝像機(jī)拍攝的水面影像進(jìn)行相應(yīng)處理以獲得水面影像的灰度值和面積像素值以得到相應(yīng)的水質(zhì)和水位情況。上述水環(huán)境監(jiān)測裝置的工作方法，包括如下步驟：（1）水面上固定有測量管，其下端口適于進(jìn)入水面，上端口處設(shè)一攝像機(jī)，該攝像機(jī)拍攝所述測量管內(nèi)的水面影像；（2）所述水面影像通過數(shù)字圖像采集單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像；（3）與所述數(shù)字圖像采集單元相連的計算機(jī)中存儲有第一、第二樣本數(shù)據(jù)，所述第一樣本數(shù)據(jù)適于記錄各種水質(zhì)的灰度值，所述第二樣本數(shù)據(jù)適于記錄所述測量管內(nèi)的水面影像的像素值與攝像機(jī)距離水面高度的對應(yīng)表或計算式；（4）所述計算機(jī)對所述數(shù)字圖像進(jìn)行灰度處理，以獲得所述水面影像的灰度值，該灰度值與第一樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，得出水質(zhì)情況；（5）所述計算機(jī)計算出當(dāng)前拍攝的所述測量管內(nèi)的水面影像的像素值，并通過所述第二樣本數(shù)據(jù)得出當(dāng)前攝像機(jī)距離水面的高度，然后將所述攝像機(jī)的安裝高度減去所述攝像機(jī)距離水面的高度，即獲得水位值。進(jìn)一步，為了更方便的提取出水面影像的面積像素值，所述步驟（5）包括：a：所述數(shù)字圖像經(jīng)灰度處理后，采用MATLAB函數(shù)進(jìn)行閾值分割處理以提取水面影像的邊緣；b：調(diào)用MATLAB庫函數(shù)bwarea，以計算邊緣提取后的水面影像的面積像素值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）本發(fā)明通過水面影像以獲得水質(zhì)的相應(yīng)情況，裝置簡單，便于在野外或者無條件進(jìn)行水質(zhì)化驗的情況下進(jìn)行便捷的水質(zhì)測量或預(yù)判，無需繁瑣步驟；（2）在封閉的測量管內(nèi)拍攝的水面影像不易收到外界光線的影響，測量更加準(zhǔn)確；（3）本發(fā)明在獲得水質(zhì)信息的同時，獲得圖像中的水面影像的大小，并根據(jù)預(yù)先測量得到的水面影像大小與攝像機(jī)之間的距離關(guān)系，以得到水位，進(jìn)而實現(xiàn)了水位、水質(zhì)監(jiān)測，使用方便。附圖說明為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖1本發(fā)明的水環(huán)境監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、控制器、攝像機(jī)的連接示意圖；圖3本發(fā)明的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的一種實施方式；圖4本發(fā)明的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的另一種實施方式；圖5本發(fā)明的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的另一種實施方式中各限位桿的結(jié)構(gòu)俯視圖；圖6本發(fā)明的水位檢測系統(tǒng)的用于水位檢測部分的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式實施方式一如圖1，一種水環(huán)境監(jiān)測裝置，包括：測量管1，其下端口上設(shè)有照明裝置并在使用時該下端口適于整體進(jìn)入水面2，上端口處設(shè)一攝像機(jī)，該攝像機(jī)適于拍攝所述測量管1內(nèi)的水面影像2-1；數(shù)字圖像采集單元，與所述攝像機(jī)相連適于將采集圖像變換為數(shù)字圖像；與所述數(shù)字圖像采集單元相連的計算機(jī)，該計算機(jī)存儲有第一樣本數(shù)據(jù)，所述第一樣本數(shù)據(jù)適于記錄各種水質(zhì)的灰度值；所述第一樣本數(shù)據(jù)是由所述水環(huán)境監(jiān)測裝置對已知的、不同水質(zhì)的水進(jìn)行逐一測量而獲得；所述計算機(jī)適于對所述數(shù)字圖像進(jìn)行灰度處理，以獲得所述水面影像2-1的灰度值，該灰度值與第一樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對得出水質(zhì)情況。水質(zhì)檢測原理是利用不同水質(zhì)相應(yīng)的灰度值樣本與待檢測的水面影像的灰度值進(jìn)行比較，即計算機(jī)存儲有不同水質(zhì)的各灰度值樣本，即第一樣本數(shù)據(jù)。采用MATLAB庫函數(shù)對所述水面影像2-1進(jìn)行相應(yīng)灰度值處理，步驟如下：I=imread(‘image.jpg’);%打開待處理圖片（8位灰度）imshow(I);%顯示該圖片C=mean2(I);%計算圖像像素矩陣的平均值通過mean2函數(shù)就可以計算出所述水面影像2-1的灰度值。表1是各種水質(zhì)的平均灰度值，即第一樣本數(shù)據(jù)：按照一般常識，這些水樣本的水質(zhì)優(yōu)劣可以這樣排列：純凈水>綠茶水>游泳池水>河水>混有泥漿的水>被染料污染的水>工業(yè)廢水≈墨汁水，當(dāng)水體采樣圖像灰度值（亮度值）越小時，可認(rèn)為其水質(zhì)越差，反之亦然。因而在水質(zhì)檢測時，可以通過對水體總體灰度的計算得出相應(yīng)的水質(zhì)結(jié)論，還可以通過樣本提取、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模式識別等更高級的處理手段，做到檢測濁度等更細(xì)化的水質(zhì)指標(biāo)。例如，若檢測到的水面影像2-1的灰度為85，則得出該水質(zhì)與河水的水質(zhì)相當(dāng)。為了避免外界光線對水面影像2-1的影響，所述攝像機(jī)與上端口密封連接，所述測量管1的內(nèi)壁上設(shè)有適于吸收光線的黑色涂層。見圖3，為了進(jìn)一步避免水下光線對拍攝的影響，以提高拍攝的水面影像2-1的亮度、色度的準(zhǔn)確性，所述測量管1在位于水面2下方的管壁上分布有多個通孔，且該測量管1的底端封閉；在水面2下方的管體上套設(shè)一分布有通孔的套管8-1；所述套管8-1與一適于驅(qū)動該套管8-1繞所述測量管1轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)傳動連接，該轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)由一與所述攝像機(jī)相連的控制器控制，在不拍攝水面影像2-1時，控制所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)帶動套管8-1旋轉(zhuǎn)以使所述測量管1上的通孔和套管8-1上的通孔吻合以適于水流流通；在拍攝水面影像2-1時，控制所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)帶動套管8-1旋轉(zhuǎn)以使所述測量管1上的通孔和套管8-1上的通孔彼此錯開，以防止外部光線進(jìn)入所述測量管1。所述轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)控制套管繞所述測量管1轉(zhuǎn)動的具體實施方式：見圖3，所述測量管1的底部下端面與套管8-1的底部上端面之間形成密封腔8-2，該密封腔8-2以起到防水作用，在該密封腔8-2內(nèi)設(shè)有一步進(jìn)電機(jī)8-3，通過步進(jìn)電機(jī)8-3可以設(shè)置轉(zhuǎn)動角度，使所述測量1上的通孔和套管8-1上的通孔吻合或者彼此錯開（通孔圖中未畫出），步進(jìn)電機(jī)8-3的機(jī)座固定于所述測量管1的底部下端面，且該機(jī)座的中心位置與所述底部下端面的中心位置相對應(yīng)，即同軸，所述步進(jìn)電機(jī)8-3的轉(zhuǎn)軸一端與所述套管8-1的底部上端面相連以帶動套管8-1繞所述測量管1轉(zhuǎn)動，該步進(jìn)電機(jī)8-3由控制器控制。也可以把步進(jìn)電機(jī)8-3的轉(zhuǎn)軸一端固定于所述測量管1的底部下端面，機(jī)座同軸固定于所述套管8-1的底部上端面，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)8-3轉(zhuǎn)動時，由于轉(zhuǎn)軸被固定，不會旋轉(zhuǎn)，則機(jī)座就會旋轉(zhuǎn)，即機(jī)座帶動套管8-1繞所述測量管1轉(zhuǎn)動。見圖4，還可以在所述密封腔8-2內(nèi)安裝電動機(jī)8-4，電動機(jī)8-4的機(jī)座固定于所述測量管1的底部下端面，且該底部下端面的中心位置與該機(jī)座的中心位置相對應(yīng)，即同軸，所述電動機(jī)8-4的轉(zhuǎn)軸8-5一端與所述套管8-1的底部上端面相連，由于電動機(jī)8-4在旋轉(zhuǎn)的時候很難控制轉(zhuǎn)動的角度，所以在所述電動機(jī)8-4的轉(zhuǎn)軸8-5上安裝有一限位橫桿8-6，在所述套管8-1的底部上端面安裝有兩對限位桿，所述限位橫桿8-6嵌于所述兩對限位桿（即第一、第二限位桿為一對，第三、第四限位桿為一對）之間，所述電動機(jī)8-4轉(zhuǎn)動時，帶動所述套管8-1繞所述測量管1旋轉(zhuǎn)，兩對限位桿限定了電動機(jī)8-4的旋轉(zhuǎn)角度。見圖5，具體工作過程，設(shè)所述限位橫桿8-6兩端處于第二限位桿8-7b、第三限位桿8-7c處時，所述測量管1上的通孔和套管8-1上的通孔吻合，所述限位橫桿8-6兩端處于第一限位桿8-7a、第四限位桿8-7d處時，所述測量管1上的通孔和套管8-1上的通孔彼此錯開，以防止光線進(jìn)入測量管1。當(dāng)攝像機(jī)準(zhǔn)備拍攝時，電動機(jī)8-4控制轉(zhuǎn)軸8-5帶動限位橫桿8-6旋轉(zhuǎn)至第一限位桿8-7a和第四限位桿8-7d處時，電動機(jī)8-4停止工作，這時所述測量管1上的通孔和套管8-1上的通孔彼此錯開，以防止外部光線進(jìn)入所述測量管1，攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，拍攝完畢，電動機(jī)8-4反轉(zhuǎn)，所述限位橫桿8-6旋轉(zhuǎn)至第二限位桿8-7b和第三限位桿8-7c處時，使所述測量管1上的通孔和套管8-1上的通孔吻合，使水流流通。當(dāng)然這種方案中限位桿也可以利用限位槽來替代，該限位槽的槽口寬度大于所述限位橫桿8-6。實施例二在實施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)行水位的測量的技術(shù)方案如下：所述測量管1固定設(shè)置，所述攝像機(jī)固定安裝于所述測量管1的上端口；所述計算機(jī)還存儲有第二樣本數(shù)據(jù)，該第二樣本數(shù)據(jù)適于記錄水面影像2-1的各面積像素值與攝像機(jī)距離水面的對應(yīng)高度，即各面積像素值和攝像機(jī)與水面2的間距之間的對應(yīng)關(guān)系；所述計算機(jī)還適于計算出所述水面影像2-1的面積像素值，該面積像素值與第二樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，得出攝像機(jī)距離水面2的高度，所述攝像機(jī)的安裝高度減去所述攝像機(jī)距離水面2的高度以獲得水位值。所述攝像機(jī)的安裝高度可以預(yù)先知曉并預(yù)存于所述計算機(jī)中，也可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)尺等工具進(jìn)行測量得出。還可以通過如下方案實現(xiàn)攝像機(jī)高度測量，該方案包括：柔性標(biāo)尺，適于收卷、拉緊該柔性標(biāo)尺的收卷裝置，該收卷裝置與攝像機(jī)水平設(shè)置，所述收卷裝置由一微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，該電機(jī)適于當(dāng)標(biāo)尺一端接觸到水底時停止釋放標(biāo)尺（若電機(jī)電流瞬時變小，則判斷標(biāo)尺的一端接觸到水底），同時通過一傳感器記錄下電機(jī)帶動收卷裝置旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，并且該傳感器把相應(yīng)圈數(shù)輸入至一控制模塊，該控制模塊通過相應(yīng)圈數(shù)得到攝像機(jī)的實際高度。水位測量基本原理是根據(jù)物體在眼中的成像原理；即，目標(biāo)越遠(yuǎn)，看著就越小，對于攝像機(jī)、照相機(jī)拍攝的視頻、圖片，同樣是如此。那么，將攝像機(jī)固定在測量管1上端口垂直向下拍攝測量管1中的水面影像2-1。隨著水位的上下變化，即水位與攝像機(jī)的相對距離發(fā)生了變化，這種變化在所拍的水面影像2-1中體現(xiàn)為水面影像2-1所占畫面面積大小的變化。因此，通過計算圖像中水面影像2-1的面積大小，可以判斷出水面2與攝像機(jī)的相對距離，由于攝像機(jī)位置是固定的，因而可換算出水位。該發(fā)明與申請?zhí)?00910232679.6，名稱為“基于圖像視覺的水位測量系統(tǒng)和方法”。的方案相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)更加簡單，無需通過浮子就可以進(jìn)行水位測定；（2）誤差小，因為浮子在浮于水面的，故在拍攝時，拍攝的浮子的投影的高度并不是實際水位的高度，要比實際水位略高，這就存在了誤差，并且各種水質(zhì)密度不一樣，造成了浮子浮于水面的高度不同，需要進(jìn)行誤差修訂，給水位測量帶來了麻煩，但是本發(fā)明直接通過水面影像2-1來進(jìn)行水位測量，克服了上述缺陷。所述測量管1內(nèi)還包括管內(nèi)浮子，該管內(nèi)浮子為具有垂向設(shè)置的中央通孔的柱狀結(jié)構(gòu)，所述攝像機(jī)構(gòu)適于拍攝所述中央通孔中的水面影像，且該管內(nèi)浮子適于隨水面在所述測量管1內(nèi)上下浮動；通過拍攝管內(nèi)浮子內(nèi)的水面影像2-1使該水面影像2-1的邊緣更加清晰，便于提取該水面影像2-1的面積。實施例三見圖6，在實施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)行水位的測量，該技術(shù)方案如下：所述測量管1的上端口處固定安裝有一攝像機(jī)，所述測量管1的外圍設(shè)有適于使該測量管1豎直浮于水面2的浮子3，并且通過該浮子3能使測量管1浮于水面，無需另外固定。所述水環(huán)境監(jiān)測裝置還包括：柔性標(biāo)尺4，一端固定在水底，另一端與一適于收卷、拉緊該柔性標(biāo)尺4的收卷裝置5相連，該收卷裝置5固定于所述測量管1的上部；導(dǎo)向輪6，設(shè)于所述測量管1的內(nèi)壁上，在該測量管1的內(nèi)壁上鄰近所述導(dǎo)向輪上、下方分別設(shè)有上導(dǎo)向桿7-1、下導(dǎo)向桿7-2，所述柔性標(biāo)尺4適于從所述上導(dǎo)向桿7-1、下導(dǎo)向桿7-2穿過并貼合在所述導(dǎo)向輪6的內(nèi)側(cè)輪面上，所述導(dǎo)向輪6的頂部處于水面上方。該實施例六進(jìn)行水位測量的原理是利用攝像機(jī)在拍攝水面影像2-1時，同時拍攝被導(dǎo)向輪6撐起的柔性標(biāo)尺4，柔性標(biāo)尺4的刻度被撐起后很容易被拍到，就得到了實際水位。由于導(dǎo)向輪6很小，在進(jìn)行水質(zhì)檢測的時，拍攝的水面影像2-1進(jìn)行灰度處理時導(dǎo)向輪、標(biāo)尺等部件可以忽略不計，并不會影響到水面影像2-1的灰度值計算。并且所述柔性標(biāo)尺4伸入水底并不影響所述測量管1的底端封閉。實施例四見圖1，在實施例二的基礎(chǔ)上的水環(huán)境監(jiān)測裝置的工作方法，包括如下步驟：（1）水面2上方固定有測量管1，其下端口適于進(jìn)入水面2，上端口處設(shè)一攝像機(jī)，該攝像機(jī)拍攝所述測量管1內(nèi)的水面影像2-1；（2）所述水面影像2-1通過數(shù)字圖像采集單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像；（3）與所述數(shù)字圖像采集單元相連的計算機(jī)，該計算機(jī)存儲有第一、第二樣本數(shù)據(jù)，所述第一樣本數(shù)據(jù)適于記錄各種水質(zhì)的灰度值，所述第二樣本數(shù)據(jù)適于記錄水面影像2-1的各面積像素值與攝像機(jī)距離水面的對應(yīng)高度（即，各面積像素值和攝像機(jī)與水面2的間距之間的對應(yīng)關(guān)系）；（4）所述計算機(jī)對所述數(shù)字圖像進(jìn)行灰度處理，以獲得所述水面影像2-1的灰度值，該灰度值與第一樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對得出水質(zhì)情況；（5）所述計算機(jī)計算出所述水面影像2-1的面積像素值，該面積像素值與第二樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，得出攝像機(jī)距離水面2的高度，所述攝像機(jī)的安裝高度減去所述攝像機(jī)距離水面2的高度以獲得水位值。所述步驟（5）包括：a：所述水面影像2-1進(jìn)行灰度處理后，采用MATLAB函數(shù)進(jìn)行閾值分割處理以提取水面影像2-1的邊緣；b：調(diào)用MATLAB庫函數(shù)bwarea，以計算邊緣提取后的水面影像2-1的面積像素值。水質(zhì)檢測的具體方法見實施例1中的水質(zhì)監(jiān)測步驟。水位計算的具體方法采用MATLAB函數(shù)對所述攝像機(jī)拍攝的水面影像2-1進(jìn)行閾值分割處理，其步驟如下：I=imread(‘image.jpg’);%打開待處理圖片imshow(I);%顯示該圖片Inew=im2bw(I，x/255);%根據(jù)閾值x進(jìn)行圖像二值化，劃分目標(biāo)與背景Figure;imshow(Inew);%顯示二值化后的結(jié)果通過上述步驟得到水面影像2-1的面積，例如，該水面影像2-1為白色，背景為黑色。當(dāng)然也可以根據(jù)需要設(shè)置不同的顏色，例如水面影像2-1為黑色，背景為白色。這里以水面影像2-1為白色，背景為黑色為例，為了計算出白色部分的面積，可調(diào)用MATLAB庫函數(shù)bwarea。Bwarea函數(shù)并非簡單計算非0像素的數(shù)目，它還對不同像素賦予不同的權(quán)限，以補(bǔ)償由于用離散數(shù)據(jù)表示連續(xù)圖像所帶來的誤差。如一條50點(diǎn)長的對角線要比50點(diǎn)長的水平線長，因此，bwarea函數(shù)返回的50點(diǎn)長的水平線面積是50，而50點(diǎn)長的對角線面積返回的是62.5。采用bwarea進(jìn)行面積計算的步驟如下：Number=bwarea(Inew)；Number計算出白色部分的像素點(diǎn)，即所述水面影像2-1的面積像素，并與存儲在計算機(jī)中的第二樣本數(shù)據(jù)，即記錄水面影像2-1的各面積像素值（即像素點(diǎn)）與攝像機(jī)距離水面的對應(yīng)高度的對應(yīng)關(guān)系列表相比較，如表2所示：距離(cm)像素點(diǎn)距離(cm)像素點(diǎn)距離(cm)像素點(diǎn)1859998253175932206681954116262813133196272049458272565734188092145541282408235177742241099292320436169632338848302222337161882434584312154942148005013966例如，若Number為54116，即54116個像素面積。則水面2與攝像機(jī)的間距為19cm，即攝像機(jī)距離水面2的高度為19cm，故54116個像素面積與19cm這個距離產(chǎn)生映射關(guān)系。所述攝像機(jī)距離水面的高度并不呈線性關(guān)系，而是一個由陡變緩的曲線，即水面距攝像機(jī)越近，相同的水位變化，水面影像變化越大。因而該水位測量方法的精度也是不恒定的，在測量范圍較小時才能保證合適的精度，故適用于水位變化不大的水域（如流動性不大的湖泊，高度有限的蓄水池）。本發(fā)明還可以采用Canny檢測算子對于灰度分量進(jìn)行邊緣提取，以獲得水面影像2-1的各面積像素值，具體步驟參見發(fā)明專利，申請?zhí)?00910232679.6，名稱為“基于圖像視覺的水位測量系統(tǒng)和方法”。期刊《計算機(jī)與現(xiàn)代化》2006年06期，黃蕾、劉文波的論文“基于CNN的灰度圖像邊緣提取算法中模板參數(shù)的研究”中對灰度邊緣提取也有詳細(xì)說明，本發(fā)明也同樣可以采用該算法。期刊《南京航空航天大學(xué)》2006年，黃蕾的論文“基于細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像邊緣提取算法研究”中對描述了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對圖像進(jìn)行邊緣提取的方法，該方法也同樣適用于本發(fā)明。從表2中得到攝像機(jī)距離水面2的高度后，所述攝像機(jī)的安裝高度減去所述攝像機(jī)距離水面2的高度以獲得水位值。