[实用新型]基于数字图像处理的水位测量仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水位测量仪器，尤其是基于数字图像处理的水位测量仪。 

背景技术

传统的测量水位数据的方法是由工作人员到水位标尺现场巡测，直接目视标尺进行读数、记录，这种方法需要工作人员熟悉水位标尺的读数方法，面临着施测困难的状况。现代测量水位数据的方法，除了保留传统方法外，还采用了浮子式水位计、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。但采用传统的水位标尺测量水位仍是最直观、易接受、不受环境条件影响、精确度很高的测量方法。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于数字图像处理的水位测量仪，无需人员到现场即可精确采集水位信息。 

本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：基于数字图像处理的水位测量仪，其特征在于：它包括： 

用于获取水位标尺顶部至水面的原始图像的图像采集器； 

用于对获取的原始图像进行现代智能数字图像处理的微处理器，与图像采集器连接； 

根据编制好的算法流程解算水位数据、并将结果输出或保存的数字信号处理器，与微处理器连接； 

将结果进行显示的显示器，与数字信号处理器的输出端连接。 

按上述方案，所述的图像采集器为像素为200万以上的数字相机，与微处理器通过USB接口连接。 

按上述方案，所述的微处理器和数字信号处理器选用ARM11芯片。 

本实用新型的工作原理为：采用传统的水位标尺，模拟工作人员采集水位数据的原理，通过摄像头获取水位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，分割出水位线，通过计算得到实际的水位数据。 

本实用新型的有益效果为： 

1、通过模拟工作人员采集水位数据的原理，利用摄像头及微处理器和数字信号处理器， 无需人员到现场即可精确采集水位信息，解决了某些恶劣环境下的水位采集问题。 

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。 

图2为系统软件流程图。 

具体实施方式

图1为本实用新型的结构框图，它包括：用于获取水位标尺顶部至水面的原始图像的图像采集器；用于对获取的原始图像进行现代智能数字图像处理的微处理器，与图像采集器连接；根据编制好的算法流程解算水位数据、并将结果输出或保存的数字信号处理器，与微处理器连接；将结果进行显示的显示器，与数字信号处理器的输出端连接。 

图2为系统软件流程图，系统上电初始化后，图像采集器进行原始图像采集；微处理器对原始图像进行处理；处理好的图像给数字信号处理器进行解算水位数据，若正确则并将结果输出或保存，若不正确则继续处理图像。 

微处理器的处理具体为：对原始图像拍摄完成后进行彩色增强处理，将图像数据由RGB空间转换到HSV空间，提取其中的标尺刻度对应的颜色分量；对水位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，将水位标尺局部区域图像旋转使水位标尺严格竖直。 

数字信号处理器的处理具体为：对经过旋转变换后的图像，在水位标尺竖直方向上进行分析，根据水位标尺的分布规律得出水位标尺起点位置，并寻找水面与水位标尺的交线位置；将交线位置与水位标尺起点位置相减，并根据水位标尺的刻度尺寸来计算实际水位测量值。水面与水位标尺的交线位置由标尺刻度对应的颜色分量的深浅来判断，深与浅颜色分量之间的界限即为交线位置。水位标尺分布规律具体为水位标尺由字母E从上至下交替排列而成，则已知每个字母E的高度即刻度尺寸，以及每个字母E的高度对应的像素数。 

本实施例中，所述的图像采集器为像素为200万以上的数字相机，所述的微处理器和数字信号处理器选用ARM11芯片，数字相机与ARM11芯片通过USB接口连接。