[发明专利]基于视觉分析的液位控制方法

权利要求书

1.一种基于视觉分析的液位控制方法，包括以下步骤：

S1：将原容器与“L”型连通器相连通，二者的液位相同，在“L”型连通器内设置一有色浮球，通过高清摄像头采集图像；

S2：对摄像头采集的视频，解码视频流数据，逐帧读取视频图像；

S3：将浮球作为跟踪目标，检测图像中是否有浮球，没有则继续逐帧读取；

S4：检测到浮球后，将跟踪目标的位置，与连通器表面的刻度位置进行比对分析，从而准确的得出容器中的液位高度；

S5：所述液位高度传输到控制装置，所述控制装置判断浮球的高度是否超出设定限制，如果没有，则继续向下逐帧读取视频图像，如果发现超出，则产生报警并将数据入库记录；

S6：所述控制装置通过液位高度调整容器的液位高度。

2.根据权利要求1所述的基于视觉分析的液位控制方法，其特征在于：步骤S3中，所述浮球的颜色选用亮红色的单色图像，将该有色浮球作为跟踪目标。

3.根据权利要求2所述的基于视觉分析的液位控制方法，其特征在于：将浮球作为跟踪目标包括以下步骤：

S31：计算跟踪目标的直方图模型，将所有图像从其他的色彩空间的值转化到HSV空间，只求H分量的直方图；

S32：利用此直方图对每帧图像进行反向投影，计算每帧图像中跟踪目标对应的概率分布图；

S33：初始化包含跟踪目标的初始搜索窗，均值漂移确定搜索窗口中心。

4.根据权利要求3所述的基于视觉分析的液位控制方法，其特征在于：步骤S33中，获得初始化窗口的中心点和尺寸信息，计算跟踪目标的质心位置和跟踪目标的大小，并根据质心位置重新设置搜索窗口的位置和尺寸参数，重复此过程获得跟踪目标的质心位置。

5.根据权利要求4所述的基于视觉分析的液位控制方法，其特征在于：所述跟踪目标的质心位置和跟踪目标的大小的计算方法包括以下步骤：

S41：输入一帧完整图片，计算帧中每个像素的像素值对应于目标区域直方图的哪一等级，然后将对应等级的直方图的值赋给该像素；

记原像素值对应目标位置的直方图的直方图索引为，新像素值为，则用公式可表示为：

x,y表示的是像素点的横纵坐标，

m为直方图的分级数量，每一级直方图对应值用表示，对应的直方图索引用表示；

S42：使计算出来的概率分布图的每一点像素的像素值都在0~255之间，对像素做如下处理:

；

其中，q_max表示最高级的直方图对应值；

S43：通过图像的零阶矩和一阶矩公式计算目标质心位置，所述零阶矩公式：

M₀₀表示零阶矩；

一阶矩公式：

M₁₀表示x方向一阶矩，M₀₁表示y方向一阶矩；其中I(x,y) 指的是图像在(x,y)处像素的像素值，即概率分布图在(x,y)处的像素；

S44：目标质心的位置：

的坐标为

其中，P₀（x,y）表示质心的坐标。

6.根据权利要求1所述的基于视觉分析的液位控制方法，其特征在于：步骤S4中，根据安装时标定的位置提前确认各刻度的图像坐标的集合Q(x,y)，将跟踪目标的质心与刻度坐标进行最小距离匹配D_min即判断出具体的液位高度Q(x₀,y₀)：

所述表示跟踪目标的质心。

7.根据权利要求1所述的基于视觉分析的液位控制方法，其特征在于：所述“L”型连通器中液位的刻度的颜色与浮球的颜色不同。

8.根据权利要求6所述的基于视觉分析的液位控制方法，其特征在于：所述集合Q(x,y)为一个坐标集合，将该集合中的坐标与质心坐标进行距离计算，取出距离最接近坐标。