[发明专利]一种基于水尺颜色信息的不定长水尺水位检测方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开一种不定长水尺水位检测方法、装置及存储介质，方法包括：获取待检测水位的目标水尺图像，确定目标水尺图像对应的标注参考图像信息；对目标水尺图像进行颜色识别以及二值化处理，根据目标水尺中线信息，确定水尺中线与水位线的交点在图像像素坐标系中的坐标；根据透视投影矩阵信息中的图像像素坐标系与世界坐标系的映射关系，计算水尺中线的起点坐标和所述交点坐标映射在世界坐标系中的起点坐标和终点坐标；根据目标水尺中线在世界坐标系中的起点坐标和终点坐标，确定目标水尺位于水面之上的实际长度；将目标水尺的总长度与水面之上的实际长度之间的差值，作为水位检测结果值。利用本发明可计算任意长度水尺的水位值，计算简单且可以有效克服背景噪声的干扰。

技术领域

本发明涉及水位检测技术领域，特别是一种基于水尺颜色信息的不定长水尺水位检测方法、装置及存储介质。

背景技术

水位是河流湖库的基本水文要素之一。传统水尺测量需要人工定时观测，存在设备及安装成本高，测量精度易受复杂环境的影响，需要工作人员定期维护等缺点。在河流涨幅较大的区域往往使用多米水尺，而目前现有的水位检测算法在解决多米水尺的水位监测上均较为复杂。

目前国内许多重要的水位观测点均建设有视频监控系统并配有标准水尺，为基于视频图像的水尺水位检测提供了有利条件。相比现有方法，图像法在原理上具有非接触、无温漂、无转换误差等优点，因此，近年来图像法水位检测在机器图像和水利量测领域已成为新的研究热点。然而受复杂现场条件的影响，现有的图像法水位检测方法在测量精度和可靠性上仍然存在较大的局限，体现在：1)通过识别水尺刻度线与水尺字符实现水位值检测的方法，专利如：一种基于二进制编码字符水尺和图像处理的水位识别方法(公开号：CN107367310A)，建立二进制编码字符定位和分割模型及二进制编码字符水尺刻度线提取模型，通过模板匹配方法识别字符，进而换算水位值，在图像分辨率较低，水尺刻度线和字符不清晰的情况下就难以保证检测的精度。2)通过图像处理和神经网络实现水位值检测方法。专利如：一种基于全卷积神经网络的水尺水位线检测及有效性识别方法(公开号：CN111598098A)，基于VGG-16构建了一种用于语义分割的全卷积神经网络。标注数据集时仅分为水尺，水草和水体三部分，对图像中的其他背景未能有很好的检测效果，使用时若有水草遮挡则需要人工读数。3)通过对水尺分块进行处理逐渐缩小检测区域最终获得水位线的位置。专利如：一种适用于复杂光照条件的水尺水位线视觉检测方法(公开号：CN109764930A)，通过计算灰度图像和边缘图像的灰度均值差，取两个特征中的最大值作为衡量图像差异性的指标，再采用粗定位和精定位结合的水位线检测方法得到水位线的位置，计算量较大，实际应用较为困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于水尺颜色信息的不定长水尺水位检测方法、装置及存储介质，能够在水尺刻度线和字符不清晰的情况下，获得符合水文检测规范的水尺读数，提高检测效率和准确度。本发明采用的技术方案如下。

一方面，本发明提供一种不定长水尺水位检测方法，包括：

获取待检测水位的目标水尺图像，确定目标水尺图像对应的标注参考图像信息；其中，所述标注参考图像信息包括目标水尺中线信息和水尺中线起点在图像像素坐标系中的坐标信息，以及预先构建的透视投影矩阵信息，所述透视投影矩阵信息包括图像像素坐标系与世界坐标系的映射关系；

对目标水尺图像进行颜色识别以及二值化处理，根据目标水尺中线信息，确定水尺中线与水位线的交点在图像像素坐标系中的坐标；

根据所述透视投影矩阵信息中的映射关系，计算水尺中线的起点坐标和所述交点坐标映射在世界坐标系中的起点坐标和终点坐标；

根据目标水尺中线在世界坐标系中的起点坐标和终点坐标，确定目标水尺位于水面之上的实际长度；

将目标水尺的总长度与水面之上的实际长度之间的差值，作为水位检测结果值。