[发明专利]一种基于图像分割和目标检测技术的水位检测系统、方法

说明书

一种基于图像分割和目标检测技术的水位检测系统、方法，属于计算机视觉应用的技术领域，通过对分割和检测的结果相互对照，提高精度，利用分割方法对水位尺进行轮廓提取，即使存在遮挡物将水位尺部分遮挡，也能寻找到水位尺的最低点，同时通过分割和检测出完全遮挡水位尺的污渍，有效计算被污渍遮挡的水位尺部分的高度，进而计算出水位尺的完整高度，本发明无需人员维护，便于远程程序升级，减少人力成本，检测精度高，抗干扰能力强。

技术领域

本发明涉及一种基于图像分割和目标检测技术的水位检测系统、方法，属于计算机视觉应用的技术领域。

背景技术

随着人工智能的发展，使用智能设备代替人力劳动在各个领域的出现频率逐步增加。本发明主要聚焦于水利行业，由于河流水位存在着变动性和不确定性，通过人力获取水位无法确保及时性和有效性，而出现特殊情况时，通过人力来监测水位也会存在一定的安全隐患。

通过智能产品来实现对水位的检测能极大的解决人工巡查所带来的劳动成本以及一些安全隐患。但是智能设备虽然能解决人工巡查带来的问题，但是由于设备以及特殊环境问题等会造成检测结果的精度不足、抗干扰能力差等问题，而基于视觉的智能产品在水位尺存在遮挡时无法有效读取到当前水位所在的水位刻度。

为此，现有技术公开以下专利文献：

中国专利文献CN112991342A公开一种基于水位尺图像的水位线检测方法，并具体公开：步骤S1、获取在水位检测场景下采集水位尺位置对应的水位图像，并在初始化时，以第一张水位图像I 0作为参考，获取初始化时的水位线实际高度y_t 0；步骤S2、使用水位尺检测模型检测第一张水位图像I 0中的水位尺位置，并裁剪出对应的水位尺图像J 0；步骤S3、使用水位线检测模型检测所述水位尺图像J 0中水位线在水位尺图像J 0中的相对坐标y_p 0；步骤S4、根据水位尺长度M、所述相对坐标y_p 0以及初始化时的水位线实际高度y_t0，获得水位线实际高度与相对坐标的转换率K p的初始值K 0；p表示水位线检测序列，其取值为大于等于0的自然数；p取值为0时表示检测序列的初始化；步骤S5、在后续检测过程中，按照设定的周期获取水位图像，并且针对当前帧的水位图像I n，使用所述水位尺检测模型进行水位尺检测之后，再使用水位线检测模型检测输出水位线相对坐标y_p n，其中n为大于等于1的自然数；步骤S6、基于水位线相对坐标y_p n以及转换率K n-1计算出当前帧的水位图像I n对应的水位线实际高度y_t n。

中国专利文献CN113221898A公开一种自动水位尺读数方法，并具体公开：步骤S1，对刻度尺图像进行预处理，生成二值化图像；其中，刻度尺为水位尺；步骤S2，通过霍夫变换检测二值化图像中刻度尺边缘直线倾斜角度，并根据直线倾斜角度调正图像；步骤S3，在调正后的图像上进行像素级计算，得到刻度尺矩阵；步骤S4，判断刻度尺矩阵是否符合先验知识，若不符合，则对刻度尺矩阵进行修正；步骤S5，基于修正后得到的刻度数据确定刻度尺的读数。

中国专利文献CN109543596A公开一种水位监测方法，并具体公开：步骤S1，将包含水位尺的第一图像输入到预先训练完成的第一卷积神经网络模型中，确定所述第一图像中水位尺预测框的第一位置信息；步骤S2，根据所述第一位置信息，从所述第一图像中提取所述水位尺对应的第二图像，并将所述第二图像输入到预先训练完成的第二卷积神经网络模型中，确定所述第二图像中所述水位尺上的数字预测框的第二位置信息，并根据所述第二位置信息，对每个数字预测框中的数字进行识别；步骤S3，根据识别出的数字，确定水面对应的目标数字，并根据所述目标数字以及所述目标数字的颜色，确定水位高度。

综上看出，目前基于视觉的智能设备在实现水位检测时，需要检测出当前水面所对应的水位尺刻度，而当水位尺刻度存在遮挡时，即无法有效实现水位检测，而依赖于不同图像之间的差异来实现水位检测的方法，其抗干扰能力差，如摄像机存在晃动或角度发生轻微变化时，其检测结果即存在一定的误差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种基于图像分割和目标检测技术的水位检测系统。