[发明专利]一种基于Harris角点检测的水位检测方法

说明书

本发明公开了一种基于Harris角点检测的水位检测方法，包括步骤：在待测量河流区域固定两根椭圆形测量标杆，及在两根测量标杆之间设置若干根斜杆作为水平面测量斜杆，并通过摄像头实时采集获得两个测量标杆所在区域的图像；检测提取获得水平面测量斜杆所在区域图像；对提取水平面测量斜杆所在区域图像进行检测，获得几何数学模型并提取两根直线坐标；获得图像中的角点；筛选出位于两根直线坐标内的角点，将过该角点做水平方向与测量标杆平行的直线作为当前时刻的水平面；提取获得几何数学模型中水平面之上测量标杆长度，及计算获得实际水平面之上测量标杆的长度及实时的实际水位值。本发明可以准确地确定水平面位置和水位值，具有更高的数值鲁棒性和实时交互性。

技术领域

本发明涉及一种基于Harris角点检测的水位检测方法，属于计算机视觉图像处理的技术领域。

背景技术

在水位测量中，传统的测量方法常采用接触式测距装置，在测量水深时往往用摄像机通过肉眼观察的方式定位水平面。由于光线以及环境等外在因素的影响，使用该种方法进行操作复杂且精度低，远远低于非接触式。目前非接触式的水下测量方法主要是通过超声波测距、激光测距等传统的测距技术完成。这些测距方式虽然精度有所提高但也存在着设备成本高、维护困难等诸多问题。

近些年来，随着计算机视觉以及图像处理技术的飞快发展，高精度、高效率、低成本的水下测距得以实现。许多国内外的科研机构和科研人员将计算机视觉这一新兴技术引入到水位测量中去，并对该技术的可行性进行了严谨深刻的分析。将计算机视觉应用于水下测距领域中，与传统的测量技术相比，在提升测量精度的基础之上同时也降低了设备的成本。

目前，使用传统的方案对水位进行测量时，往往通过人眼观察的方式来确定水平面的位置，在白天逆光或者傍晚光线不足的时候往往会存在着测量标杆与其水中倒影模糊不清难以区分的情况发生，从而造成水平面的位置难以确定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于Harris角点检测的水位检测方法，解决传统测量方法中水平面位置难以确定的问题，利用图像处理技术准确地确定水平面的具体位置，并使用数学比例模型求出测量标杆露出水的真实长度，进而得到水位的深度。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种基于Harris角点检测的水位检测方法，包括以下步骤：

步骤1、在待测量河流区域固定两根椭圆形测量标杆，及在两根测量标杆之间设置若干根斜杆作为水平面测量斜杆，并通过摄像头实时采集获得两个测量标杆所在区域的图像；

步骤2、采用对象自动检测方法对所采集的两个测量标杆所在区域图像进行检测，提取获得水平面测量斜杆所在区域图像；

步骤3、采用直线检测方法对步骤2所提取水平面测量斜杆所在区域图像进行检测，获得几何数学模型并从几何数学模型中提取测量标杆内侧的两根直线坐标；

步骤4、采用Harris角检测方法对步骤2所提取水平面测量斜杆所在区域图像进行检测，获得图像中的角点；

步骤5、从所得角点中筛选出位于步骤3提取的测量标杆内侧两根直线坐标内的角点，将过该角点做水平方向与测量标杆平行的直线作为当前时刻的水平面；

步骤6、根据步骤5所得当前时刻的水平面提取获得几何数学模型中水平面之上测量标杆长度，及计算获得实际水平面之上测量标杆的长度及实时的实际水位值。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤1中摄像头的摄影方向与两个测量标杆所在平面相垂直。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3采用直线检测方法进行检测获得几何数学模型，具体为：

步骤31、对提取的水平面测量斜杆所在区域图像进行二值化；