[发明专利]基于图像处理的水位标尺定位及水位测量方法

权利要求书

1.基于图像处理的水位标尺定位方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一、计算预先提取的水位标尺图像的标杆主体纵向倾角；依据标杆主体纵向倾角，采用旋转矫正技术得到倾斜矫正后的水位标尺主体图像；

步骤二、对倾斜矫正后的水位标尺主体图像使用标定点技术，修正透视畸变，通过水位标尺左右边缘与中轴线直线方程求解纵坐标为位置在左右边缘直线上的六个对应点，以这六个坐标为标定点，做仿射变换，获得修正图像，其中h为图像高度；

步骤三、使用投影法对畸变修正后图像中的缺值部分进行邻近像素修补；并对修补后的图像依据左右分割线的坐标方程进行精确目标裁剪；

步骤四、识别水位标尺的起始位置和与水面分界线位置并以此进行水位标尺主体位置裁剪。

2.根据权利要求1所述的水位标尺定位方法，其特征是，步骤一具体包括：

1.1：对水位标尺图像进行灰度化并作直方图均衡化处理；

1.2：对步骤1.1得到的水位标尺图像进行边缘检测：使用sobel算子对图像进行纵向边缘检测，使用均值滤波去除图像噪声；

1.3：对纵向边缘检测结果作霍夫变换，计算霍夫变换累加器中三个极大值点，其分别对应了水位标尺的左边缘、右边缘以及中心分割线，获取水位标尺左右边缘与中轴线直线方程；

1.4计算三条直线在竖直方向上的偏转角度并记录最大偏转角度θ_max；将图像依据θ_max进行仿射变换实现倾斜矫正，得到倾斜矫正后的水位标尺主体图像，对应左右边缘方程的表达式如式1，中轴线直线方程的表达式如式2：

y＝k_mx+b_m (2)

其中k_l、k_m、k_r分别对应左中右边缘直线的斜率，b_l、b_m、b_r分别对应左中右边缘直线的截距。

3.根据权利要求1所述的水位标尺定位方法，其特征是，步骤二具体包括：分别取代入式1计算得相应横坐标，[x_l1,x_l2,x_l3]，[x_r1,x_r2,x_r3]，公式1如下：

将这六个点[(x_l1,y₁),(x_l2,y₂),(x_l3,y₃),(x_r1,y₁),(x_r2,y₂),(x_r3,y₃)]作为标定点，以[(x_l2,y₁),(x_l2,y₂),(x_l2,y₃),(x_r2,y₁),(x_r2,y₂),(x_r2,y₃)]作为目标点做仿射变换，完成透视畸变矫正。

4.根据权利要求1所述的水位标尺定位方法，其特征是，步骤三具体包括：

对畸变修正后的图像中每个缺值点将距离其最近的非缺值点的像素值复制给该点，得到缺值修补后的图像；

再次利用霍夫变换对修补后图像进行边缘检测，得到经过两次变换后左右边缘以及中心分割线的新位置。