[发明专利]一种多级水尺水位视觉测量方法及测量系统

权利要求书

1.一种多级水尺水位视觉测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：在同一断面线上布置N级水尺和可完整观测到所有水尺的视频图像采集机构，构建测量系统；

步骤2：对测量系统进行标定，所述标定包括：设置N+1个预置位P₀～P_N、进行水尺图像校正得到在大视场图像中每级水尺的位置坐标信息、确定各水尺的有效量程和构建水尺目标检测模型；其中，P₀对应可完整观测所有水尺的大视场，P₁～P_N分别对应聚焦于水尺1～N的小视场；

步骤3；采用标定后的测量系统进行水位测量；

所述步骤3的水位测量包括以下步骤：

S100：在预置位P₀拍摄一幅大视场图像，根据水尺图像校正得到的每级水尺的位置坐标信息，截取N级水尺所对应的分析区域AR图像；

S110：设置循环参数i，i初始赋值为N；

S120：将第i级水尺对应的AR图像分别输入到水尺目标检测模型中，输出与AR图像相同尺寸的二值图像，该图像分辨率为W×H；

S130：判断是否满足num_water/(W×H)≥h/H，其中，num_water为水体区域像素数量和，h为第i级水尺和第i-1级水尺重叠区域；若满足，则将该级水尺作为水位线检测的水尺目标，视频图像采集机构切换至预置位P_i，转入S140；否则i＝i-1，转入S120；

S140：在预置位P_i进行视频拍摄，基于水尺的有效量程[Z_l，Z_h]_i，从拍摄的视频中获取水尺的水位线读数。

2.根据权利要求1所述的一种多级水尺水位视觉测量方法，其特征在于：在水位低于第1级水尺量程2/3的条件下进行测量系统的标定。

3.根据权利要求1所述的一种多级水尺水位视觉测量方法，其特征在于：所述测量系统标定中的水尺图像校正，包括：

在预置位P₀下，标记每级水尺的分析区域AR图像得到每级水尺的位置坐标信息，AR_i＝[X,Y,W,H]_i,i＝1,2,…,N，AR是图像中水尺轮廓的最小外接矩，X、Y为最小外接矩左上角点的横坐标、纵坐标，W、H为最小外接矩的宽和高；

在预置位P₁～P_N下，进行相应水尺的分析区域AR图像的标记得到相应水尺的位置坐标信息和基于水尺的标准样式建立水尺模板图像，在得到的分析区域AR图像和水尺模板图像上选取同名点，计算得到透视变换矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种多级水尺水位视觉测量方法，其特征在于：所述水尺目标检测模型为基于图像语义分割的深度网络模型，其输出为与输入图像分辨率相同的二值图像，输出图像中的水体和水尺目标分别用灰度值0和255表示。

5.根据权利要求1所述的一种多级水尺水位视觉测量方法，其特征在于：所述水尺目标检测模型包括依次连接的多组卷积层、多组反卷积层和softmax分类器。