[发明专利]基于图像处理的量器内液位平视判断方法

说明书

本发明涉及一种基于图像处理的量器内液位平视判断方法,采用的玻璃量器检定装置是在竖直玻璃量器旁竖立滑轨，在滑轨上滑动安装在滑轨上滑移的相机，另有一个相机固定在量器和滑轨的前方而进行拍摄；相机的输出连接计算机；固定相机与量筒的距离，在移动过程中不断拍摄量筒内的液位，从而记录在不同视角下，液位的变化情况；操作步骤为：确定相机移动的初始位置和结束位置，确定平视拍摄位置，判断液位是否到达刻度线。本发明通过不断移动相机位置，拍摄不同视角下的液位图像，使用图像处理，判断液位是否到达目标刻度线。本发明方法不但实现了对玻璃量器的无接触检定，而且填补了在量器自动化检定方面的技术空白。

技术领域

本发明涉及一种基于图像处理的量器内液位平视判断方法，属于容量检定领域。

背景技术

根据《JJG196-2006常用玻璃量器检定规程》，玻璃量器具有数量多、种类杂、型号各异 的特点，检定过程步骤繁琐重复，需要检定员手动加载检定介质蒸馏水或去离子水，肉眼观 察读数，不仅容易引起视觉疲劳，造成测量误差，而且由于试验者的不同，测量结果的差异 也较大，在大批量样品的计量工作中，这些问题尤为突出。同时，检定结果数据处理时，根 据不同种类玻璃量器的规格型号，查阅大量参数表和允差表，耗时费力，导致检定员劳动强 度大，检定效率低，人为出错率高。

检定过程中，最重要的是液位校准与平视读数。传统的液位检测，更偏向于物理特性， 通过可测量的物理量来检测液位，常用的检测方法以浮子式、压力式、超声波式等方法为主。 这些方法会受限于检定介质、使用寿命、温漂零漂等因素。随着经济和科技的不断发展，越 来越多的领域开始引入计算机，基于计算机使用数字图像处理技术，使得各领域取得了长足 的发展。

将图像处理技术引入液位检测，那么在检测过程中便不需要考虑液体介质对检测装置的 腐蚀，使用寿命长，维护起来也非常容易，并且检测的准确性得到了保障。针对使用相机替 代人眼时出现的液位读取问题进行深入分析，提出相机平视拍摄液位的方法，解决量筒检定 过程中的核心问题。

虽然图像处理方法众多，但不是通用的，需要研究出适合检测量筒内液位的图像处理方 法。在人工检定量筒时，需要找到量筒内凹液面的最低点进行校准液位，确保平视液位。平 视或俯视液位，都会造成读数不准确，最终影响检定结果。使用照相机完成该操作时，也应 当严格执行人工检定时候的标准。照相机如何智能判断当前拍摄位置是平视拍摄便成为检定 中不可避免的难点，必须解决这个问题才能实现正确检定。

发明内容

本发明针对量器检定过程中人眼平视液位读数的问题，提出一种基于图像处理的量器内 液位平视判断方法，利用照相机替代人眼进行平视拍摄量筒内液位，并基于平视状态下判断 液位是否到达目标刻度线，解决量器检定自动化中的核心难点，并填补该领域技术上的空白。

为了实现上述发明目的，本发明采用的发明构思如下：

为了获取不同视角下的液位，首先通过步进电机带动滑轨，将相机Ⅰ移动到液位下方， 使量筒内的液位处于相机成像面的中间偏上部分，然后以固定步长带动相机向上移动，每移 动一步，都拍摄一张液位图像，当量筒内的液位处于相机成像面的中间偏下部分时，相机停 止移动，拍摄完成。相机Ⅱ用来确定量筒与相机Ⅰ之间的距离。

在相同的起始位置，利用相机Ⅰ以相同的步长扫描量筒上的刻度线，到相同的结束位置 停止。

在确定初始位置和结束位置后，相机Ⅰ在这段距离内移动的步长应该不大于刻度线宽度， 这样便尽可能的能实现平视液位和刻度线，在满足这一前提下，如果移动一步因视角偏差产 生的误差远小于允差，那么便可以适当增大步长。

在相机Ⅰ从液位下方到达液位上方的拍摄过程中，相当于模拟了人眼从仰视液位到俯视 液位的过程，这是一个连续的过程，那么在这一过程中，必定存在平视液位的情况。

拍摄完成后，需要进行图像处理，方法如下：