[发明专利]一种基于机器视觉的透明度检测方法

说明书

本发明涉及计算机视觉技术领域，具体地说，涉及一种基于机器视觉的透明度检测方法，提出了一种基于图像处理的智能塞氏盘与水尺识别技术，将传统的塞氏盘与图像处理、深度学习等技术相结合，准确测量出了水体的透明度，克服了人工测量过程中因主观和客观因素造成读数有误差、圆盘位置判断不准确的缺点。该方法准确率高，数值稳定客观、不受个体主观因素影响，具有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，具体地说，涉及一种基于机器视觉的透明度检测方法。

背景技术

水体透明度是衡量水质好坏的一个常用指标，比较常用的传统方法是塞氏盘法，该方法需要人用眼睛去判断塞氏盘的模糊程度并读取水尺的读数，会受到观察者主观因素的影响，从而使透明度的测量值具有较大的不确定性。另外，外界的客观因素如光线的强弱、塞氏盘的抖动等，也会对透明度的测量产生影响。这类传统方法测量透明度对操作者的经验要求较高，且存在较大的不确定性和不稳定性。现在随着对环境生态要求的提高，水体透明度已经成为一个非常重要的指标，准确实时地监测水体透明度的变化，有助于环保部门对城市河道的治理做出及时的应对。在水产养殖领域，水体透明度的高低会直接影响养殖产量。因此，水体透明度的精确测量对于促进生活生产具有重要的意义，提出一种准确且有效的水体透明度测量方法，成为一种迫切需求。

现在已经有不少测量透明度的方法，如公布号为CN 109859183A的中国专利文献公开了基于边缘计算的多要素一体化水体智能识别方法及生态站,该方法将浸有塞氏盘的目标水域图像输入预设的SSD深度学习网络，并基于该SSD深度学习网络输出的塞氏盘的图像识别结果，应用边缘计算方法获取目标水域当前的第二水体透明度信息,但该方法需要获取由水体检测传感组件采集的目标水域当前的至少一个第一水体透明度信息和至少一个第一水位信息。公布号为CN 109784259 A的中国专利文献公开了基于图像识别的水体透明度智能识别方法及塞氏盘组件，该方法将浸有塞氏盘的目标水域图像输入预设的图像识别模型，并将该图像识别模型的输出作为所述塞氏盘的图像识别结果，但该方法需要多个包含有两色相间的作业面的圆盘，且各个所述圆盘环绕所述柱体呈螺旋阶梯式固定排布。公布号为CN110672563A的中国专利文献公开了一种适用于智慧水环境透明度图像识别检测方法，该方法需要水质监测点竖直固定一带有塞氏盘的特制螺纹杆件。上述方法往往都需要事先获得数据或需要特定装置，操作相对复杂，实用性并不强。

随着计算机视觉技术的巨大发展，利用计算机视觉技术处理图像数据可以有效避免主客观因素的影响，具有准确性高、应用场景广、泛化能力强的优点。本例将深度学习、图像处理技术与塞氏盘测量技术相结合，提出一种基于机器视觉的智能图像处理识别技术，用于水体透明度的测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机器视觉的透明度检测方法，本发明例摄像头可以是一个摄像头，也可以是两个摄像头，当水质透明度较浅时，可以采用一个摄像头。当水质透明度较深，一个摄像头不能同时跟踪拍摄塞氏盘和水尺移动时，则可以采用两个摄像头，其中一个拍摄塞氏盘，另一个拍摄水尺，两个摄像头同时进行拍摄，模仿人用塞氏盘测量水体透明度的动作(一边看塞氏盘一边看水尺)，获得画面较为清晰的塞氏盘和水尺升降视频，把拍摄的视频通过云端或者直接传送到电脑上处理。

为了实现上述目的，本发明例包括两方面的内容，一方面是塞氏盘临界位置的判定，另一方面是水尺识别，其流程示意图如图1所示，具体步骤包括：

1)操作塞氏盘开始水体透明度测量，打开摄像头拍摄；

2)塞氏盘临界位置的判定；

3)水尺识别及水尺读数计算；

4)输出显示。

步骤2)中：塞氏盘临界位置的判定；塞氏盘临界位置是指塞氏盘刚好看不见时候的位置。包括塞氏盘初步分割，塞氏盘精细分割以及塞氏盘临界位置判定等步骤，具体如下：