基于视觉的液位自动识别跟踪设计

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1、分类号：密级：_______________UDC：编号：_______________专业硕士学位论文（工程硕士）基于视觉的液位自动识别跟踪设计硕士研究生：乔人杰指导教师：蔡成涛副教授企业导师：王元龙高级工程师工程领域：控制工程论文主审人：哈尔滨工程大学2018年05月分类号：密级：_______________UDC：编号：_______________专业硕士学位论文（工程硕士）基于视觉的液位自动识别跟踪设计硕士研究生：乔人杰指导教师：蔡成涛副教授学位级别：工程硕士工程领域：控制工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年05月30日论文答辩日期

2、：2018年06月2日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngVisual-basedLiquidLevelAutomaticRecognitionandTrackingDesignCandidate:QiaoRenJieSupervisor:Prof.CaiChengTaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlEngineeringDateofSubmission:May.30

3、,2018DateofOralExamination:Jun.02,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使

4、用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师

5、（签字）：日期：年月日年月日基于视觉的液位自动识别跟踪设计摘要液位测量技术在石油化工，机械制造，工业生产，国防科技建设等领域中有着广泛的应用。传统的液位测量方法存在着一定程度上的局限性，比如一些接触式液位计就不适用于腐蚀性、有毒性液体液位的测量，而一些非接触式液位计比如超声波液位计，受液面波动影响较大，制作成本昂贵。因此，对于一些复杂的场合以及高精度的工业要求，传统的液位检测方法得不到良好的检测结果。所以新生了许多新的液位测量方法，其中基于图像处理的液位测量方法脱颖而出，因其良好的实时性、较高的测量精度、较强的环境适应性以及使用寿命长，安全可靠、与其他设备

6、配合协作方便等优点，取得了很好的应用和发展。本文首先对液位自动识别系统的整体硬件进行了设计，然后针对液位识别算法进行了深入的研究，主要分为图像预处理，钢尺刻度刻线识别和透明水管水位线识别。本文主要工作如下：1.完成基于视觉的液位自动识别系统的整体设计，包括图像液位视觉测量系统设计，液位自动跟踪系统设计，系统主控台选型及设计。具体设计了液位自动跟踪系统硬件组成，模糊PID控制以及跟踪算法，通过实时检测的液位高度，反馈给伺服电机，控制CCD相机，实现自动跟踪的目的。该液位测量系统的工业要求包括：测量精度±1mm，实时识别帧率45frame/s以上。2.获取的液

7、位图像先要进行预处理操作：包括图像的灰度处理，滤波去噪以及二值化处理。本文设计的预处理过程采用双边滤波器，通过对照实验发现局部自适应的阈值分割方法能有效的分割钢尺刻度区域，为后续识别做好了前期准备。3.对于钢尺刻度值和刻度线的识别方面，钢尺刻度值属于规则印刷体数字，通过对这种固定结构的数字识别算法的研究，总结出模板匹配算法在这方面有着得天独厚的优势，所以本文采用基于模板匹配的数字识别方法，设计了具体识别过程，并完成了实验验证，效果很理想。4.传统方法对于复杂环境下动态水位线的识别较差，本文设计了一种基于YOLOv2的动态水位线识别算法，通过实验验证，具有较

8、高的精度和较好的实时性。关键词：液位测量；模糊PID；图像预处理；