基于图像传感器的明渠水位自动测量方法.pdf

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1、2013年第32卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)53基于图像传感器的明渠水位自动测量方法林瑞凤，徐海(1．兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州730050；2．青海油田公司钻采工艺研究院，甘肃敦煌736200)摘要：针对明渠水位获取问题，提出了一种基于图像的明渠水位自动测量新方法。在由颜色信息实现自适应提取标尺区域的基础上，根据标尺特性采用改进的边缘检测算法对特征图像进行分割处理，获取水位高度信息。水位获取实验证实：该方法不受摄像头安装角度、渠水浑浊度和温度的影

2、响，测量的水位高度误差可控制在1am以内，具有很强的鲁棒性。关键词：明渠；水位测量；图像处理中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1000--9787(2013)08--0053--03AutomaticmeasurementmethodforcanalswaterlevelbasedonimagingsensorLINRui—feng，XUHai。(1．SchoolofMechanicalEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China；

3、2．ResearchInstituteofDrillingandProduction，QinghaiOilfield，Dunhuang736200，China)Abstract：Anewautomatictmethodforcanalswaterlevelisproposedbasedonimageprocessing，aimingatproblemofcanalswaterlevelacquisition．Onthebasisofachievingself-adaptiveextractionscaleplateareat

4、hroughcolorinformation，accordingtofeaturesofscaleplate，useimprovededgedetectionalgorithmtosegmentfeatureimages，andaccesswaterlevelinformation．Thewaterlevelacquisitionexperimentconfirmsthatthismethodisnotaffectedbycamerasinstallingangle，canalswaterturbidityandtemper

5、ature，andmeasurederrorofwaterlevelheightcanbecontrolledwithin1cm．ithasstrongrobustness．Keywords：canal；waterlevelmeasurement；imageprocessing0引言制在1cm以内，具有很强的鲁棒性。图像处理获取水位属我国是一个灌溉农业大国，灌溉支撑着我国农业和农非接触式测量，具有直观、抗干扰性强等优势，具有很好的村经济发展，水资源合理、高效利用一直是国家水利部门关应用前景。注重点，建立水资源自动灌溉系统，实

6、现灌区用水自动化控1基于图像水渠液位原理与方法制，对整个国民经济具有重要意义J。明渠水位自动测量水渠液位标示如图1(a)所示，基于图像水渠液位自动是实现灌区自动化的前提，就目前而言，明渠水位自动测量测量的基本原理是用摄像头获取水渠边标定水位的标尺图装置常用有浮子式传感器、压力式传感器、气泡式传感器、像，通过数字图像处理技术处理采集到的图像，根据标尺中超声波、雷达和激光探测器。在实际使用中，我国灌区水资水位线与E字相对位置，由计算机自动读取水位高度。源含沙量普遍较大，使用环境恶劣，浮子式、压力式、气泡式1．1基于颜色信息的标尺

7、目标区域提取难以适用；另外，考虑到使用要求和造价问题，超声波、雷达图像处理中，水位线高度测量关注的只是标尺部分的和激光应用也存在很多问题。针对以上问题，本文提出了图像，大片的水、边墙和河岸区域无须考虑，只需对读取水一种基于图像的明渠液位自动测量新方法，在由颜色信息位线和水位高度测量兴趣区域进行图像处理，以期提高计实现自适应提取标尺区域的基础上，根据标尺特性采用改算速度，并降低算法复杂度，即彩色现场图片中白色标尺部进的边缘检测算法对特征图像进行分割处理，获取水位高分、红色“E”字部分和一定范围的水面区域。度信息。水位获取实验证

8、实，本文方法不受摄像头安装角对现场图片裁剪时，矩形兴趣区域框的左上角坐标，框度、渠水浑浊度和温度的影响，测量的水位高度误差可控收稿日期：2013-01-22