基于立体视觉视频识别的水位监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及水位监测装置，公开了基于立体视觉视频识别的水位监测系统，其包括水位监测模块(1)、水位分析模块(4)、视觉处理模块(3)，还包括双目立体视觉监测模块(2)；水位监测模块(1)实时监测水位，双目立体视觉监测模块(2)采集水位监测模块(1)的水位图像；并将采集的水位图像信号传送至视觉处理模块(3)；视觉处理模块(3)对采集的水位图像进行处理；并将处理后的信号发送至水位分析模块(4)，水位分析模块(4)发送信号至客户端；本实用新型专利技术通过双目立体视觉监测模块，对水位进行监测，在水面波浪起伏、水位快速涨落及水尺周围缠绕漂浮物遮挡干扰时，也能实时监测出准确的水位数据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
基于立体视觉视频识别的水位监测系统


[0001]本技术涉及水位监测装置，尤其涉及了基于立体视觉视频识别的水位监测系统。

技术介绍

[0002]水位是江河、湖泊、水库和海洋等自由水面以及地下水的表面相对于某一基准面的高程。通常在上述水域设置各式水位测量标尺，人工定时观测或设置自记水位计绘制连续的水位变化曲线以获得相应资料。水位是重要的水文特征值之一，水位资料对于水文预报、防汛抢险和水利工程建设都具有重要意义。
[0003]现有技术中基于视频识别的水位监测设备大多依靠计算机对单目监控设备获取的水位监测的二维图像进行处理、分析以获得水位数据，这种方式易受水面波浪起伏、水位快速涨落及水尺周围缠绕漂浮物遮挡干扰，在满足水位监测相关规范要求下的适用范围小。
[0004]例如专利名称：一种河流水位智能监测系统，专利申请号：CN201710801668.X，专利申请日：2017
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07，专利申请中公开了包括CPU控制模块、水位监测模块、通信模块、图像采集模块、通信接口模块、调试接口模块、电源模块，CPU控制模块连接水位监测模块、通信模块、图像采集模块、通信接口模块、调试接口模块，CPU控制模块控制各模块工作，电源模块用于给各个模块供电。具有以下优点：采用超声波测量河流的水位，能够准确的确知河流的水位，监测水位的误差小，能够采集水位的图像信息，网络通畅时，水位的图像信息能够上传，水位监测人员不用到现场就可以直观的观测河流的水位。
[0005]现有技术的水位监测系统，在水面波浪起伏、水位快速涨落及水尺周围缠绕漂浮物遮挡干扰，监测的水位误差大。

技术实现思路

[0006]本技术针对现有技术的水位监测系统在水面波浪起伏、水位快速涨落及水尺周围缠绕漂浮物遮挡干扰时，监测的水位误差较大的问题，提供了基于立体视觉视频识别的水位监测系统。
[0007]为了解决上述技术问题，本技术通过下述技术方案得以解决：
[0008]基于视频识别的水位监测系统，包括水位监测模块、水位分析模块、视觉处理模块，还包括双目立体视觉监测模块；水位监测模块实时监测水位，双目立体视觉监测模块采集水位监测模块的水位图像；并将采集的水位图像信号传送至视觉处理模块；视觉处理模块对采集的水位图像进行处理；并将处理后的信号发送至水位分析模块，水位分析模块发送信号至客户端。
[0009]通过双目立体视觉监测模块的设计，当水面波浪起伏、水位快速涨落及水尺周围缠绕漂浮物遮挡干扰时，其监测系统能准确地获取水位数据。
[0010]作为优选，视觉处理模块包括LABVIEW上位机和至少一个FPGA下位机；FPGA下位机
与双目立体视觉监测模块连接，LABVIEW上位机与水位分析模块连接。通过FPGA下位机与LABVIEW上位机形成多对一模式，其整个的系统设计及成本低。
[0011]作为优选，双目立体视觉监测模块为双目立体摄像机，双目立体摄像机的放置方式包括平行式或会聚式。
[0012]通过对双目立体摄像机的设置，能够实时的采集水位图像。通过双目立体视觉技术，其结构简单、自动化程度高、算法时空复杂度较低。
[0013]作为优选，FPGA下位机包括配置模块、FPGA控制模块、图像采集模块、缓存模块和下位机通信模块；配置模块对双目立体视觉监测模块的参数进行初始化，FPGA控制模块接收LABVIEW上位机传送的信号；图像采集模块实时采集双目立体视觉监测模块的图像信号，并将采集的图像信号发送至缓存模块进行缓存，缓存后的信号通过通信模块传送至LABVIEW上位机。
[0014]作为优选，LABVIEW上位机包括上位机通信模块、图像接收模块、图像校正标定模块和图像识障模块；上位机通信模块与FPGA上位机实时通信，图像接收模块接收FPGA上位机发送的图像信号，图像校正标定模块对图像信号进行校正和标定；图像识障模块识别水位监测模块的障碍物，并发送控制信号至FPGA上位机和水位监测模块。
[0015]作为优选，双目立体视觉监测模块包括镜头、CMOS或CCD感光元件和云台；镜头与CMOS或CCD感光元件连接，镜头、CMOS或CCD感光元件均置于云台上。
[0016]作为优选，水位监测模块包括二维码标识水位尺和监测控制板。通过设置二维码标识水位尺，有利于进行图像识别，更能有效地对水位进行实时监测。水位尺的结构简单，且测量结果的准确度高。
[0017]本技术由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
[0018]通过双目立体视觉监测模块的设计，当水面波浪起伏、水位快速涨落及水尺周围缠绕漂浮物遮挡干扰时，其监测系统能准确地获取水位数据。通过双目立体视觉技术，其结构简单、自动化程度高、算法时空复杂度较低。
[0019]通过设置二维码标识水位尺，有利于进行图像识别，更能有效地对水位进行实时监测。水位尺的结构简单，且测量结果的准确度高。
附图说明
[0020]图1是本技术系统图。
[0021]图2是本技术视觉处理模块系统图。
[0022]图3是本技术水位监测模块系统图。
[0023]图4是本技术实施例4的流程图。
[0024]以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，
[0025]1—水位监测模块、2—双目立体视觉监测模块、3—视觉处理模块、4—水位分析模块。
具体实施方式
[0026]下面结合附图与实施例对本技术作进一步详细描述。
[0027]实施例1
[0028]基于视频识别的水位监测系统，其包括水位监测模块1、水位分析模块4、视觉处理模块3，还包括双目立体视觉监测模块2；水位监测模块1实时监测水位，双目立体视觉监测模块2采集水位监测模块1的水位图像；并将采集的水位图像信号传送至视觉处理模块3；视觉处理模块3对采集的水位图像进行处理；并将处理后的信号发送至水位分析模块4，水位分析模块4发送信号至用户端，其信号包括水位的真值。
[0029]通过双目立体视觉监测模块2的设计，当水面波浪起伏、水位快速涨落及水尺周围缠绕漂浮物遮挡干扰时，其监测系统能准确地获取水位数据。
[0030]根据处理后的图像，分辨出水面、水位标尺和遮挡物，再通过深度、三维尺寸信息反算水面与水位标尺接触的正确位置，以达到克服干扰的目的。
[0031]视觉处理模块3包括LABVIEW上位机和至少一个FPGA下位机；FPGA下位机与双目立体视觉监测模块2连接，LABVIEW上位机与水位分析模块4连接。通过FPGA下位机与LABVIEW上位机形成多对一模式，其整个的系统设计及成本低。
[0032]双目立体视觉监测模块2为双目立体摄像机，双目立体摄像机的放置方式为平行式。
[0033]通过对双目立体摄像机的设置，能够实时的采集水位图像。通过双目立体视觉技术，其结构简单、自动化程度高、算法时空复杂度较低。
[0034]FPGA下位机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于立体视觉视频识别的水位监测系统，包括水位监测模块(1)、水位分析模块(4)、视觉处理模块(3)，其特征在于，还包括双目立体视觉监测模块(2)；水位监测模块(1)实时监测水位，双目立体视觉监测模块(2)采集水位监测模块(1)的水位图像；并将采集的水位图像信号传送至视觉处理模块(3)；视觉处理模块(3)对采集的水位图像进行处理；并将处理后的信号发送至水位分析模块(4)，水位分析模块(4)发送信号至客户端。2.根据权利要求1所述的基于立体视觉视频识别的水位监测系统，其特征在于，视觉处理模块(3)包括LABVIEW上位机和至少一个FPGA下位机；FPGA下位机与双目立体视觉监测模块(2)连接，LABVIEW上位机与水位分析模块(4)连接。3.根据权利要求1所述的基于立体视觉视频识别的水位监测系统，其特征在于，双目立体视觉监测模块(2)为双目立体摄像机，双目立体摄像机的放置方式包括平行式或会聚式。4.根据权利要求2所述的基于立体视觉视频识别的水位监测系统，其特征在于，FPGA下位机包括配置模块、FPGA控制模块、图像采集模块、缓存模块和下位机通信模块；配置模块对双目立...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬战生，张振林，曹紫熙，陈金浩，
申请(专利权)人：杭州市水文水资源监测中心，
类型：新型
国别省市：