一种基于图像识别的水体透明度测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像识别的水体透明度测量方法，将采集到的一帧图像送入训练好的神经网络模型对图像进行预测分析，采样图像输入定位球检测模型，计算得到定位球直径的像素长度；根据光栅里程计得到线缆放出长度；计算得到第一次塞式盘入水深度，边缘终端设备控制电机持续放线10cm后停止动作；边缘终端设备控制电机逆时针旋转带动主动轮收回线缆，将塞式盘缓慢上提，采样图像送入水面定位球检测模型，计算得到定位球直径的像素长度；根据光栅里程计得到线缆放出长度，计算得到第一次塞式盘入水深度，取两次测量均值作为最终测量值，边缘终端设备控制电机收回回到初始位置，等待下次测量。本发明专利技术可做到全程无需人工参与，自动完成测量。动完成测量。动完成测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的水体透明度测量方法


[0001]本专利技术涉及水体透明度测量方法，特别涉及一种基于图像识别的水体透明度测量方法。

技术介绍

[0002]采用人工通过垂线将塞式盘缓缓放入水中，根据人眼观察塞式盘分界线是否可辨，找到临界点，再根据此刻垂线吃水深度进行读数。
[0003]该方法涉及人工放线、人工判别盘面交线是否可辨，人工读取水位等众多人工参与的步骤，与个人的视力、经验等相关，容易收到人工主观判断的影响，因此读数精度及稳定性难以保证。
[0004]近期有部分测量方法引入了通过计算机视觉技术用于分辨盘面分界线。
[0005]不具备测量水位功能，需额外引入外部水位数据或人工读数的参与，未能避免外部因素带来的影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于图像识别的水体透明度测量方法，充分利用计算机视觉技术对水体透明度测量中涉及人工参与的各个环节进行了改进，包括盘面分界线的识别、水面高度测量等，可做到全程无需人工参与，自动完成测量，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种基于图像识别的水体透明度测量方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1：边缘终端设备在远程唤醒或定时唤醒的情况下，进行边缘终端设备初始化，包括启动摄像头、塞式盘检测模型服务、图像采集服务；
[0010]步骤2：启动塞式盘放线程序，电机带动主动轮顺时针方向旋转，将塞式盘缓慢放下；
[0011]步骤3：将采集到的一帧图像送入训练好的神经网络模型对图像进行预测分析，得到是否能分辨除图像中塞式盘分界线的判断结果，若检测结果为是，则回到步骤2；若检测结果为否，则执行步骤4；
[0012]步骤4：边缘终端设备控制电机停止转动；
[0013]步骤5：采样图像输入定位球检测模型，计算得到定位球直径的像素长度；结合初始位置定位球直径标定的像素长度，根据透视变换原理可计算得到定位球与初始位置间的距离，记为Lb1；
[0014]步骤6：根据光栅里程计得到线缆放出长度，记为Lw1；
[0015]步骤7：计算得到第一次塞式盘入水深度，记为L1，L1＝Lw1+r
–
Lb1(r为定位球半径)；
[0016]步骤8：边缘终端设备控制电机持续放线10cm后停止动作；
[0017]步骤9：边缘终端设备控制电机逆时针旋转带动主动轮收回线缆，将塞式盘缓慢上提，同时采样图像送入塞式盘检测模型；
[0018]步骤10：将采集到的一帧图像送入训练好的神经网络模型对图像进行预测分析，得到是否能分辨除图像中塞式盘分界线的判断结果，若检测结果为是，则回到步骤11；若检测结果为否，则执行步骤9；
[0019]步骤11：边缘终端设备控制电机停止转动；
[0020]步骤12：采样图像送入水面定位球检测模型，计算得到定位球直径的像素长度；结合初始位置定位球直径标定的像素长度，根据透视变换原理可计算得到定位球与初始位置间的距离，记为Lb2；
[0021]步骤13：根据光栅里程计得到线缆放出长度，记为Lw2；
[0022]步骤14：计算得到第一次塞式盘入水深度，记为L2，L2＝Lw2+r
–
Lb2(r为定位球半径)；
[0023]步骤15：取两次测量均值作为最终测量值，记为L，L＝(L1+L2)/2；
[0024]步骤16：边缘终端设备控制电机收回线缆回到初始位置，等待下次测量。
[0025]进一步地，包括测量装置，测量装置分为机械传动部分、运动控制部分、计算测量部分。
[0026]进一步地，所述机械传动部分包括立柱、横臂、主动轮、变向轮、线缆和防尘罩，所述立柱的底部插接于基座上，所述立柱的顶部焊接有横臂，所述横臂的一端安装有主动轮，主动轮通过线缆连接安装于横臂上的变向轮，所述横臂的外部安装防尘罩。
[0027]进一步地，所述运动控制部分包括边缘终端设备、电机和限位开关，所述边缘终端设备电连接于电机，电机的输出轴连接于主动轮，所述变向轮的斜下方安装限位开关。
[0028]进一步地，所述电机内含光栅里程计。
[0029]进一步地，所述计算测量部分包括摄像头、定位球和塞式盘，所述摄像头安装于横臂的底端，所述线缆远离主动轮的一端连接塞式盘，塞式盘上接触式连接定位球，线缆穿过其孔径。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0031](1)测量过程无需人工参与，减少主观判断的影响。
[0032](2)通过图像分析的方式实现了水面高度的判断，无需利用其他测量设备。
[0033](3)测量动作简单速度快，摄像头画面中即涵盖了塞式盘也涵盖了定位球，一套动作完成水位及透明度的测量。
[0034](4)通过上下两次检测判断进一步降低了水面波动、采样间隔等带来的影响。
[0035](5)相比固定在水中的螺旋状塞式盘测量方式，测量时再放入水中，避免了塞式盘长期在水中被水藻、淤泥等附着，影响观测的问题，减少人工清理工作。
附图说明
[0036]图1为本专利技术的测量装置的整体结构图；
[0037]图2为本专利技术的测量流程图。
[0038]图中：1、立柱；2、横臂；3、主动轮；4、变向轮；5、线缆；6、防尘罩；7、边缘终端设备；8、电机；9、限位开关；10、摄像头；11、定位球；12、塞式盘。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]参阅图1，一种基于图像识别的水体透明度测量方法，包括测量装置，测量装置分为机械传动部分、运动控制部分、计算测量部分，如图1所示。
[0041]机械传动部分包括立柱1、横臂2、主动轮3、变向轮4、线缆5和防尘罩6，立柱1的底部插接于基座上，立柱1固定支撑测量装置，立柱1的顶部焊接有横臂2，横臂2将塞式盘12等部件延申至水面上方，横臂2的一端安装有主动轮3，由电机8轴承带动进行顺逆时针方向转动，主动轮3通过线缆5连接安装于横臂2上的变向轮4，变向轮4安装在横臂2靠近水面端，线缆5通过变向轮4垂向水面，线缆5一头缠绕在主动轮3上，一头固定在塞式盘12底部，用于控制塞式盘12下降、上升，横臂2的外部安装防尘罩6，塞式盘12回收状态下遮挡外界灰尘，以防止长期堆积影响观测。
[0042]运动控制部分包括边缘终端设备7、电机8和限位开关9，所述边缘终端设备7电连接于电机8，边缘终端设备7用于控制电机8转动、图像采集及分析计算，电机8内含光栅里程计，电机8的输出轴连接于主动轮3，电机8用于带动主动轮3旋转，实现塞式盘12的上升、下降，变向轮4的斜下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的水体透明度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：边缘终端设备(7)在远程唤醒或定时唤醒的情况下，进行边缘终端设备(7)初始化，包括启动摄像头、塞式盘检测模型服务、图像采集服务；步骤2：启动塞式盘(12)放线程序，电机(8)带动主动轮(3)顺时针方向旋转，将塞式盘(12)缓慢放下；步骤3：将采集到的一帧图像送入训练好的神经网络模型对图像进行预测分析，得到是否能分辨除图像中塞式盘(12)分界线的判断结果，若检测结果为是，则回到步骤2；若检测结果为否，则执行步骤4；步骤4：边缘终端设备(7)控制电机(8)停止转动；步骤5：采样图像输入定位球(11)检测模型，计算得到定位球(11)直径的像素长度；结合初始位置定位球(11)直径标定的像素长度，根据透视变换原理可计算得到定位球(11)与初始位置间的距离，记为Lb1；步骤6：根据光栅里程计得到线缆(5)放出长度，记为Lw1；步骤7：计算得到第一次塞式盘(12)入水深度，记为L1，L1＝Lw1+r
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Lb1(r为定位球半径)；步骤8：边缘终端设备(7)控制电机(8)持续放线10cm后停止动作；步骤9：边缘终端设备(7)控制电机(8)逆时针旋转带动主动轮(3)收回线缆，将塞式盘(12)缓慢上提，同时采样图像送入塞式盘(12)检测模型；步骤10：将采集到的一帧图像送入训练好的神经网络模型对图像进行预测分析，得到是否能分辨除图像中塞式盘(12)分界线的判断结果，若检测结果为是，则回到步骤11；若检测结果为否，则执行步骤9；步骤11：边缘终端设备(7)控制电机(8)停止转动；步骤12：采样图像送入水面定位球(11)检测模型，计算得到定位球(11)直径的像素长度；结合初始位置定位球(11)直径标定的像素长度，根据透视变换原理可计算得到定位球(11)与初始位置间...

【专利技术属性】
技术研发人员：田丁，周威，邹煜，林作永，陈鹏飞，袁明，
申请(专利权)人：江河瑞通北京技术有限公司，
类型：发明
国别省市：