水位检测方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术首先提供一种水位检测方法、装置及电子设备。所述方法通过图像识别提取水尺的刻度符号的像素坐标，并建立线性回归模型，通过线性回归模型确定与水位线相交的刻度符号的像素高度，再利用与水位线相交的刻度符号的像素高度和其对应的真实距离，计算水位线与最近的完整的刻度符号之间的距离，从而计算出水位值，能够减少因人工估计产生的检测误差，提高水位检测的精确度和可靠性。水位检测的精确度和可靠性。水位检测的精确度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
水位检测方法、装置及电子设备


[0001]本专利技术涉及图像识别
，尤其涉及一种水位检测方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]传统的水位检测方法主要包括水尺法，其通过读取设置于水域中的水尺在水面处的刻度值来获取水位信息，目前该方法已广泛应用于各大水文站，水尺法的主要检测步骤为首先读取和定位水尺上露出水面的部分与水面最接近的刻度值，接着估算与水面最接近的刻度值与水面的之间的距离，将该距离和所述与水面最接近的刻度值相加，得到最终的水位值，该方法通过人工估算与水面最接近的刻度值与水面的之间的距离，误差很大。
[0003]随着深度学习和图像识别技术的发展，出现利用上述技术对水域图像进行水尺识别，从而得到水位信息的水位检测方法，所述方法通常包括三大关键分别为：分割、水位线检测和水位值换算，其中水位值换算的大多方法从人工的记录方法出发，首先识别和定位水尺上的刻度线和字符，通过插值计算水位值，该方法仅适用于正射视角下拍摄的图像，还有的方法通过摄像机成像原理建立对应关系，例如：采用尺度缩放、创建分段的对照表、设置控制点建立物平面和像平面之间的坐标变换关系，但进行尺度变换现场标定一般比较复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种水位检测方法，能够减少因人工估计产生的检测误差，提高水位检测的精确度和可靠性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术首先提供一种水位检测方法，包括如下步骤：获取水域图像，所述水域图像中包括水尺，所述水尺上设有自上而下依次排列的多个刻度符号以及对应所述刻度符号设置的多个刻度值；将所述水域图像输入预设的分割模型，分割出第一图像，所述第一图像显示所述水尺露出水面的部分；将第一图像输入训练好的识别模型，得到第一信息，所述第一信息包括第一图像中的刻度符号的像素坐标信息和刻度值对应的数值信息；将所述第一图像中水尺上的刻度符号对应的像素坐标信息的输入预设的线性回归模型，得到与水位线相交的刻度符号对应的像素高度；确定距离水面最近的完整的刻度符号为目标刻度符号，根据所述目标刻度符号的像素坐标以及与水位线相交的刻度符号对应的像素高计算水面到目标刻度符号的距离；确定所述第一信息中数值最小的刻度值为目标刻度值，根据所述目标刻度值以及水面到目标刻度符号的距离确定水位值。
[0006]可选地，将所述第一图像中水尺上的刻度符号对应的像素坐标信息的输入预设的线性回归模型，得到与水位线相交的刻度符号对应的像素高度具体包括：获取各个刻度符号的像素坐标[x
i
,y
i
,w
i
,h
i
]，其中，x
i
和y
i
为第i个刻度符号对应
的检测框的左上角的坐标，w
i
和h
i
第i个刻度符号对应的检测框的宽和高；筛选出所有刻度符号中检测框的高度最小的三个刻度符号，所述检测框的高度最小的三个刻度符号的像素坐标分别为[x1,y1,w1,h1], [x2,y2,w2,h2], [x3,y3,w3,h3]，其中，h3＜h2＜h1；根据所述检测框的高度最小的三个刻度符号的像素坐标和预设的像素高度算法计算得到与水位线相交的刻度符号对应的像素高度，所述像素高度算法为：D=；其中，D为与水位线相交的刻度符号对应的像素高度。
[0007]可选地，所述多个刻度符号包括多个第一刻度符号以及多个第二刻度符号；在所述水尺上，所述多个刻度值和多个第一刻度符号自下而上依次交替排列成一列，所述多个第二刻度符号依次间隔排列成另一列，所述多个第一刻度符号与多个第二刻度符号在行方向上交错，每一刻度值分别对应与一第二刻度符号位于同一行。
[0008]可选地，根据所述目标刻度符号的像素坐标以及与水位线相交的刻度符号对应的像素高度计算水面到目标刻度符号的距离的公式为：；其中，y
d
=H
‑
(y
L
+h
L
)，H为水尺露出水面的部分的像素高度，y
L
为目标刻度符号的检测框左上角的纵坐标，h
L
为目标刻度符号的检测框的高，D为与水位线相交的刻度符号对应的像素高度，为水面到目标刻度符号的距离。
[0009]可选地，根据所述目标刻度值以及水面到目标刻度符号的距离确定水位值具体包括：判断目标刻度值与水面之间是否具有完整的刻度符号；若有，则水位值为S
‑
(0.5+
∆
d)，其中S为目标刻度值的数值，为水面到目标刻度符号的距离；若无，则水位值为S
‑∆
d。
[0010]可选地，所述识别模型的训练过程包括：收集包括不同光线、不同时间、不同天气以及不同破损程度的多张训练图像，所述训练图像包括水尺；对所述训练图像中的水尺进行标注，框选出所述水尺上的刻度符号及刻度值，且标注所述刻度符号的框的尺寸与刻度符号的尺寸保持一致；用标注后的训练图像对所述识别模型进行训练，得到训练后的识别模型。
[0011]可选地，所述确定距离水面最近的完整的刻度符号为目标刻度符号以及所述确定第一信息中数值最小的刻度值为目标刻度值具体包括：将第一信息中的第一图像中的刻度符号的像素坐标信息存储在第一容器中，第一图像中的刻度值对应的数值信息存储在第二容器中；在第一容器中对按照各个刻度符号的检测框的高度对各个刻度符号按照从小到大的顺序进行排序，并确定检测框的高度最小的刻度符号为距离水面最近的完整的刻度符号，即目标刻度符号；
在第二容器中，用冒泡排序法第一图像中的刻度值对应的数值信息进行筛选，得到所述第一信息中数值最小的刻度值，即目标刻度值。
[0012]可选地，所述识别模型为基于anchor_free的目标检测模型。
[0013]本专利技术还提供一种水位检测装置，包括：获取单元，用于获取水域图像，所述水域图像中包括水尺，所述水尺上设有自上而下依次排列的多个刻度符号以及对应所述刻度符号设置的多个刻度值；分割单元，用于将所述水域图像输入预设的分割模型，分割出第一图像，所述第一图像显示所述水尺露出水面的部分；识别单元，用于将第一图像输入训练好的识别模型，得到第一信息，所述第一信息包括第一图像中的刻度符号的像素坐标信息和刻度值对应的数值信息；第一计算单元，用于将所述第一图像中水尺上的刻度符号对应的像素坐标信息的输入预设的线性回归模型，得到与水位线相交的刻度符号对应的像素高度；第二计算单元，用于确定距离水面最近的完整的刻度符号为目标刻度符号，根据所述目标刻度符号的像素坐标以及与水位线相交的刻度符号对应的像素高计算水面到目标刻度符号的距离；水位计算单元，用于确定所述第一信息中数值最小的刻度值为目标刻度值，根据所述目标刻度值以及水面到目标刻度符号的距离确定水位值。
[0014]本专利技术还提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法的步骤。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水位检测方法，其特征在于，包括如下步骤：获取水域图像，所述水域图像中包括水尺，所述水尺上设有自上而下依次排列的多个刻度符号以及对应所述刻度符号设置的多个刻度值；将所述水域图像输入预设的分割模型，分割出第一图像，所述第一图像显示所述水尺露出水面的部分；将第一图像输入训练好的识别模型，得到第一信息，所述第一信息包括第一图像中的刻度符号的像素坐标信息和刻度值对应的数值信息；将所述第一图像中水尺上的刻度符号对应的像素坐标信息的输入预设的线性回归模型，得到与水位线相交的刻度符号对应的像素高度；确定距离水面最近的完整的刻度符号为目标刻度符号，根据所述目标刻度符号的像素坐标以及与水位线相交的刻度符号对应的像素高度计算水面到目标刻度符号的距离；确定所述第一信息中数值最小的刻度值为目标刻度值，根据所述目标刻度值以及水面到目标刻度符号的距离确定水位值。2.如权利要求1所述的水位检测方法，其特征在于，将所述第一图像中水尺上的刻度符号对应的像素坐标信息的输入预设的线性回归模型，得到与水位线相交的刻度符号对应的像素高度具体包括：获取各个刻度符号的像素坐标[x
i
,y
i
,w
i
,h
i
]，其中，x
i
和y
i
为第i个刻度符号对应的检测框的左上角的坐标，w
i
和h
i
第i个刻度符号对应的检测框的宽和高；筛选出所有刻度符号中检测框的高度最小的三个刻度符号，所述检测框的高度最小的三个刻度符号的像素坐标分别为[x1,y1,w1,h1], [x2,y2,w2,h2], [x3,y3,w3,h3]，其中，h3＜h2＜h1；根据所述检测框的高度最小的三个刻度符号的像素坐标和预设的像素高度算法计算得到与水位线相交的刻度符号对应的像素高度，所述像素高度算法为：D=；其中，D为与水位线相交的刻度符号对应的像素高度。3.如权利要求1所述的水位检测方法，其特征在于，所述多个刻度符号包括多个第一刻度符号以及多个第二刻度符号；在所述水尺上，所述多个刻度值和多个第一刻度符号自下而上依次交替排列成一列，所述多个第二刻度符号依次间隔排列成另一列，所述多个第一刻度符号与多个第二刻度符号在行方向上交错，每一刻度值分别对应与一第二刻度符号位于同一行。4.如权利要求3所述的水位检测方法，其特征在于，根据所述目标刻度符号的像素坐标以及与水位线相交的刻度符号对应的像素高度计算水面到目标刻度符号的距离的公式为：；其中，y
d
=H
‑
(y
L
+h
L
)，H为水尺露出水面的部分的像素高度，y
L
为目标刻度符号的检测框左上角的纵坐标，h
L
为目标刻度符号的检测框的高，D为与水位线相...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭芳芳，闾凡兵，吴婷，李丹，曾小兵，
申请(专利权)人：长沙海信智能系统研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：