一种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统技术方案

本发明专利技术涉及检测系统技术领域，具体为一种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统，包括数据采集及控制终端、无线传输及电源控制以及WEB展示平台；系统的总体流程是通过处理器进行监测数据采集并处理，然后通过无线技术把处理后的数据传输到控制中心，以便在控制中心上实时显示，其中数据采集及控制终端包括ARM处理器、LED补光灯、摄像机、水尺以及雨量计；其中通过摄像机定时抓拍图像，当前传统水位监测数据的不准确、实时性差以及费时费力等问题，提出了采用图像处理、无线传输以及嵌入式技术相融合实现水位视频在线监测。本发明专利技术所设计的基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统具有精度高、成本低、实时性强优点。实时性强优点。实时性强优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统


[0001]本专利技术涉及检测系统
，尤其是涉及一种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统。

技术介绍

[0002]随着计算机视觉与信息技术的发展以及视频、图像等多媒体数据的大量增长。人们可以通过挖掘视频、图像中的信息，进一步为决策做出依据。而在进行数据挖掘之前，首先要对这些庞大的视频、图像数据进行有效的分类管理。图像识别是一个基础工作，在信息提取、信息识别和信息检索方面都有重要的意义和价值。深度学习(DeepLearning)尤其是卷积神经网络(CNN)作为近几年来图像处理及模式识别中的研究重点，受到人们越来越多的关注，它是机器学习研究中的一个新的领域，其动机在于建立、模拟人脑进行分析学习的神经网络，它模仿人脑的机制来解释数据，例如图像，声音和文本。基于虚拟水尺的水位图像识别是面向水行业及能源行业特定的水位图像的自动识别产品，通过卷积神经网络及视觉标定与校准技术，能够自动识别水位读数，并在图像中画出对应刻度的虚拟水尺。在一些复杂场景中，只需要得到水位分别在两个时刻的高度，便可计算出当前水位高度。替代了传统的人工观测计数，从而提高用户工作效率，减少人工操作；
[0003]目前国内重要的水文监测站点均配备有视频监控系统及标准水尺，为基于视频图像的水尺水位检测提供了有利条件。图像法利用图像传感器代替人眼获取水尺图像，通过图像处理技术检测水位线对应的读数，从而自动获取水位信息。相比现有方法，在原理上具有非接触、无温漂、无转换误差等优点。因此，近年来图像法水位检测在机器视觉和水利量测领域已成为新的研究热点，现有技术中的水位监测方法存在建设/监测成本过高，监测效率低下及监测数据不准确等问题。
[0004]为此，提出一种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统，由于当前传统水位监测数据的不准确、实时性差以及费时费力等问题，提出了采用图像处理、无线传输以及嵌入式技术相融合实现水位视频在线监测。本专利技术所设计的基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统具有精度高、成本低、实时性强等优点，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统，包括数据采集及控制终端、无线传输及电源控制以及WEB展示平台；系统的总体流程是通过处理器进行监测数据采集并处理，然后通过无线技术把处理后的数据传输到控制中心，以便在控制中心上实时显示。
[0007]其中数据采集及控制终端包括ARM处理器、LED补光灯、摄像机、水尺以及雨量计；
[0008]其中通过摄像机定时抓拍图像然后基于图像数据内容进行水位数据计算，并结合
水位数据通过无线传输的方式将信息数据传递至控制中心，即WEB展示平台对数据内容接收、解析以及数据存储展示
[0009]优选的，所述摄像机图片获取及时间校准采用规范的ISAPI协议进行二次开发，ISAPI协议是一类基于HTTP协议的编程接口，通过动态链接库可以被HTTP协议服务器加载和调用，ISAPI应用的应用程序在运行时同HTTP服务器位于相同的进程空间，从而实现透明访问HTTP输出的资源。
[0010]优选的，摄像机采用高清摄像，通过对水位视频拍摄以及定点抓拍两种方式，其中水位视频图像处理包括水尺定位算法、水尺倾斜校正算法以及水池识别算法三个步骤。
[0011]优选的，所述水尺定位算法在基于图像处理的水位数据计算中，水尺定位是水位识别的前提，通常采用彩色图像灰度化、双边滤波、边缘检测及二值化、形态学处理、连通域标记、连通分量特征提取以及先验知识限制。
[0012]优选的，所述水尺倾斜校正算法网络摄像头抓取图片时，由于拍摄距离以及角度不同，导致采集到的水尺图像会发生不同角度的倾斜，会造成水尺刻度线不准确，得到的结果也会产生较大误差。因此采用Hough变换方法将水尺转换成直立状态来提高识别精度。
[0013]优选的，所述水位识别算法包括在水尺倾斜校正算法以及水尺定位算法的基础上通过水平边缘检测算子检测出水尺图像中水平线段，然后采用K
‑
means算法去除不满足水尺刻度线间隔条件的线段，从而得到水尺刻度线。
[0014]优选的，所述水位数据及图像无线传输采用高性能的工业级无线模块，以嵌入式操作系统为软件支平台，在服务器和4G无线通信子系统之间搭建VPN通道，视频图像和水位等水文要素信息由信息采集与处理模块统一管理与控制，然后将相关数据按照相应要求传输至服务器，服务器以WEB形式实现远程数据实时查询调度以及远程数据下载功能，同时服务器端可远程操作控制数据采集及控制终端。
[0015]优选的，所述WEB展示平台即控制中心站设计驱动程序实现网络摄像机视频采集及继电器的控制功能；设计应用程序实现时间函数及驱动的初始化，循环开始后进入睡眠模式，当设定的采集时间到来后采集图片信息及水位识别，并将数据信息处理后按照一定数据格式存储至本地SD卡。当发送时间到来后，唤醒嵌入式微处理器，通过TCP/IP协议将相关数据按照规定的帧格式传输至中心站服务器。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]由于当前传统水位监测数据的不准确、实时性差以及费时费力等问题，提出了采用图像处理、无线传输以及嵌入式技术相融合实现水位视频在线监测。本专利技术所设计的基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统具有精度高、成本低、实时性强等优点。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术的整体结构视图；
[0020]图2为本专利技术的方法流程图；
[0021]图3为本专利技术的摄像机控制流程图；
[0022]图4为本专利技术的图像处理的水位计算流程图；
[0023]图5为本专利技术的水尺定位算法流程图；
[0024]图6为本专利技术的水尺倾斜算法流程图。
具体实施方式
[0025]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。
[0026]请参阅图1至图6，本专利技术提供一种技术方案：
[0027]种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统，包括数据采集及控制终端、无线传输及电源控制以及WEB展示平台；系统的总体流程是通过处理器进行监测数据采集并处理，然后通过无线技术把处理后的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统，其特征在于，包括数据采集及控制终端、无线传输及电源控制以及WEB展示平台；系统的总体流程是通过处理器进行监测数据采集并处理，然后通过无线技术把处理后的数据传输到控制中心，以便在控制中心上实时显示。其中数据采集及控制终端包括ARM处理器、LED补光灯、摄像机、水尺以及雨量计；其中通过摄像机定时抓拍图像然后基于图像数据内容进行水位数据计算，并结合水位数据通过无线传输的方式将信息数据传递至控制中心，即WEB展示平台对数据内容接收、解析以及数据存储展示。2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统，其特征在于：所述摄像机图片获取及时间校准采用规范的ISAPI协议进行二次开发，ISAPI协议是一类基于HTTP协议的编程接口，通过动态链接库可以被HTTP协议服务器加载和调用，ISAPI应用的应用程序在运行时同HTTP服务器位于相同的进程空间，从而实现透明访问HTTP输出的资源。3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统，其特征在于：摄像机采用高清摄像，通过对水位视频拍摄以及定点抓拍两种方式，其中水位视频图像处理包括水尺定位算法、水尺倾斜校正算法以及水池识别算法三个步骤。4.根据权利要求3所述的一种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统，其特征在于：所述水尺定位算法在基于图像处理的水位数据计算中，水尺定位是水位识别的前提，通常采用彩色图像灰度化、双边滤波、边缘检测及二值化、形态学处理、连通域标记、连通分量特征提取以及先验知识限制。5.根据权利要求3所述的一种基于人工智能识别水尺的水位变幅自动检测系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新强，赵国茂，张普，王志强，周浩，李佳，李俊杰，
申请(专利权)人：张新强，
类型：发明
国别省市：