【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雨量筒水平度检测，尤其涉及一种基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法及系统。
技术介绍
1、雨量筒是用于测量在某一段时间内降雨量的标准仪器；为了获取可靠的降水数据，在数据读取之前，工作人员需要首先检测雨量筒的外观情况是否符合要求，其中主要的包括雨量筒放置是否达到水平状态，也称之为水平度检测。
2、专利技术人发现，目前，可以通过摄像头拍摄底座上的水平仪，通过图像处理的手段实现雨量筒水平度的检测；但是，采集的图像中存在圆形螺丝、气泡和基准圆等多个圆形轮廓，如果同时对多个圆形轮廓均进行处理，不但会影响检测速度，还会出现误检和漏检等情况，影响雨量筒水平度检测速度和精度。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法及系统，本专利技术依次对图像进行了灰度变化、边缘检测和闭运算处理，有效提高了后续的计算速度和轮廓清晰度，在此基础上，剔除了圆形螺丝等多余轮廓，进一步的提高了检测速度，避免了现误检和漏检等情况，提高了雨量筒水平度检测精度。
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法，包括：
4、获取雨量筒底座正上方的图像；
5、依次对所述图像进行灰度变化、边缘检测和闭运算处理；
6、对闭运算处理后的图像进行提取，得到多个圆；
7、对多个圆进行剔除，保留气泡和基准圆；其中，剔
8、计算气泡圆心和基准圆圆心之间的距离，以及气泡半径和基准圆半径的比值；
9、根据圆心之间的距离和半径的比值，判断水平度。
10、进一步的，进行灰度变化时，将三通道彩色图像转换为单通道灰度图像。
11、进一步的，进行边缘检测时，利用增大加权系数来提高像素之间的差异性；分别用水平方向的卷积核和垂直方向的卷积核对图像进行卷积操作，得到水平方向的梯度图像和垂直方向的梯度图像；合并两个梯度图得到总梯度。
12、进一步的，对闭运算处理后的图像进行线段提取；把提取得到的每个线段分成若干子段，并进行极性判断，保留圆弧子段；对保留的留圆弧子段进行两两配对，判断出来自一个圆的圆弧子段，并拟合出初始圆；利用k均值聚类将来自同一个圆的初始圆合并，得到候选圆；通过圆的几何性质对所有候选圆进行二次筛选，得到最终的圆提取结果。
13、进一步的，对所有圆进行排序，得到包括所有圆的列表，从最小半径开始计算列表中相邻两个半径的比值，当比值大于第一预设值时，说明较小半径对应的是中心螺丝，从列表中剔除，形成新列表；
14、从新列表的最小半径开始计算列表中相邻两个半径的比值，当比值小于第二预设值时，说明这两个半径分别为同一目标的内外轮廓，把较小半径对应的轮廓从列表中剔除，形成新的列表；
15、遍历整个列表后，得到最终列表；最终列表中，半径最小和次小的两个圆对应的为气泡外轮廓和基准圆外轮廓。
16、进一步的，如果气泡圆心和基准圆圆心之间的距离，不大于基准圆外轮廓半径和气泡外轮廓半径的差，则气泡在基准圆内，说明雨量筒放置水平，否则说明雨量筒放置倾斜；判断为雨量筒放置倾斜时，根据气泡圆心圆心坐标值和基准圆圆心坐标值的比较，确定雨量筒的倾斜方向；
17、如果气泡圆心和基准圆圆心之间的距离，大于基准圆外轮廓半径，则气泡整体落在基准圆外，说明雨量筒倾斜严重。
18、第二方面，本专利技术还提供了一种基于图像视觉的雨量筒水平度检测系统，包括：
19、采集模块，被配置为：获取雨量筒底座正上方的图像；
20、处理模块，被配置为：依次对所述图像进行灰度变化、边缘检测和闭运算处理；
21、提取模块，被配置为：对闭运算处理后的图像进行提取，得到多个圆；
22、剔除模块，被配置为：对多个圆进行剔除，保留气泡和基准圆；其中，剔除过程包括：按照所有圆的半径，从小到大进行排序；从最小半径开始计算每相邻两个半径的比值；按照比值与预设值的比较，确定所有圆中需要剔除的对象进行剔除；
23、计算模块，被配置为：计算气泡圆心和基准圆圆心之间的距离，以及气泡半径和基准圆半径的比值；
24、判断模块，被配置为：根据圆心之间的距离和半径的比值，判断水平度。
25、第三方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法的步骤。
26、第四方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法的步骤。
27、第五方面，本专利技术还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现了第一方面所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法的步骤。
28、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
29、本专利技术中在获取雨量筒底座正上方的图像后，依次对图像进行了灰度变化、边缘检测和闭运算处理，有效提高了后续的计算速度和轮廓清晰度；在此基础上，对闭运算处理后的图像进行提取，得到多个圆；对多个圆进行剔除，保留气泡和基准圆；其中，剔除过程包括：按照所有圆的半径，从小到大进行排序；从最小半径开始计算每相邻两个半径的比值；按照比值与预设值的比较，确定所有圆中需要剔除的对象进行剔除；计算气泡圆心和基准圆圆心之间的距离，以及气泡半径和基准圆半径的比值；根据圆心之间的距离和半径的比值，判断水平度；剔除了圆形螺丝等多余轮廓，进一步的提高了检测速度，避免了现误检和漏检等情况，提高了雨量筒水平度检测精度。
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1.基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法，其特征在于，进行灰度变化时，将三通道彩色图像转换为单通道灰度图像。
3.如权利要求1所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法，其特征在于，进行边缘检测时，利用增大加权系数来提高像素之间的差异性；分别用水平方向的卷积核和垂直方向的卷积核，对图像进行卷积操作，得到水平方向的梯度图像和垂直方向的梯度图像；合并两个梯度图得到总梯度。
4.如权利要求1所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法，其特征在于，对闭运算处理后的图像进行线段提取；把提取得到的每个线段分成若干子段，并进行极性判断，保留圆弧子段；对保留的留圆弧子段进行两两配对，判断出来自一个圆的圆弧子段，并拟合出初始圆；利用k均值聚类将来自同一个圆的初始圆合并，得到候选圆；通过圆的几何性质对所有候选圆进行二次筛选，得到最终的圆提取结果。
5.如权利要求1所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法，其特征在于，对所有圆进行排序，得到包括所有圆的列表，从最小半径开始计算列表中相
6.如权利要求1所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法，其特征在于，如果气泡圆心和基准圆圆心之间的距离，不大于基准圆外轮廓半径和气泡外轮廓半径的差，则气泡在基准圆内，说明雨量筒放置水平，否则说明雨量筒放置倾斜；判断为雨量筒放置倾斜时，根据气泡圆心圆心坐标值和基准圆圆心坐标值的比较，确定雨量筒的倾斜方向；
7.基于图像视觉的雨量筒水平度检测系统，其特征在于，包括：
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-6任一项所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法的步骤。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-6任一项所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现了如权利要求1-6任一项所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法，其特征在于，进行灰度变化时，将三通道彩色图像转换为单通道灰度图像。
3.如权利要求1所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法，其特征在于，进行边缘检测时，利用增大加权系数来提高像素之间的差异性；分别用水平方向的卷积核和垂直方向的卷积核，对图像进行卷积操作，得到水平方向的梯度图像和垂直方向的梯度图像；合并两个梯度图得到总梯度。
4.如权利要求1所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法，其特征在于，对闭运算处理后的图像进行线段提取；把提取得到的每个线段分成若干子段，并进行极性判断，保留圆弧子段；对保留的留圆弧子段进行两两配对，判断出来自一个圆的圆弧子段，并拟合出初始圆；利用k均值聚类将来自同一个圆的初始圆合并，得到候选圆；通过圆的几何性质对所有候选圆进行二次筛选，得到最终的圆提取结果。
5.如权利要求1所述的基于图像视觉的雨量筒水平度检测方法，其特征在于，对所有圆进行排序，得到包括所有圆的列表，从最小半径开始计算列表中相邻两个半径的比值，当比值大于第一预设...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，周锐，邱实，王竹娇，路海川，杨紫娴，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：
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