基于数字图像的水位识别系统及其方法

作     者：徐兴 洪添胜 岳学军 蔡坤 黄双萍 刘永鑫 Xu Xing;Hong Tiansheng;Yue Xuejun;Cai Kun;Huang Shuangping;Liu Yongxin

作者机构：华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广东广州510642 华南农业大学国家柑橘产业技术体系机械研究室广东广州510642 华南农业大学工程学院广东广州510642 南昆士兰大学工程与测绘学院 

出 版 物：《排灌机械工程学报》 (Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering)

年 卷 期：2014年第32卷第1期

页      面：33-39页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：教育部博士点基金资助项目(20124404120002) 广东高校优秀青年创新人才培育项目(LYM10035) 广东省农业机械化科研项目(粤农计2号) 

主　　题：水位监测 浮球特征 球心位置 数字图像处理 

摘      要：为了有效监控水情,给水利和农业生产灌溉提供及时有效的指导信息,设计了一种基于数字图像的水位识别系统.该系统将红色的球形浮标置于垂直于水面的固定杆上,水位变化引起球形浮标上下变化,所拍摄图像上浮标的相对位置也出现变化,从而可通过图像处理获得水位信息.针对所设计的水位识别系统,提出基于红色色域和球形特征的自适应球形浮标目标提取算法和球心坐标计算和校正算法,用以求得浮标球心的准确坐标位置,并通过球心坐标和水位之间的换算公式,最终计算得到当前水位高度数据.现场试验结果表明,在采用6.0×106pixel摄像头,拍摄高度为71 cm,摄像头和固定杆距离为282 cm的条件下,该系统最大测量误差为0.216 91 cm,低于国标(GB/T 50138—2010)所规定的1 cm误差.该系统无需专用昂贵的水位计或复杂的传感器技术,成本较低;以浮标为检索目标,使此法不受水温、水质、含沙量等外界干扰因素的影响,适用性更强;系统组成简单,安装方便,易于使用.