(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210437548.7 (22)申请日 2022.04.25 (71)申请人 河南科技大 学 地址 471000 河南省洛阳市涧西区西苑路 48号 (72)发明人 赵龙　吴恒　马腾飞　周罕觅　 燕辉　牛晓丽　代智光　师翊　 (74)专利代理 机构 洛阳公信知识产权事务所 (普通合伙) 41120 专利代理师 王陶琼 (51)Int.Cl. G01F 23/66(2006.01) G06V 20/62(2022.01) G06V 30/146(2022.01) G06V 30/18(2022.01)G06V 10/82(2022.01) G06V 10/26(2022.01) H04N 5/225(2006.01) H04N 5/232(2006.01) (54)发明名称 一种基于视觉的浮漂式水位监测系统及方 法 (57)摘要 本发明公开一种基于视觉的浮漂式水位监 测系统及方法， 使用漂浮式水位尺用于监测水位 信息， 相较于现有浸没在水中的标尺， 避免了由 于水面发射导致采集水位信息偏 差较大， 极大地 提升了监测水位的准确性和精 准度。 增设了红外 补光灯， 能够很好地应对视线不好亮度较低造成 图片不清晰的情况， 极大地提升了基于视觉的漂 浮式水位监测系统的兼容性， 能够很好得适应各 种情况。 通过控制云台相机进行工作， 确保浮子 处于高清摄像头采集框中心， 为后续的图像识别 提供很好的基础， 极大地提升了图像识别的准确 性和稳定性。 权利要求书2页 说明书3页 附图3页 CN 114894273 A 2022.08.12 CN 114894273 A 1.一种基于视觉的浮漂式水位监测系统， 其特征在于： 包括浮漂式水位尺 （1） 、 视觉监 测装置 （2） 和服务器平 台， 所述视觉监测装置 （2） 用于检测浮漂式水位尺 （1） 的数据状态进 而获得水位信息； 所述浮漂式水位尺 （1） 包括由不锈钢外壳和透明塑料板共同构成的空心 外壳 （14） ， 所述空心外壳 （14） 内竖向设有刻度表 （11） ， 所述空心外壳 （14） 外侧竖 向设有卡 槽， 所述卡槽中设有可上下移动的浮子 （12） ； 所述视觉检测装置包括固定块 （24） 、 高清摄像 头 （23） 、 红外补光灯 （22） 、 相机云台、 4G上网模块、 控制器以及供电模块； 所述相机云台、 4G 上网模块和控制器 设置在固定块 （2 4） 内， 相机云台的输出端伸出固定块 （24） 外固定高清摄 像头 （23） ， 所述红外补光灯 （22） 用于对检测浮漂式水位尺 （1） 的图像进 行补光； 所述控制器 分别与相机云台、 4G上网模块、 高清摄像头 （23） 、 红外补光灯 （22） 和供电模块电性连接， 所 述服务器平台与4G上网模块无线通讯连接 。 2.根据权利要求1所述的一种基于视觉的浮漂 式水位监测系统， 其特征在于： 浮子 （12） 为PVC塑料制成的密封 “工字形”浮球， 浮子 （12） 色彩鲜艳易被识别。 3.根据权利要求1所述的一种基于视觉的浮漂式水位监测系统， 其特征在于： 所述空心 壳体底部和两侧均匀地设有 多个过水孔 （13） ， 所述过 水孔 （13） 内部以细 密铁丝网封闭。 4.根据权利要求1所述的一种基于视觉的浮漂式水位监测系统， 其特征在于： 所述刻度 表 （11） 每格长度为10CM*N， 每格中由数字和10个等间隔的黑白相间的条状标尺构成， 其中 每个条状标尺的竖直长度为1C M*N， N为非零自然数。 5.根据权利要求1所述的一种基于视觉的浮漂式水位监测系统， 其特征在于： 所述供电 模块包括电源控制器、 太阳能板 （21） 和蓄电池， 所述电源控制器和蓄 电池设置在固定块 （24） 内， 太阳能板 （21） 设置在固定块 （24） 顶部， 所述太阳能板 （21） 、 蓄电池、 电源控制器和 控制器依次电性连接 。 6.一种基于视觉的浮漂式水位监测方法， 采用权利要求1至5任一项所述的一种基于视 觉的浮漂式水位 监测系统， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 控制器控制高清摄像头 （23） 采集浮漂式水位尺 （1） 的图片， 获取浮漂式水位尺 （1） 的亮度和浮子 （12） 的位置信息； S2、 控制器根据浮漂式水位尺 （1） 的亮度判断是否开启补光灯； S3、 控制器根据根据浮子 （12） 的位置信息控制相机云台带动高清摄像头 （23） 进行旋 转， 使得浮子 （12） 处于高清摄 像头 （23） 采集框中心； S4、 控制器控制高清摄像头 （23） 再 次采集浮漂式水位尺 （1） 图片， 并将采集到的图片和 识别出的浮子 （12） 的Mask， 浮漂式水位尺 （1） 的Mask信息通过4G上网模块传送至服务器平 台； S5、 服务器平台接收图片和识别出的浮子 （12） 所处刻度表 （11） 位置信息， 通过 图像识 别技术计算出 水位信息， 发布到网站供客户查阅。 7.根据权利要求6所述的一种基于视觉的浮漂 式水位监测方法， 其特征在于： 在步骤S3 中， 控制器通过目标检测算法从图片中获取浮漂式水尺 （1） 和浮子 （12） 的掩膜Mask， 进而控 制相机云台进行旋转。 8.根据权利要求6所述的一种基于 视觉的浮漂式水位 监测方法， 其特 征在于： 在步骤S5中， 服务器采用图像分割算法从图片中提取刻度表 （11） 图像的掩膜Mask， 并 通过深度学习算法提取出刻度 表 （11） 上条状标尺的数字及其掩膜Mask； 计算平均掩膜高度权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114894273 A 2Havg， 并通过排列将获取数字最小的标尺掩膜信息， 通过将标尺的掩膜和浮子 （12） 的掩膜 进行比较来计算水位信息； 若最小数字标尺Mask左上角水平像素位置X与浮子 （12） 的Mask 左上角水平像素位置X之差小于平均掩膜高度Havg， 则将最小 数字的掩膜 提取出来， 通过灰 度直方图算法读取标尺中黑白标尺的个数， 计算水位信息； 若两者之差大于Havg， 则将浮子 （12） 掩膜Mask左上角水平像素位置和最小标尺掩膜Mask左上角水平像素位置之间的部分 提取出来， 通过 灰度直方图算法读取格子中黑白标尺的个数， 计算水位信息 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114894273 A 3