專利名稱：使用影像在時(shí)間上的像素的濃度分布變化的液體邊界面識(shí)別方法和使用該方法的液體高 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用影像在時(shí)間上的像素的濃度分布變化的液體邊界面識(shí)別方法和液體邊界面識(shí)別裝置，具體而言，涉及根據(jù)連續(xù)拍攝液體邊界部分而得到的影像，利用液體邊界部分的影像在時(shí)間上變化的現(xiàn)象，確認(rèn)影像的Y方向各像素濃度的時(shí)間性變化來識(shí)別液體的邊界面，由此使如河川的水位、液體貯存箱(tank)的水位等的液體高度的測量中的誤差產(chǎn)生最小化，從而提高液體高度測量的準(zhǔn)確度的液體邊界面識(shí)別方法和使用該方法來識(shí)別液體高度的液體高度識(shí)別裝置。
背景技術(shù)：
對于如測量河川的水位或測量水壩(DAM)的水位的情況、或測量貯存著液體的液體貯水箱的水位的情況那樣測量液體的高度的情況，現(xiàn)有技術(shù)中公開了設(shè)置水位標(biāo)并在液體邊界面附近拍攝水位標(biāo)的影像，并對所拍攝到的影像進(jìn)行分析而可自動(dòng)測量液體的高度的技術(shù)。具體而言，在韓國的專利注冊第10-778014號中公開了利用影像拍攝來自動(dòng)測量液體的高度的技術(shù)的一例。這里公開的“利用影像的液體高度測量裝置”包括水位標(biāo)、影像取得裝置和高度測量裝置，構(gòu)成為由影像接收部接收拍攝影像，生成基于顏色濃度的數(shù)值化后的影像，并識(shí)別液體表面即液體邊界面，從拍攝影像測量水位標(biāo)的數(shù)字并決定最小值， 測量從識(shí)別出的液體邊界面到與上述最小值相應(yīng)的數(shù)字為止的垂直方向上的像素?cái)?shù)，從而決定液體的高度。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，拍攝的影像中僅使用垂直方向、即Y方向的顏色濃度變化來測量液體邊界面。即，將在拍攝影像的Y方向上顏色濃度從上到下或從下到上急劇變化的位置識(shí)別為液體邊界面。因此，在如下這種情況下會(huì)發(fā)生液體邊界面的識(shí)別錯(cuò)誤。(1)用于測量液體高度的水位標(biāo)的表面被污染的情況(2)液體非常清，因此浸在液體中的水位標(biāo)被透視而拍攝的情況(3)水位標(biāo)上纏掛著漂浮物等的情況(4)水位標(biāo)以多級設(shè)置的情況g卩，在⑴或⑶的情況下，盡管不是液體邊界面，但在拍攝影像中，在水位標(biāo)的表面上存在的污染物所存在的位置的上下，顏色濃度急劇變化，所以有時(shí)會(huì)發(fā)生將這種污染物的存在位置誤識(shí)別為液體邊界面的情況。在O)的情況下，若液體太清澈，則在液體邊界面上顏色濃度不會(huì)發(fā)生大的變化， 由此在僅單純根據(jù)上下間的顏色濃度變化來識(shí)別液體邊界面的現(xiàn)有技術(shù)中，不能測量準(zhǔn)確的液體邊界面。例如，(4)的情況相當(dāng)于在橋墩的基底部設(shè)置水位標(biāo)、且水位標(biāo)連續(xù)位于直徑比基底部小的橋墩上的情況。這種情況下，從拍攝的影像看時(shí)，基底部和橋墩的邊界位置上，上下側(cè)間的顏色濃度的差會(huì)表現(xiàn)為很大，由此會(huì)發(fā)生將該基底部和橋墩的邊界位置誤識(shí)別為液體邊界面的情況。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的概要發(fā)明要解決的問題因此，本發(fā)明的目的是使現(xiàn)有技術(shù)的局限、即包括上述的(1) 的情況中例示的狀況在內(nèi)的難以準(zhǔn)確測量液體邊界面的狀況下發(fā)生的液體高度的測量中的誤差最小化。具體而言，本發(fā)明的目的是在發(fā)生了上述的(1) (4)的情況中例示的狀況等時(shí)也準(zhǔn)確識(shí)別液體的邊界面，從而使如河川的水位、液體貯存箱中的水位那樣的液體高度測量中的誤差的發(fā)生最小化，提高液體的高度測量的準(zhǔn)確度。用于解決問題的手段為了實(shí)現(xiàn)如上所述的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，提供一種根據(jù)連續(xù)拍攝的對液體邊界面的影像，利用針對Y方向像素的直方圖數(shù)據(jù)的時(shí)間上的變化，來識(shí)別液體邊界面的方法和裝置。具體而言，本發(fā)明中提供一種液體邊界面識(shí)別方法，根據(jù)以包含液體邊界面的方式連續(xù)拍攝水位標(biāo)101而取得的影像，識(shí)別液體邊界面，其特征在于，包括如下步驟 (step)對以包含液體邊界面的方式拍攝而得到的影像進(jìn)行灰度(gray)圖像處理，并將沿 X方向和Y方向分布的各像素按照濃度進(jìn)行數(shù)值化(Si)；從將各像素?cái)?shù)值化后的影像中，僅提取對應(yīng)于從水位標(biāo)(101)向X方向顯示了主刻度和副刻度的刻度區(qū)域的影像(S》；根據(jù)所提取的對應(yīng)于刻度區(qū)域的影像，將在Y方向上位于同一位置的X方向的所有像素的數(shù)值進(jìn)行合計(jì)，求出所合計(jì)的Y方向上的各像素的數(shù)值，從而形成針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)(histogram data) (S3)；對連續(xù)的拍攝影像中的各個(gè)拍攝影像反復(fù)且連續(xù)執(zhí)行針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)的形成步驟，并對時(shí)間上具有前后關(guān)系的拍攝影像相互比較直方圖數(shù)據(jù)，判斷所述時(shí)間上具有前后關(guān)系的拍攝影像間的直方圖數(shù)據(jù)中是否產(chǎn)生了規(guī)定的增加值以上的差(S4)；以及將開始產(chǎn)生規(guī)定的增加值以上的差的像素作為位于液體的邊界面的像素，并將該像素的Y方向位置即高度識(shí)別為液體邊界面(S5)。此外，在本發(fā)明中，提供一種液體高度識(shí)別裝置，根據(jù)通過影像取得裝置以包含液體邊界面的方式連續(xù)拍攝水位標(biāo)而取得的影像，識(shí)別液體邊界面，并決定液體的高度，其特征在于，包括影像接收部，從影像取得裝置接收以包含液體邊界面的方式連續(xù)拍攝水位標(biāo)而得到的影像；主控制部，根據(jù)所拍攝的影像，決定液體的高度；以及攝影信號控制模塊， 通過所述主控制部的控制，使影像取得裝置動(dòng)作；主控制部通過上述的本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法來決定液體的高度。在本發(fā)明的方法和裝置中，在所拍攝到的影像的亮度為事先設(shè)定的亮度以下的情況下，在將拍攝影像的像素進(jìn)行數(shù)值化時(shí)，還通過影像的二值化處理執(zhí)行對影像進(jìn)行邊緣 (edge)處理的操作，以消除像素的變化，并且明確表示水位標(biāo)的顯示內(nèi)容。發(fā)明效果本發(fā)明在難以準(zhǔn)確識(shí)別液體邊界面的各種狀況下也可準(zhǔn)確且穩(wěn)定地進(jìn)行液體邊界面的識(shí)別，由此，能夠準(zhǔn)確測量液體的邊界面高度。因此，本發(fā)明能夠有效地利用于水位測量。


圖1是表示可具有使用本發(fā)明的一實(shí)施方式的液體邊界面識(shí)別方法的液體邊界面測量裝置的液體高度識(shí)別裝置的一例的概要圖。圖2是表示可具有使用本發(fā)明的一實(shí)施方式的液體邊界面測量方法的液體邊界面測量裝置的液體高度識(shí)別裝置的一例的模塊結(jié)構(gòu)圖。圖3是表示本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法的各方法步驟的流程圖。圖4是表示在水位標(biāo)上以包含液體的邊界面的方式取得的影像的一例的圖。圖5是用圖表示邊緣(edge)處理前的拍攝影像的圖。圖6是用圖表示邊緣處理后的拍攝影像的圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法，根據(jù)以包含液體邊界面的方式連續(xù)拍攝水位標(biāo) 101而取得的影像，識(shí)別液體邊界面，其特征在于，包括對以包含液體邊界面的方式拍攝而得到的影像進(jìn)行灰度圖像處理，并將沿X方向和Y方向分布的各像素按照濃度進(jìn)行數(shù)值化的步驟(Si)；從將各像素?cái)?shù)值化后的影像中，僅提取對應(yīng)于從水位標(biāo)向X方向顯示了主刻度和副刻度的刻度區(qū)域的影像的步驟(S》；根據(jù)所提取的對應(yīng)于刻度區(qū)域的影像，將在 Y方向上位于同一位置的X方向的所有像素的數(shù)值進(jìn)行合計(jì)，求出所合計(jì)的Y方向上的各像素的數(shù)值，從而形成針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)的步驟(s;3)；對連續(xù)的拍攝影像中的各個(gè)拍攝影像，反復(fù)且連續(xù)執(zhí)行針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)的形成步驟，并對時(shí)間上具有前后關(guān)系的拍攝影像相互比較直方圖數(shù)據(jù)，判斷所述時(shí)間上具有前后關(guān)系的拍攝影像間的直方圖數(shù)據(jù)中是否產(chǎn)生了規(guī)定的增加值以上的差的步驟(S4)；以及將開始產(chǎn)生規(guī)定的增加值以上的差的像素作為位于液體的邊界面的像素，并將該像素的Y方向位置(高度)識(shí)別為液體邊界面的步驟(S5)。本發(fā)明的液體高度識(shí)別裝置，根據(jù)通過影像取得裝置以包含液體邊界面的方式連續(xù)拍攝水位標(biāo)而取得的影像，識(shí)別液體邊界面，并決定液體的高度，其特征在于包括影像接收部，從影像取得裝置接收以包含液體邊界面的方式連續(xù)拍攝水位標(biāo)而得到的影像； 主控制部，根據(jù)所拍攝的影像，決定液體的高度；以及攝影信號控制模塊，通過主控制部的控制，使影像取得裝置動(dòng)作；主控制部通過上述的本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法來決定液體的高度。下面，參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。圖1和圖2分別作為可具有使用了分別是本發(fā)明的一實(shí)施方式的液體邊界面的識(shí)別方法的液體高度識(shí)別裝置的液體高度測量裝置的一例，是表示韓國的專利注冊第 10-778014號中公開的液體高度測量裝置的結(jié)構(gòu)的概要圖和模塊結(jié)構(gòu)圖。使用本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法、可具有本發(fā)明的液體高度識(shí)別裝置的液體高度測量裝置如圖1及圖2、以及韓國的專利注冊第10-888014號所公開那樣，構(gòu)成為包括 水位標(biāo)101，顯示有由數(shù)字構(gòu)成以使視覺上識(shí)別液體的高度的主刻度、以及由代碼構(gòu)成以進(jìn)行條形(bar)顯示的副刻度，以垂直浸入到液體中的方式設(shè)置；影像取得裝置10，2拍攝水位標(biāo)101的表面；以及液體高度識(shí)別裝置103，接收由該影像取得裝置102拍攝的影像并識(shí)別液體105的邊界面，從而決定液體105的高度。上述的液體高度識(shí)別裝置103可以構(gòu)成為包括影像接收部203，接收由影像取得裝置102拍攝的影像；主控制部201，根據(jù)拍攝到的影像，來決定液體的高度；以及攝影信號控制模塊(module) 202，通過主控制部201的控制，使影像取得裝置102動(dòng)作。圖1和圖2 中，附圖標(biāo)記101是水位標(biāo)，附圖標(biāo)記102是影像取得部，附圖標(biāo)記103是高度識(shí)別部，附圖標(biāo)記104是中央管理裝置，附圖標(biāo)記105是液體，附圖標(biāo)記107是支撐臺(tái)。此外，附圖標(biāo)記 201是主控制部，附圖標(biāo)記202是攝影信號控制模塊202，附圖標(biāo)記203是影像接收部，附圖標(biāo)記204是傳輸單元。附圖標(biāo)記205是照相機(jī)(camera)，附圖標(biāo)記206是云臺(tái)(pan-tilt)， 附圖標(biāo)記207和208分別是照明裝置和透鏡控制模塊。上述的各構(gòu)成要素已經(jīng)全部公開在韓國的專利注冊第10-778014號中，所以通過援引該專利的內(nèi)容而省略對此的反復(fù)說明。本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法由上述的主控制部201執(zhí)行。即，本發(fā)明的液體高度識(shí)別裝置103的主控制部201通過本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法來識(shí)別液體邊界面并測量液體高度。如后所述，本發(fā)明的液體高度識(shí)別裝置103的主控制部201通過與上述專利注冊第10-778014號所公開的主控制部201不同的液體邊界面識(shí)別方法來識(shí)別液體的邊界接著，說明本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法。圖3表示用于說明本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法的各方法步驟的流程圖。圖4表示在水位標(biāo)101上以包含液體501的邊界面的方式取得的影像的一例。圖4中，附圖標(biāo)記502是副刻度。本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法以在水位標(biāo)101上取得了包含液體邊界面的影像的狀態(tài)為前提。S卩，通過影像取得裝置102，連續(xù)取得如圖4所示的以包含液體邊界面的方式拍攝水位標(biāo)101的影像，在所取得的影像傳輸?shù)礁叨茸R(shí)別裝置103的狀態(tài)下，通過本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法來測量液體邊界面。通過影像取得裝置102連續(xù)取得以包含液體邊界面的方式拍攝水位標(biāo)101的影像、將所取得的影像傳輸?shù)桨景l(fā)明的液體邊界面識(shí)別裝置的高度識(shí)別裝置103的方法步驟及結(jié)構(gòu)的一例公開在韓國的專利注冊第10-778014號中，這里，通過援引其內(nèi)容而省略對此的反復(fù)說明。在本申請中，例示了本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別裝置和液體邊界面識(shí)別方法中使用的水位標(biāo)101的連續(xù)拍攝影像、即以包含液體邊界面的方式連續(xù)拍攝水位標(biāo) 101而得到的影像是通過專利注冊第10-778014號所公開的方法來取得的情況，但是本發(fā)明并不限于此。因此，在本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法及液體邊界面測量裝置中能夠利用通過其他方法以包含液體邊界面的方式連續(xù)拍攝水位標(biāo)101而取得的影像。本發(fā)明中，根據(jù)在不同時(shí)間以包含液體邊界面的方式拍攝水位標(biāo)101而得到的影像，基于隨時(shí)間經(jīng)過而發(fā)生的顏色濃度的變化來測量液體邊界面。即，對于以一定的時(shí)間間隔拍攝水位標(biāo)101而得到的各個(gè)影像，比較之前時(shí)間拍攝的影像的基于顏色濃度的直方圖數(shù)據(jù)和之后時(shí)間拍攝的影像的基于顏色濃度的直方圖數(shù)據(jù)，并感知是否發(fā)生了顏色濃度的變化(直方圖數(shù)據(jù)間的變化)，從而識(shí)別液體邊界面。更具體地說明本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法和液體邊界面識(shí)別裝置。在連續(xù)拍攝并取得以包含液體邊界面的方式拍攝水位標(biāo)101的影像的狀態(tài)下，本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別裝置執(zhí)行如下步驟(Si)對以包含液體邊界面的方式拍攝而得到的影像進(jìn)行灰度圖像處理(將拍攝影像做成黑白影像的操作)，并將沿X方向和Y方向分布的各像素按照濃度進(jìn)行數(shù)值化。這里，X方向表示水位標(biāo)的水平方向，Y方向表示水位標(biāo)的高度方向、即垂直方向 (液體的水位上升/下降的方向)。這樣，作為本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法的第1步驟， 執(zhí)行像素濃度的數(shù)值化步驟(Si)，將以包含液體邊界面的方式拍攝而得到的影像做成黑白影像(灰度圖像處理)，并將由此產(chǎn)生的黑白影像中存在的各像素的濃度(黒白影像的濃淡)數(shù)值化。一般而言，黑白影像的各像素的濃度具有約O 255的值。這種拍攝影像的灰度圖像處理和將各像素按照濃度進(jìn)行數(shù)值化的方法在影像處理領(lǐng)域中為公知的，所以省略其詳細(xì)說明。在如夜間那樣照射水位標(biāo)的光量不足因而拍攝到的影像的亮度為事先設(shè)定的亮度以下的情況下，在本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別裝置中通過影像的二值化處理來執(zhí)行影像的邊緣處理。圖5是用圖表示邊緣處理前的拍攝影像的圖，圖6是用圖表示邊緣處理后的拍攝影像的圖。從圖5和圖6可知，如果對拍攝影像進(jìn)行邊緣處理，則水位標(biāo)上顯示的數(shù)字和字符的邊緣被表現(xiàn)得更粗且更鮮明，所以即使因如夜間那樣光量不足而獲得了較暗的影像，也能夠更容易地識(shí)別出刻度上顯示的數(shù)字等。一般，如果對在光量不足的夜間拍攝的影像僅進(jìn)行灰度圖像處理，則各影像的像素的濃度變化會(huì)持續(xù)變化。例如，隨時(shí)間經(jīng)過，發(fā)生像素變亮等的現(xiàn)象。像這樣，如果像素濃度隨時(shí)間經(jīng)過持續(xù)變化，則難以檢索準(zhǔn)確的液體邊界面，但是在如上所述執(zhí)行邊緣處理的情況下，隨時(shí)間經(jīng)過引起的影像中的像素濃度變化被消除。由于對拍攝影像進(jìn)行邊緣處理的具體方法是影像處理領(lǐng)域中已知的影像處理方法，所以省略有關(guān)其具體內(nèi)容的說明。在本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別裝置中，執(zhí)行如下的步驟(S》從將各像素?cái)?shù)值化后的影像中，在水位標(biāo)101起始的點(diǎn)上以X方向的座標(biāo)為基準(zhǔn)，利用已知的主刻度的X方向的寬度和副刻度的X方向的寬度，僅提取在X方向上顯示了主刻度和副刻度的區(qū)域的影像。若提取與顯示了主刻度和副刻度的區(qū)域(“刻度區(qū)域”)對應(yīng)的影像，則執(zhí)行如下步驟(S； )根據(jù)所提取的刻度區(qū)域的影像，將沿Y方向位于同一位置的X方向的所有像素的數(shù)值進(jìn)行合計(jì)，并使用沿X方向由所有像素的數(shù)值的合計(jì)構(gòu)成的Y方向上的各像素的數(shù)值，來形成針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)。例如，若假設(shè)在X方向上排列有m個(gè)像素，在 Y方向上排列有η個(gè)像素，則對像素Pxy求出像素Pll到像素Riil的各像素的數(shù)值合計(jì)，并求出像素Ρ21到像素Riil的各像素的數(shù)值合計(jì)。通過反復(fù)進(jìn)行這種求出各像素的數(shù)值合計(jì)的操作來求出像素Pln到像素Pmn的各像素的數(shù)值合計(jì)，從而獲得“沿X方向由所有像素的數(shù)值合計(jì)構(gòu)成的Y方向上的各像素的數(shù)值”。作為針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)，使用這樣獲得的“沿X方向由所有像素的數(shù)值合計(jì)構(gòu)成的Y方向上的各像素的數(shù)值”。對于連續(xù)的拍攝影像中的各個(gè)拍攝影像，反復(fù)且連續(xù)執(zhí)行這種針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)形成步驟(S3)，并對前后的影像執(zhí)行相互比較直方圖數(shù)據(jù)的步驟(S4)。例如，對于在時(shí)間tl拍攝到的影像形成針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)，對于在時(shí)間tl之后的時(shí)間t2拍攝到的影像形成針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)，并比較時(shí)間tl的直方圖數(shù)據(jù)和時(shí)間t2的直方圖數(shù)據(jù)。通過這種與時(shí)間的前后影像有關(guān)的直方圖數(shù)據(jù)的比較步驟，判斷是否發(fā)生了規(guī)定的增加值以上的差。該情況下，本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別裝置將直方圖數(shù)據(jù)間的差開始成為規(guī)定的增加值以上的像素作為位于液體的邊界面的像素，而將該像素的Y方向的位置(高度)識(shí)別為液體邊界面(S5)。像這樣，若識(shí)別為液體的邊界面，則接著計(jì)算液體邊界面的高度。計(jì)算液體邊界面的高度的具體方法的一例，在韓國的專利注冊第10-778014號中詳細(xì)公開。S卩，在識(shí)別液體邊界面的影像中，識(shí)別水位標(biāo)上顯示的主刻度的數(shù)字，并在識(shí)別出的數(shù)字中決定最小值和每像素的高度值，對從液體邊界面到與最小值相應(yīng)的數(shù)字為止的在垂直方向上的像素?cái)?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并乘以每像素的高度值，從而算出最小值到液體邊界面的距離，并從該最小值減去算出的距離而算出實(shí)際的液體高度。對于液體邊界面的高度運(yùn)算過程的一例的其他事項(xiàng)， 由于援引了上述專利注冊第10-778014號的內(nèi)容，所以省略其反復(fù)說明。如上所述，本發(fā)明的液體邊界面識(shí)別方法和液體邊界面識(shí)別裝置中，從連續(xù)拍攝的對于液體邊界面的影像中，利用在時(shí)間上具有前后關(guān)系的拍攝影像間發(fā)生的針對Y方向像素的直方圖數(shù)據(jù)的變化，來識(shí)別液體邊界面。如前面的“背景技術(shù)”中所談到的那樣，在現(xiàn)有技術(shù)中，在指定時(shí)間拍攝到的影像中，僅檢查Y方向上的顏色濃度，并將顏色濃度在Y方向上從上到下或從下到上急劇變化的位置識(shí)別為液體邊界面。因此，發(fā)生了上述提及的包含(1) 的情況在內(nèi)的各種難以正確識(shí)別液體邊界面的狀況。 相對于此，在本發(fā)明中，不僅如現(xiàn)有技術(shù)那樣根據(jù)靜止?fàn)顟B(tài)的顏色濃度的變化，還根據(jù)時(shí)間上的顏色濃度的變化來識(shí)別液體邊界面。即，比較在時(shí)間tl拍攝到的影像的針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)、與在時(shí)間tl之后的時(shí)間t2拍攝到的影像的對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)，并將直方圖數(shù)據(jù)間的差開始成為規(guī)定的增加值以上的位置識(shí)別為液體邊界面。因此，不會(huì)發(fā)生在上述那樣難以識(shí)別液體邊界面的狀況下誤識(shí)別液體邊界面的錯(cuò)誤，而能夠識(shí)別出正確的液體邊界面。例如，在用于測量液體高度的水位標(biāo)的表面被污染，水位標(biāo)上纏掛著漂浮物等的情況下或多級設(shè)置了水位標(biāo)的情況下，靜止?fàn)顟B(tài)下的拍攝影像中，開始污染的位置或纏掛著漂浮物的位置、或多級連結(jié)水位標(biāo)的位置相當(dāng)于顏色濃度的急劇變化的位置，現(xiàn)有技術(shù)中存在發(fā)生將其識(shí)別為液體邊界面的錯(cuò)誤的問題。但是，由于這種污染開始位置等在短時(shí)間內(nèi)位置不會(huì)變化，所以若按照本發(fā)明比較不同時(shí)間的前后影像間的顏色濃度差、即直方圖數(shù)據(jù)，則在污染開始位置上直方圖數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化不足以將其看作液體邊界面。因此， 根據(jù)本發(fā)明，不會(huì)發(fā)生將這種污染開始位置識(shí)別為液體邊界面的錯(cuò)誤。另一方面，由于液體邊界面除了具有顏色濃度急劇變化的特征之外，一般還具有持續(xù)運(yùn)動(dòng)的特征，所以在液體邊界面上不同時(shí)間的前后影像間的直方圖數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)很大差異。本發(fā)明根據(jù)這種前后影像間的直方圖數(shù)據(jù)的差來識(shí)別液體邊界面，所以能夠識(shí)別出準(zhǔn)確的液體邊界面，由此能夠準(zhǔn)確測量出液體邊界面的高度。以上，在本發(fā)明的詳細(xì)說明中說明了具體的實(shí)施方式，但是對于具有本技術(shù)領(lǐng)域的通常知識(shí)的人員而言，在不脫離由權(quán)利要求的記載及其等效物決定的本發(fā)明的范圍和精神的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)的各種改變是顯而易見的。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可以在液體的高度測量中使用。
權(quán)利要求
1.一種液體邊界面識(shí)別方法，根據(jù)以包含液體邊界面的方式連續(xù)拍攝水位標(biāo)(101)而取得的影像，識(shí)別液體邊界面，其特征在于，包括如下步驟對以包含液體邊界面的方式拍攝而得到的影像進(jìn)行灰度圖像處理，并將沿X方向和Y 方向分布的各像素按照濃度進(jìn)行數(shù)值化(Si)；從將各像素?cái)?shù)值化后的影像中，僅提取對應(yīng)于從水位標(biāo)(101)向X方向顯示了主刻度和副刻度的刻度區(qū)域的影像(S2)；根據(jù)所提取的對應(yīng)于刻度區(qū)域的影像，將在Y方向上位于同一位置的X方向的所有像素的數(shù)值進(jìn)行合計(jì)，求出所合計(jì)的Y方向上的各像素的數(shù)值，從而形成針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)(S3)；對連續(xù)的拍攝影像中的各個(gè)拍攝影像反復(fù)且連續(xù)執(zhí)行針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)的形成步驟，并對時(shí)間上具有前后關(guān)系的拍攝影像相互比較直方圖數(shù)據(jù)，判斷所述時(shí)間上具有前后關(guān)系的拍攝影像間的直方圖數(shù)據(jù)中是否產(chǎn)生了規(guī)定的增加值以上的差(S4)； 以及將開始產(chǎn)生規(guī)定的增加值以上的差的像素作為位于液體的邊界面的像素，并將該像素的Y方向位置即高度識(shí)別為液體邊界面(S5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體邊界面識(shí)別方法，其特征在于，進(jìn)一步包括如下步驟 在所拍攝的影像的亮度為事先設(shè)定的亮度以下的情況下，在所述拍攝影像的像素?cái)?shù)值化步驟(Si)中，通過影像的二值化處理對影像進(jìn)行邊緣處理，以消除像素的變化，并且明確表示水位標(biāo)的顯示內(nèi)容。
3.一種液體高度識(shí)別裝置(103)，根據(jù)通過影像取得裝置(102)以包含液體邊界面的方式連續(xù)拍攝水位標(biāo)(101)而取得的影像，識(shí)別液體邊界面，并決定液體(105)的高度，其特征在于，包括影像接收部003)，從影像取得裝置(10 接收以包含液體邊界面的方式連續(xù)拍攝水位標(biāo)(101)而得到的影像；主控制部001)，根據(jù)所拍攝的影像，決定液體的高度；以及攝影信號控制模塊002)，通過所述主控制部O01)的控制，使影像取得裝置(102)動(dòng)作；所述主控制部(201)通過以下步驟決定液體的高度，即對以包含液體邊界面的方式拍攝而得到的影像進(jìn)行灰度圖像處理，并將沿X方向和Y 方向分布的各像素按照濃度進(jìn)行數(shù)值化(Si)；從將各像素?cái)?shù)值化后的影像中，僅提取對應(yīng)于從水位標(biāo)(101)向X方向顯示了主刻度和副刻度的刻度區(qū)域的影像(S2)；根據(jù)所提取的對應(yīng)于刻度區(qū)域的影像，將在Y方向上位于同一位置的X方向的所有像素的數(shù)值進(jìn)行合計(jì)，求出所合計(jì)的Y方向上的各像素的數(shù)值，從而形成針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)(S3)；對連續(xù)的拍攝影像中的各個(gè)拍攝影像反復(fù)且連續(xù)執(zhí)行針對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)的形成步驟，并對時(shí)間上具有前后關(guān)系的拍攝影像相互比較直方圖數(shù)據(jù)，判斷所述時(shí)間上具有前后關(guān)系的拍攝影像間的直方圖數(shù)據(jù)中是否產(chǎn)生了規(guī)定的增加值以上的差(S4)； 以及將開始產(chǎn)生規(guī)定的增加值以上的差的像素作為位于液體的邊界面的像素，并將該像素的Y方向位置即高度識(shí)別為液體邊界面(S5)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液體邊界面識(shí)別方法和使用該方法的液體高度測量裝置，對以包含液體邊界面的方式拍攝而得到的影像進(jìn)行灰度圖像處理，并將沿X方向和Y方向分布的各像素按照濃度進(jìn)行數(shù)值化，僅提取水位標(biāo)上在X方向上對應(yīng)于刻度區(qū)域的影像，根據(jù)所提取的影像求出將Y方向上的各像素進(jìn)行合計(jì)后的數(shù)值而形成對像素的Y方向的直方圖數(shù)據(jù)，對于時(shí)間上具有前后關(guān)系的拍攝影像相互比較直方圖數(shù)據(jù)，并判斷直方圖數(shù)據(jù)上是否產(chǎn)生了規(guī)定的增加值以上的差，將開始產(chǎn)生規(guī)定的增加值以上的差的像素在Y方向上的位置(高度)作為液體邊界面來識(shí)別并測量。
文檔編號G06T7/00GK102165288SQ201080002701
公開日2011年8月24日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者權(quán)誠一, 李惠恩, 李瓚柱, 柳民旭, 金東求, 金源 申請人:韓國建設(shè)技術(shù)研究院