一種基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及水尺測量技術(shù)領域，特別涉及一種基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，隨著舟山港岸線資源不斷開發(fā)以及國內(nèi)資源性大宗散貨對外依存度不斷上升，散貨進口量急劇上升。2011年全年進口鐵礦127批次，共計451萬噸，貨值60529萬美元；大豆157批次，共計245萬噸，貨值112866萬美元；煤炭79批次，共計545萬噸，貨值58073萬美元。在國際原材料價格直線上升的背景下，出入境檢驗檢疫水尺鑒定工作也面臨著復雜化、精細化的趨勢。水尺計重中影響計量準確性的最關鍵性因素無疑是船舶六面吃水數(shù)值的讀取，鑒定人員在日?，F(xiàn)場工作中深有體會，在風浪較大的作業(yè)環(huán)境下，水線會有劇烈的上下浮動，計量員僅憑肉眼觀測只能得到一個大致數(shù)值，而且肉眼觀測的精確性很大程度上取決于鑒定人員的經(jīng)驗。以裝載量15萬噸級的好望角型散貨船為例，每一厘米吃水值偏差將會導致120噸左右貨量盈虧。不僅如此，傳統(tǒng)觀看水線，往往是通過租用工作艇或是小船，使其靠近船舶外檔水線，再進行讀數(shù)。這種方法不僅時效性差，費用高，而且工作人員人身安全很難得到保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠在惡劣天氣下精準、方便、快捷且迅速有效的測量出吃水線位置的基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)，包括二值化處理單元、閾值化處理單元、均值處理單元、目標圖像提取單元和刻度識別單元;
[0005]所述二值化處理單元，用于在采集的水尺視頻圖像中提取出多幅水尺圖像，對水尺圖像的HIS顏色空間進行通道的二值化處理；
[0006]所述閾值化處理單元，用于對經(jīng)過二值化處理的水尺圖像進行閾值化處理，得到多組吃水數(shù)據(jù)；
[0007]所述均值處理單元，用于對當前所有的吃水數(shù)據(jù)求均值，得到船舶吃水的水面分界線；
[0008]所述目標圖像提取單元，用于獲取水面分界線以上的包含水尺數(shù)字的水尺數(shù)字圖像，根據(jù)水尺數(shù)字圖像獲取各個水尺數(shù)字的四個邊緣內(nèi)部的圖像得到目標圖像，并將目標圖像縮放為與模板樣本圖像相同的圖像尺寸；
[0009]所述刻度識別單元，用于根據(jù)每個目標圖像計算與模板樣本圖像的匹配評估值，其中與最大的圖片匹配評估值對應的模板樣本圖像即為識別出的水線刻度。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明用“機”眼代替人眼觀測六面吃水，用程序處理代替人為判斷得到吃水值，以達到船舶吃水值觀測一體化、精確化、快速化的目的，通過軟件處理水尺圖像代替肉眼觀測獲得真實吃水數(shù)值，減小水尺計重的隨機誤差和人為誤差?，F(xiàn)場第一時間由攝像頭攝錄一圖像信號獲取一圖像分析處理得出吃水，整個作業(yè)過程形成一體化程序，使計量作業(yè)更省時更順暢，提高散貨船進出港效率，進而有效利用碼頭資源。
[0011 ] 在上述技術(shù)方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0012]進一步，所述系統(tǒng)還包括:剔除單元，用于根據(jù)所有吃水數(shù)據(jù)，繪制關于吃水數(shù)據(jù)的周期曲線，剔除周期曲線中位于曲線趨勢之外的干擾值。
[0013]進一步，所述二值化處理單元，用于在采集的水尺視頻圖像中提取出多幅水尺圖像，從水尺圖像中截取若干個矩形區(qū)域，對每個矩形區(qū)域分別進行二值化處理，記錄每個矩形區(qū)域中具有最大顏色帶高度的顏色帶，所述具有最大顏色帶高度的顏色帶的位置為水線位置。
[0014]進一步，所述系統(tǒng)還包括攝像頭，所述攝像頭設置于碼頭上的攝像范圍包括待測水尺線的定點位置上，用于采集包括待測水尺線的水尺視頻圖像。
[0015]進一步，所述定點位置為碼頭上待檢測船舶的船艏和/或船尾位置。
[0016]進一步，所述系統(tǒng)還包括圖像信號接收器，所述圖像信號接收器與所述攝像頭以無線方式連接，用于將采集的水尺視頻圖像發(fā)送給二值化處理單元。
[0017]進一步，所述圖像信號接收器通過USB接口將水尺視頻圖像傳遞給二值化處理單
J L ο
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0019]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0020]1、二值化處理單元，2、閾值化處理單元，3、均值處理單元，4、目標圖像提取單元，5、和刻度識別單元，6、剔除單元，7、攝像頭，8、圖像信號接收器。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0022]本發(fā)明實施例提供了一種基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)，如圖1，一種基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)，包括二值化處理單元1、閾值化處理單元2、均值處理單元3、目標圖像提取單元4和刻度識別單元5 ;
[0023]所述二值化處理單元1，用于在采集的水尺視頻圖像中提取出多幅水尺圖像，對水尺圖像的HIS顏色空間進行通道的二值化處理；
[0024]所述閾值化處理單元2，用于對經(jīng)過二值化處理的水尺圖像進行閾值化處理，得到多組吃水數(shù)據(jù)；
[0025]所述均值處理單元3，用于對當前所有的吃水數(shù)據(jù)求均值，得到船舶吃水的水面分界線；
[0026]所述目標圖像提取單元4，用于獲取水面分界線以上的包含水尺數(shù)字的水尺數(shù)字圖像，根據(jù)水尺數(shù)字圖像獲取各個水尺數(shù)字的四個邊緣內(nèi)部的圖像得到目標圖像，并將目標圖像縮放為與模板樣本圖像相同的圖像尺寸；
[0027]通過截圖提取標準樣本圖像中當前的水尺圖像，對水尺圖像的HIS顏色空間進行通道的二值化處理，即將圖像上的像素點的灰度值設置為O或255，也就是將整個圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白效果，在具體實現(xiàn)時，根據(jù)用戶設置的標尺值確定閾值，將大于閾值的像素設置為白色，反之為黑色，并對經(jīng)過二值化處理的水尺圖像進行閾值化處理，增加水尺圖像的對比度，進而提取出真實吃水線。
[0028]所述刻度識別單元5，用于根據(jù)每個目標圖像計算與模板樣本圖像的匹配評估值，其中與最大的圖片匹配評估值對應的模板樣本圖像即為識別出的水線刻度。
[0029]所述系統(tǒng)還包括:剔除單元6，用于根據(jù)所有吃水數(shù)據(jù)，繪制關于吃水數(shù)據(jù)的周期曲線，剔除周期曲線中位于曲線趨勢之外的干擾值。
[0030]所述二值化處理單元1，用于在采集的水尺視頻圖像中提取出多幅水尺圖像，從水尺圖像中截取若干個矩形區(qū)域，對每個矩形區(qū)域分別進行二值化處理，記錄每個矩形區(qū)域中具有最大顏色帶高度的顏色帶，所述具有最大顏色帶高度的顏色帶的位置為水線位置。
[0031]所述系統(tǒng)還包括攝像頭7，所述攝像頭設置于碼頭上的攝像范圍包括待測水尺線的定點位置上，用于采集包括待測水尺線的水尺視頻圖像。
[0032]所述定點位置為碼頭上待檢測船舶的船艏和/或船尾位置。
[0033]所述系統(tǒng)還包括圖像信號接收器8，所述圖像信號接收器與所述攝像頭以無線方式連接，用于將采集的水尺視頻圖像發(fā)送給二值化處理單元。
[0034]所述圖像信號接收器8通過USB接口將水尺視頻圖像傳遞給二值化處理單元。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括二值化處理單元、閾值化處理單元、均值處理單元、目標圖像提取單元和刻度識別單元； 所述二值化處理單元，用于在采集的水尺視頻圖像中提取出多幅水尺圖像，對水尺圖像的HIS顏色空間進行通道的二值化處理； 所述閾值化處理單元，用于對經(jīng)過二值化處理的水尺圖像進行閾值化處理，得到多組吃水數(shù)據(jù)； 所述均值處理單元，用于對當前所有的吃水數(shù)據(jù)求均值，得到船舶吃水的水面分界線； 所述目標圖像提取單元，用于獲取水面分界線以上的包含水尺數(shù)字的水尺數(shù)字圖像，根據(jù)水尺數(shù)字圖像獲取各個水尺數(shù)字的四個邊緣內(nèi)部的圖像得到目標圖像，并將目標圖像縮放為與模板樣本圖像相同的圖像尺寸； 所述刻度識別單元，用于根據(jù)每個目標圖像計算與模板樣本圖像的匹配評估值，其中與最大的圖片匹配評估值對應的模板樣本圖像即為識別出的水線刻度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:剔除單元，用于根據(jù)所有吃水數(shù)據(jù)，繪制關于吃水數(shù)據(jù)的周期曲線，剔除周期曲線中位于曲線趨勢之外的干擾值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述二值化處理單元，用于在采集的水尺視頻圖像中提取出多幅水尺圖像，從水尺圖像中截取若干個矩形區(qū)域，對每個矩形區(qū)域分別進行二值化處理，記錄每個矩形區(qū)域中具有最大顏色帶高度的顏色帶，所述具有最大顏色帶高度的顏色帶的位置為水線位置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括攝像頭，所述攝像頭設置于碼頭上的攝像范圍包括待測水尺線的定點位置上，用于采集包括待測水尺線的水尺視頻圖像。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述定點位置為碼頭上待檢測船舶的船艏和/或船尾位置。6.根據(jù)權(quán)利要求4至5任一所述的基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括圖像信號接收器，所述圖像信號接收器與所述攝像頭以無線方式連接，用于將采集的水尺視頻圖像發(fā)送給二值化處理單元。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像信號接收器通過USB接口將水尺視頻圖像傳遞給二值化處理單元。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于機器視覺的水尺自動檢測系統(tǒng)，包括二值化處理單元、閾值化處理單元、均值處理單元、目標圖像提取單元和刻度識別單元；所述二值化處理單元，用于在水尺視頻圖像中提取出多幅水尺圖像，并進行二值化處理；所述閾值化處理單元，用于對水尺圖像進行閾值化處理；所述均值處理單元，對得到的所有的吃水數(shù)據(jù)求均值；所述目標圖像提取單元，用于獲取水面分界線以上的包含水尺數(shù)字的水尺數(shù)字圖像；所述刻度識別單元，用于計算與模板樣本圖像的匹配評估值，其中與最大的圖片匹配評估值對應的模板樣本圖像即為識別出的水線刻度。本發(fā)明能夠精準、方便快捷、迅速有效的測量出吃水值，有效的避免了人為觀測的誤差。
【IPC分類】B63B39/12, G06K9/46
【公開號】CN105046263
【申請?zhí)枴緾N201510385005
【發(fā)明人】李博, 王鵬皓, 李建強, 張鋒, 那容
【申請人】浙江海洋學院
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月30日