專(zhuān)利名稱(chēng)：水槽三維地形自動(dòng)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水利工程物理模型試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及水槽內(nèi)動(dòng)床試驗(yàn)所形成的
三維地形的快速、自動(dòng)、智能化測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
目前，動(dòng)床物理模型試驗(yàn)(即利用模型沙模擬自然界河流河床的演變)在水利工 程研究領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，研究人員通過(guò)測(cè)量室內(nèi)水槽模型的地形演變，可以定量地 分析河流底部沙坡的運(yùn)動(dòng)、丁壩或橋墩附近的河床沖淤等。水槽中地形的測(cè)量是動(dòng)床物理 模型試驗(yàn)的關(guān)鍵之一。 傳統(tǒng)的水槽地形測(cè)量是通過(guò)測(cè)針實(shí)現(xiàn)的。測(cè)針通常安裝在測(cè)量小車(chē)上，通過(guò)小車(chē) 的運(yùn)動(dòng)將測(cè)針就位后，垂向調(diào)節(jié)測(cè)針至于床面接觸，即可從測(cè)針標(biāo)尺上讀出該處床面高程。 這種方法簡(jiǎn)單、可靠，其缺點(diǎn)是測(cè)量速度慢，要測(cè)量三維地形必須對(duì)大量的網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行逐點(diǎn) 測(cè)量，一次測(cè)量往往要花費(fèi)數(shù)個(gè)小時(shí)，嚴(yán)重影響試驗(yàn)的效率；其次，如果在水流運(yùn)行時(shí)進(jìn)行 測(cè)量，測(cè)量過(guò)程中地形的演變將不能忽略，遠(yuǎn)不能達(dá)到實(shí)時(shí)測(cè)量；再次，如果水流含沙量較 大，水體透明度降低，會(huì)使得接觸點(diǎn)的判斷變得困難。初新杰等(實(shí)用新型一種用于實(shí)驗(yàn) 室的水沙界面地形測(cè)量裝置)設(shè)計(jì)了一種利用光強(qiáng)度測(cè)試儀測(cè)量水沙界面地形的裝置，配 合運(yùn)行小車(chē)、步進(jìn)電機(jī)等，使得測(cè)量變得更加方便；但是這種裝置僅僅針對(duì)單點(diǎn)測(cè)量，且需 要人工讀數(shù)，測(cè)量效率仍然不能滿(mǎn)足大范圍三維測(cè)量的要求；專(zhuān)利號(hào)為200710062775. 1的 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利水下三維地形測(cè)量系統(tǒng)公開(kāi)了基于圖像的水下三維地形測(cè)量系統(tǒng)，其方法 是采用CCD攝像機(jī)攝取水下地形，應(yīng)用三維數(shù)字重構(gòu)水下三維沙波的模型，大大提高了測(cè) 量效率，但是由于圖像灰度除受地形高低影響外，還有很多其他影響因素，使用時(shí)需要大量 的率定，而且測(cè)量的可靠性偏低；另外還有利用水下超聲的地形測(cè)量?jī)x器(王振先等，發(fā)明 專(zhuān)利實(shí)驗(yàn)室用水下超聲地形測(cè)量?jī)x；李先華等，發(fā)明專(zhuān)利水下數(shù)字地面模型的聲納遙感 數(shù)字圖像的地形變換方法)，這種儀器一般造價(jià)昂貴，難以在實(shí)驗(yàn)室推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服目前實(shí)驗(yàn)室水槽中水下地形測(cè)量效率低、可靠性差或設(shè)備 造價(jià)昂貴等問(wèn)題，提供一種高效、可靠并可以大量縮短三維地形測(cè)量所需時(shí)間的水槽三維 地形自動(dòng)測(cè)量裝置。 本發(fā)明的水槽三維地形自動(dòng)測(cè)量裝置，它包括其車(chē)輪設(shè)置在水槽側(cè)壁頂面軌道上 的行走小車(chē)系統(tǒng)，斷面地形測(cè)針排，它還包括自動(dòng)控制和判讀系統(tǒng)，所述的斷面地形測(cè)針排 包括連接在行走小車(chē)系統(tǒng)上的支撐面板、連接在所述的支撐面板側(cè)壁并且其上設(shè)置有刻度 線(xiàn)的刻度面板、沿水平方向設(shè)置在所述的刻度面板頂部的電磁鐵以及設(shè)置在支撐面板下部 的其內(nèi)沿豎直方向開(kāi)有多個(gè)導(dǎo)向孔的導(dǎo)向條，在所述的每一導(dǎo)向孔內(nèi)插有測(cè)針，在所述的 測(cè)針頂部裝有磁性測(cè)針帽，所述的行走小車(chē)系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置與 所述的車(chē)輪相連，所述的步進(jìn)電機(jī)和磁鐵分別與一個(gè)控制開(kāi)關(guān)相連，所述的自動(dòng)控制和判讀系統(tǒng)包括一臺(tái)裝有運(yùn)行控制模塊的計(jì)算機(jī)，一臺(tái)與所述的刻度面板相對(duì)設(shè)置的攝像機(jī)， 所述的運(yùn)行控制模塊執(zhí)行如下步驟 (1)向電磁鐵控制開(kāi)關(guān)發(fā)出閉合指令，對(duì)測(cè)針帽形成電磁引力，將所有測(cè)針向上提 起； (2)向行走小車(chē)控制開(kāi)關(guān)發(fā)出閉合指令，小車(chē)帶動(dòng)測(cè)針排沿水槽軌道前進(jìn)；到達(dá) 指定位置后，行走小車(chē)控制開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)； (3)行走小車(chē)就位后，向電磁鐵控制開(kāi)關(guān)發(fā)出開(kāi)啟指令，測(cè)針在自重作用下下落至 床面處，測(cè)針的高低起伏反映出地形的起伏； (4)向攝像機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，拍攝當(dāng)前每個(gè)測(cè)針在刻度面板中的位置，并讀取所述 的攝像機(jī)傳送的圖像信號(hào)； (5)讀取所述的攝像機(jī)傳送的圖像信號(hào)通過(guò)圖像處理模塊進(jìn)行自動(dòng)分析，識(shí)別其 中的刻度線(xiàn)和測(cè)針，根據(jù)測(cè)針頂點(diǎn)在刻度線(xiàn)上的相對(duì)位置，計(jì)算測(cè)針頂點(diǎn)讀數(shù)并保存該數(shù) 據(jù)； (6)根據(jù)已保存的數(shù)據(jù)，計(jì)算床面地形變化的梯度，并根據(jù)梯度的大小，向所述的
行走小車(chē)控制開(kāi)關(guān)發(fā)出開(kāi)關(guān)命令實(shí)時(shí)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的下一步行走的步長(zhǎng)； (7)按照調(diào)整后的步長(zhǎng)，控制行走小車(chē)前進(jìn)，重復(fù)步驟l-6，完成所有斷面測(cè)量，獲
得三維地形數(shù)據(jù)。 采用本發(fā)明裝置的有益效果是與傳統(tǒng)的單點(diǎn)人工地形測(cè)量相比，本裝置最大的 優(yōu)點(diǎn)是提高了測(cè)量效率。假設(shè)水槽寬度為0. 6m，測(cè)量段長(zhǎng)度為5m，沿寬度的測(cè)量間距均為 lcm，長(zhǎng)度方向的測(cè)量間距均為5cm，則共有測(cè)點(diǎn):60*100 = 6， 000個(gè)。設(shè)單點(diǎn)人工測(cè)量時(shí) 每個(gè)點(diǎn)位移動(dòng)測(cè)針、讀數(shù)、記錄的時(shí)間為6秒，則整個(gè)測(cè)量需要時(shí)間6， 000*6 = 36， 000秒 =10小時(shí)。這個(gè)時(shí)間是一般模型試驗(yàn)難以接受的。當(dāng)使用本裝置進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)量時(shí)，測(cè)針 每lcm設(shè)置一個(gè)，每個(gè)斷面共60個(gè)測(cè)點(diǎn)，假設(shè)行走小車(chē)運(yùn)動(dòng)的沒(méi)前進(jìn)一個(gè)步長(zhǎng)(5cm)需時(shí)3 秒，測(cè)針提起和放下的時(shí)間共為3秒，計(jì)算機(jī)軟件處理的時(shí)間可以忽略，則每個(gè)斷面測(cè)量的 時(shí)間為6秒，則整個(gè)測(cè)量需要時(shí)間100*6 = 600秒=10分鐘。速度提高了 60倍，能夠滿(mǎn) 足一般模型試驗(yàn)的要求。另外，如果測(cè)量段長(zhǎng)度縮短為2m，則測(cè)量時(shí)間僅需4分鐘，如果動(dòng) 床試驗(yàn)的地形演變不是非常劇烈的話(huà)，測(cè)量時(shí)間可以忽略，基本能夠滿(mǎn)足實(shí)時(shí)測(cè)量的要求。
與三維超聲地形測(cè)量相比，本裝置不需要價(jià)格昂貴的超聲發(fā)射和接受器，只需要 普通的計(jì)算機(jī)、CCD攝像機(jī)和簡(jiǎn)易的行走小車(chē)和測(cè)針排架，軟件的編制也有成熟的技術(shù)，因 此大大降低了技術(shù)的復(fù)雜度，同時(shí)降低了制作和使用費(fèi)用，便于在一般水利工程實(shí)驗(yàn)室中 普及。


圖1是本發(fā)明的水槽三維地形自動(dòng)測(cè)量裝置的主視圖； 圖2是圖1所示的裝置的側(cè)視圖； 圖3是本發(fā)明的圖像處理模塊的實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
4
如附圖所示的本發(fā)明整套測(cè)量裝置共由三部分組成它包括其車(chē)輪9設(shè)置在水槽 側(cè)壁10頂面軌道15上的行走小車(chē)系統(tǒng)13，斷面地形測(cè)針排和自動(dòng)控制和判讀系統(tǒng)。各部 分組成和功能為①斷面地形測(cè)針排包括連接在行走小車(chē)系統(tǒng)上的支撐面2、連接在所述 的支撐面板2側(cè)壁并且其上設(shè)置有刻度線(xiàn)7的刻度面板3、沿水平方向設(shè)置在所述的刻度面 板頂部的電磁鐵1以及設(shè)置在支撐面板下部的其內(nèi)沿豎直方向開(kāi)有導(dǎo)向孔5的導(dǎo)向條12， 在所述的導(dǎo)向孔內(nèi)插有測(cè)針4，在所述的測(cè)針4頂部裝有磁性測(cè)針帽6。本部件的功能是利 用一系列整齊排列的測(cè)針的高低起伏反映出水下地形的起伏。其中，支撐面板起整體支撐 作用，刻度面板為測(cè)針提供用于讀數(shù)的刻度，用于反映地形起伏，電磁鐵用于測(cè)針垂向運(yùn)動(dòng) 的控制，上下兩個(gè)導(dǎo)向條上均設(shè)有導(dǎo)向孔，設(shè)置在所述的支撐面板上的導(dǎo)向條優(yōu)選的為上 下兩排。每個(gè)測(cè)針被限制在兩個(gè)導(dǎo)向孔中，只能夠作垂向運(yùn)動(dòng)。測(cè)量開(kāi)始時(shí)，電磁鐵通電， 產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引磁性測(cè)針帽，將所有測(cè)針向上提起；然后，測(cè)針排沿水槽縱向移動(dòng)，就位后， 切斷電磁鐵電源，所有測(cè)針在自重作用下下落，直至遇到床面；此時(shí)測(cè)針帽在刻度面板上的 讀書(shū)即可反映出該斷面地形的高低起伏。②行走小車(chē)系統(tǒng)由行走小車(chē)支架、車(chē)輪、步進(jìn)電 機(jī)和傳動(dòng)裝置組成，所述的步進(jìn)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置與所述的車(chē)輪相連。本部件的功能是為 斷面地形測(cè)針排提供安裝支架，并帶動(dòng)斷面地形測(cè)針排沿水槽縱向移動(dòng)，以測(cè)量不同的斷 面。行走動(dòng)力由步進(jìn)電機(jī)提供，并通過(guò)傳動(dòng)裝置傳遞給車(chē)輪，使得車(chē)輪在安裝水槽邊壁上方 的軌道上行走。步進(jìn)電機(jī)和電磁鐵分別與一個(gè)控制開(kāi)關(guān)相連。③自動(dòng)控制和判讀系統(tǒng)由 一臺(tái)與所述的刻度面板相對(duì)設(shè)置的攝像機(jī)以及計(jì)算機(jī)組成，所述的攝像機(jī)可以為CCD(電 荷耦合器)攝像機(jī)。其中，所述的控制開(kāi)關(guān)的作用是接收計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)，來(lái)控制斷 面地形測(cè)針排和行走小車(chē)的運(yùn)動(dòng)；CCD攝像機(jī)用于拍攝照片，顯示測(cè)針在刻度面板的位置； 計(jì)算機(jī)用于控制自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)/閉，并分析刻度面板照片，完成讀數(shù)和數(shù)據(jù)保存，所述 的計(jì)算機(jī)中預(yù)置有運(yùn)行控制模塊，該控制模塊執(zhí)行如下步驟 (1)向電磁鐵控制開(kāi)關(guān)發(fā)出閉合指令，對(duì)測(cè)針帽形成電磁引力，將所有測(cè)針向上提 起； (2)向行走小車(chē)控制開(kāi)關(guān)發(fā)出閉合指令，小車(chē)帶動(dòng)測(cè)針排沿水槽軌道前進(jìn)；到達(dá) 指定位置后，行走小車(chē)控制開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)； (3)行走小車(chē)就位后，向電磁鐵控制開(kāi)關(guān)發(fā)出開(kāi)啟指令，測(cè)針在自重作用下下落至 床面處，測(cè)針的高低起伏反映出地形的起伏； (4)向攝像機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，拍攝當(dāng)前每個(gè)測(cè)針在刻度面板中的位置，并讀取所述 的攝像機(jī)傳送的圖像信號(hào)； (5)讀取所述的攝像機(jī)傳送的圖像信號(hào)通過(guò)圖像處理模塊進(jìn)行自動(dòng)分析，識(shí)別其 中的刻度線(xiàn)和測(cè)針帽，根據(jù)測(cè)針線(xiàn)頂點(diǎn)在刻度線(xiàn)上的相對(duì)位置，計(jì)算測(cè)針線(xiàn)頂點(diǎn)讀數(shù)并保 存該數(shù)據(jù)； (6)根據(jù)已保存的數(shù)據(jù)，計(jì)算床面地形變化的梯度(即床面變化的緩急程度)，并 根據(jù)梯度的大小，向所述的行走小車(chē)控制開(kāi)關(guān)發(fā)出開(kāi)關(guān)命令實(shí)時(shí)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的下一步行 走的步長(zhǎng)；可以設(shè)置行走步長(zhǎng)為當(dāng)?shù)氐匦巫兓荻鹊臏p函數(shù)，即在地形變化劇烈的地方，減 小行走步長(zhǎng)，即局部加密測(cè)量斷面；而在地形變化緩慢的地方，增大行走步長(zhǎng)。從而實(shí)現(xiàn)地 形測(cè)量過(guò)程的智能化控制。
(7)按照調(diào)整后的步長(zhǎng)，控制行走小車(chē)前進(jìn)，重復(fù)步驟l-6，完成所有斷面測(cè)量，獲
D(;c,y): max
得三維地形數(shù)據(jù)。 所述的圖像處理模塊的工作原理如下采用色彩/飽和度/亮度型顏色空間，即 HSB(hue， saturation禾卩brightness)顏色空間，并采用亮度(brightness)分量作為識(shí)別 依據(jù)。 由于地形儀圖片背景復(fù)雜，色彩分布不均，很難用統(tǒng)一顏色分量進(jìn)行閾值分割，區(qū) 分網(wǎng)格刻度線(xiàn)、測(cè)針線(xiàn)和背景。根據(jù)網(wǎng)格刻度和測(cè)針的呈直線(xiàn)型的特點(diǎn)，采用差分閾值分割 圖像。例如，網(wǎng)格刻度線(xiàn)一般為橫線(xiàn)，為了區(qū)分網(wǎng)格刻度線(xiàn)與背景，計(jì)算顏色分量沿y方向 的差分 其中，f(x， y)為(x， y)處圖像像素的亮度值，取y方向差分閾值為D。，當(dāng)D (x， y) ^D。時(shí)，該像素為刻度線(xiàn)圖像，當(dāng)D(x，y) 〈D。時(shí)，該像素為背景圖像，這樣，可以將圖像 分割為二值圖像。 圖像分割后，利用區(qū)域生長(zhǎng)法進(jìn)行刻度線(xiàn)的識(shí)別。由于色彩的不均勻，利用區(qū)域生 長(zhǎng)法識(shí)別的刻度線(xiàn)往往是不連續(xù)的，尤其是在刻度線(xiàn)與測(cè)針線(xiàn)相交的區(qū)域，刻度線(xiàn)被測(cè)針 線(xiàn)分割成散亂的線(xiàn)段。為了得到規(guī)則的刻度線(xiàn)，需要將各小段刻度線(xiàn)合并起來(lái)，構(gòu)成完整的 線(xiàn)條。合并的方法類(lèi)似于區(qū)域生長(zhǎng)法，對(duì)于任一線(xiàn)段，搜索與其距離偏差小于一定幅值的其 它線(xiàn)段(兩端點(diǎn)到直線(xiàn)的距離)，并將其合并到本線(xiàn)段中。由于圖像存在變形，合并成一條 直線(xiàn)的各小線(xiàn)段并不重合，為了提高測(cè)量精度，對(duì)構(gòu)成一條刻度線(xiàn)的各小線(xiàn)段的端點(diǎn)進(jìn)行 線(xiàn)性擬合，設(shè)一條刻度線(xiàn)由n點(diǎn)構(gòu)成，對(duì)于n個(gè)端點(diǎn)(Xl，yi)， (x2，y2)，…(xn， yn)，則y與x 之間的關(guān)系可近似地看作是線(xiàn)性關(guān)系，因而可用線(xiàn)性方程表示；
y = a+bx+ e 其中a，b為待定常數(shù)，e為因隨機(jī)波動(dòng)而產(chǎn)生的偏差。 用最小二乘法求出a與b的估計(jì)量a與g ，即可得到回歸方程;;=5 + 6\ ，作為刻度線(xiàn)
的最終位置。 測(cè)針線(xiàn)一般為豎線(xiàn)，其識(shí)別方法與刻度線(xiàn)相同。 刻度線(xiàn)和測(cè)針線(xiàn)識(shí)別后，根據(jù)測(cè)針線(xiàn)頂點(diǎn)在刻度線(xiàn)上的相對(duì)位置，即可計(jì)算出其 根據(jù)上述原理，所述的圖像處理模塊按如下步驟執(zhí)行刻度面板上的位置信號(hào)的分
(1) 讀取支撐面板圖像信號(hào)并計(jì)算色彩亮度特征量；
(2) 計(jì)算所述的色彩亮度特征量沿y方向的差分；
(3) 根據(jù)y方向差分計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行圖像分割，區(qū)分刻度線(xiàn)和背景；
(4) 識(shí)別所述的圖像分割后的刻度線(xiàn)；
(5) 將所述的刻度線(xiàn)過(guò)濾、合并并編號(hào)；
(6) 計(jì)算所述的色彩亮度特征量沿x方向的差分；
(7) 根據(jù)沿x方向的差分計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行圖像分割，區(qū)分測(cè)針線(xiàn)和背景；
(8) 識(shí)別所述的測(cè)針線(xiàn)；
(9) 將所述的測(cè)針線(xiàn)過(guò)濾、合并并編號(hào)；
6
析
(10)根據(jù)測(cè)針線(xiàn)頂點(diǎn)在刻度線(xiàn)上的相對(duì)位置，計(jì)算并輸出其讀數(shù)c
權(quán)利要求
水槽三維地形自動(dòng)測(cè)量裝置，它包括其車(chē)輪設(shè)置在水槽側(cè)壁頂面軌道上的行走小車(chē)系統(tǒng)，斷面地形測(cè)針排，其特征在于它還包括自動(dòng)控制和判讀系統(tǒng)，所述的斷面地形測(cè)針排包括連接在行走小車(chē)系統(tǒng)上的支撐面板、連接在所述的支撐面板側(cè)壁并且其上設(shè)置有刻度線(xiàn)的刻度面板、沿水平方向設(shè)置在所述的刻度面板頂部的電磁鐵以及設(shè)置在支撐面板下部的其內(nèi)沿豎直方向開(kāi)有多個(gè)導(dǎo)向孔的導(dǎo)向條，在所述的每一導(dǎo)向孔內(nèi)插有測(cè)針，在所述的測(cè)針頂部裝有磁性測(cè)針帽，所述的行走小車(chē)系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)，所述的步進(jìn)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置與所述的車(chē)輪相連，所述的步進(jìn)電機(jī)和磁鐵分別與一個(gè)控制開(kāi)關(guān)相連，所述的自動(dòng)控制和判讀系統(tǒng)包括一臺(tái)裝有運(yùn)行控制模塊的計(jì)算機(jī)，一臺(tái)與所述的刻度面板相對(duì)設(shè)置的攝像機(jī)，所述的運(yùn)行控制模塊執(zhí)行如下步驟(1)向電磁鐵控制開(kāi)關(guān)發(fā)出閉合指令，對(duì)測(cè)針帽形成電磁引力，將所有測(cè)針向上提起；(2)向行走小車(chē)控制開(kāi)關(guān)發(fā)出閉合指令，小車(chē)帶動(dòng)測(cè)針排沿水槽軌道前進(jìn)；到達(dá)指定位置后，行走小車(chē)控制開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)；(3)行走小車(chē)就位后，向電磁鐵控制開(kāi)關(guān)發(fā)出開(kāi)啟指令，測(cè)針在自重作用下下落至床面處，測(cè)針的高低起伏反映出地形的起伏；(4)向攝像機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，拍攝當(dāng)前每個(gè)測(cè)針在刻度面板中的位置，并讀取所述的攝像機(jī)傳送的圖像信號(hào)；(5)讀取所述的攝像機(jī)傳送的圖像信號(hào)通過(guò)圖像處理模塊進(jìn)行自動(dòng)分析，識(shí)別其中的刻度線(xiàn)和測(cè)針，根據(jù)測(cè)針頂點(diǎn)在刻度線(xiàn)上的相對(duì)位置，計(jì)算測(cè)針頂點(diǎn)讀數(shù)并保存該數(shù)據(jù)；(6)根據(jù)已保存的數(shù)據(jù)，計(jì)算床面地形變化的梯度，并根據(jù)梯度的大小，向所述的行走小車(chē)控制開(kāi)關(guān)發(fā)出開(kāi)關(guān)命令實(shí)時(shí)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的下一步行走的步長(zhǎng)；(7)按照調(diào)整后的步長(zhǎng)，控制行走小車(chē)前進(jìn)，重復(fù)步驟1-6，完成所有斷面測(cè)量，獲得三維地形數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水槽三維地形自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于，所述的圖像處理 模塊按如下步驟執(zhí)行刻度面板上的位置信號(hào)的分析(1) 讀取支撐面板圖像信號(hào)并計(jì)算色彩亮度特征量；(2) 計(jì)算所述的色彩亮度特征量沿y方向的差分；(3) 根據(jù)y方向差分計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行圖像分割，區(qū)分刻度線(xiàn)和背景；(4) 識(shí)別所述的圖像分割后的刻度線(xiàn)；(5) 將所述的刻度線(xiàn)過(guò)濾、合并并編號(hào)；(6) 計(jì)算所述的色彩亮度特征量沿X方向的差分；(7) 根據(jù)沿X方向的差分計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行圖像分割，區(qū)分測(cè)針線(xiàn)和背景；(8) 識(shí)別所述的測(cè)針線(xiàn)；(9) 將所述的測(cè)針線(xiàn)過(guò)濾、合并并編號(hào)；(10) 根據(jù)測(cè)針線(xiàn)頂點(diǎn)在刻度線(xiàn)上的相對(duì)位置，計(jì)算并輸出其讀數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水槽三維地形自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于設(shè)置在所述的支 撐面板上的導(dǎo)向條為上下兩排。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了水槽三維地形自動(dòng)測(cè)量裝置，它包括其車(chē)輪設(shè)置在水槽側(cè)壁頂面軌道上的行走小車(chē)系統(tǒng)，斷面地形測(cè)針排，它還包括自動(dòng)控制和判讀系統(tǒng)，斷面地形測(cè)針排包括連接在行走小車(chē)系統(tǒng)上的支撐面板、連接在支撐面板側(cè)壁并且其上設(shè)置有刻度線(xiàn)的刻度面板、在刻度面板頂部的電磁鐵以及設(shè)置在支撐面板下部的其內(nèi)開(kāi)有導(dǎo)向孔的導(dǎo)向條，在每一導(dǎo)向孔內(nèi)插有測(cè)針，在測(cè)針頂部裝有測(cè)針帽，行走小車(chē)系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置與車(chē)輪相連，步進(jìn)電機(jī)和磁鐵分別與一個(gè)控制開(kāi)關(guān)相連，自動(dòng)控制和判讀系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)，一臺(tái)與所述的刻度面板相對(duì)設(shè)置的攝像機(jī)。采用本裝置大大降低了技術(shù)的復(fù)雜度，可以大量縮短三維地形測(cè)量所需時(shí)間。
文檔編號(hào)E02B1/02GK101709965SQ20091022804
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者白玉川, 許棟 申請(qǐng)人:天津大學(xué)