本發(fā)明涉及一種電子測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)有技術(shù)的水位測(cè)量方法中，浮子式水位計(jì)在水情監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用最為普遍。將浮子用線垂直掛在一個(gè)滑輪上，浮子放在水面上，就會(huì)隨著水位的高低而產(chǎn)生上下的位移。通過(guò)管內(nèi)浮子和指定點(diǎn)的距離，再通過(guò)一定的計(jì)算，就可以得到當(dāng)前的水位了。浮子水位計(jì)需要專(zhuān)用的測(cè)井，它的缺點(diǎn)就是安裝較復(fù)雜，同時(shí)如果水流含泥沙較重，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，測(cè)井的進(jìn)水管就會(huì)產(chǎn)生淤積的現(xiàn)象，易形成假水位。壓力式水位計(jì)是根據(jù)壓力與水深成正比關(guān)系的靜水壓力原理，運(yùn)用壓敏元件作傳感器，在不同的水深感應(yīng)不同壓力產(chǎn)生相應(yīng)的電流而測(cè)出相應(yīng)水位的高低，這種方式解決了浮子式水位計(jì)的缺點(diǎn)，但無(wú)法達(dá)到很高的精度，且易被環(huán)境溫度和液體密度變化影響。氣介式或液介式超聲波式水位計(jì)應(yīng)用超聲波反射的原理來(lái)測(cè)量水位。超聲波在介質(zhì)中以一定速度傳播，當(dāng)遇到不同密度的介質(zhì)分界面時(shí)，超聲波立即發(fā)生反射。液介式是將換能器安裝在河底，垂直向水面發(fā)射超聲波；氣介式是將換能器固定在空氣中某一高處，向水面發(fā)射超聲波。兩種形式均不需建測(cè)井。液介式易受水溫、水壓及水中浮懸粒子濃度影響，氣介式易受氣溫影響，其優(yōu)點(diǎn)是不受水中水草、泥沙等影響。這種方法有其先進(jìn)性，但成本較高。并且現(xiàn)有的水位監(jiān)測(cè)裝置往往只能單獨(dú)的檢測(cè)水位，無(wú)法檢測(cè)水質(zhì)，需要另外采用水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，如何實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量水位和水質(zhì)是本領(lǐng)域的技術(shù)難題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種適于進(jìn)行水質(zhì)測(cè)量的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用灰度檢測(cè)原理進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，即對(duì)拍攝的水面影像進(jìn)行灰度處理得到該水面影像的灰度值以獲得水質(zhì)情況。本發(fā)明提供了一種水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：縱向設(shè)置的測(cè)量管，其下端口在使用時(shí)進(jìn)入水面，測(cè)量管的上端口處設(shè)一攝像裝置，該攝像裝置適于拍攝所述測(cè)量管內(nèi)的水面影像；視頻采集模塊，與所述攝像裝置相連，適于將采集得的圖像變換為數(shù)字圖像；與所述視頻采集模塊相連的圖像處理模塊，該圖像處理模塊存儲(chǔ)有第一樣本數(shù)據(jù)，所述第一樣本數(shù)據(jù)適于記錄各種水質(zhì)的灰度值（水質(zhì)越差，灰度值越高）；所述第一樣本數(shù)據(jù)是由所述水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)已知的、不同水質(zhì)的水進(jìn)行逐一測(cè)量而獲得；所述圖像處理模塊適于對(duì)所述數(shù)字圖像進(jìn)行灰度處理，以獲得所述水面影像的灰度值，該灰度值與第一樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)得出水質(zhì)情況，最后通過(guò)與所述圖像處理模塊相連的LCD或計(jì)算機(jī)顯示水質(zhì)情況。所述圖像處理模塊優(yōu)選連接有存儲(chǔ)單元的ARM處理器。進(jìn)一步，為了避免拍攝時(shí)環(huán)境光線對(duì)水面影像的影響，所述測(cè)量管的內(nèi)壁上設(shè)有適于吸收光線的黑色涂層。進(jìn)一步，為了避免拍攝時(shí)水底環(huán)境光線對(duì)水面影像的影響，并在不拍攝時(shí)保持水流暢通，以使所述測(cè)量管內(nèi)的水質(zhì)與實(shí)際水質(zhì)一致，所述測(cè)量管的在使用時(shí)位于水面下方的管壁上分布有多個(gè)通孔，在水面下方的管體上套設(shè)一套管；所述套管與一適于驅(qū)動(dòng)該套管沿所述測(cè)量管上下位移的位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，該位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由一與所述攝像裝置相連的控制器控制；在拍攝水面影像時(shí)，控制所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)套管向上位移，以使所述套管覆蓋所述測(cè)量管上的各通孔，以防止外部光線進(jìn)入所述測(cè)量管；在不拍攝水面影像時(shí)，控制所述套管向下位移，并使所述套管不覆蓋所述測(cè)量管上的各通孔，以使水流適于進(jìn)出所述測(cè)量管。所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為設(shè)于所述測(cè)量管上的、與所述套管相連的氣缸、油缸或直線電機(jī)等適于實(shí)現(xiàn)直線位移的裝置。進(jìn)一步，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)所述水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的水位測(cè)量，所述測(cè)量管固定設(shè)置；攝像裝置采用定焦廣角鏡頭，或定焦鏡頭。所述圖像處理模塊還存儲(chǔ)有第二樣本數(shù)據(jù)，該第二樣本數(shù)據(jù)適于記錄所述測(cè)量管內(nèi)的水面影像的像素值與攝像裝置距離水面高度的對(duì)應(yīng)表或計(jì)算式；所述圖像處理模塊還適于計(jì)算出當(dāng)前拍攝的所述測(cè)量管內(nèi)的水面影像的像素值，并通過(guò)所述第二樣本數(shù)據(jù)得出當(dāng)前攝像裝置距離水面的高度，然后將所述攝像裝置的安裝高度減去所述攝像裝置距離水面的高度，即獲得水位值。作為進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，所述攝像裝置固定于所述測(cè)量管上，并使該測(cè)量管的上端口封閉，以避免外部光線從上端口進(jìn)入該測(cè)量管。進(jìn)一步，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)所述水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的水位測(cè)量，所述測(cè)量管的外圍設(shè)有適于使該測(cè)量管浮于水面的浮子;所述水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括：柔性標(biāo)尺，該柔性標(biāo)尺的一端固定在水底，另一端與一適于收卷、拉緊該柔性標(biāo)尺的收卷裝置相連，該收卷裝置固定于所述測(cè)量管上；導(dǎo)向輪,設(shè)于所述測(cè)量管的內(nèi)壁上，在該測(cè)量管的內(nèi)壁上鄰近所述導(dǎo)向輪的上、下方分別設(shè)有與所述導(dǎo)向輪的輪軸平行的上、下導(dǎo)向桿，所述柔性標(biāo)尺適于分別從所述上、下導(dǎo)向桿與測(cè)量管的內(nèi)壁的間隙中穿過(guò)并貼合在所述導(dǎo)向輪的內(nèi)側(cè)輪面上，所述導(dǎo)向輪的頂部處于水面上方。采用柔性標(biāo)尺、適于使測(cè)量管豎直浮于水面上的浮子、導(dǎo)向輪等部件，使所述水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置可以漂浮在水面上，所述攝像機(jī)獲取鄰近所述導(dǎo)向輪的頂部的柔性標(biāo)尺的讀數(shù)，經(jīng)圖像識(shí)別、誤差校正后，獲得實(shí)際水位值。所述誤差校正的方法為：將通過(guò)圖像識(shí)別獲得的所述柔性標(biāo)尺的讀數(shù)，與預(yù)設(shè)的校正值相減，即得到實(shí)際水位值。所述預(yù)設(shè)的校正值通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得。本發(fā)明還提供了一種適于水位和水質(zhì)監(jiān)測(cè)的測(cè)量方法，該方法要解決的技術(shù)問(wèn)題是利用攝像裝置拍攝的水面影像進(jìn)行相應(yīng)處理以獲得水面影像的灰度值和面積像素值以得到相應(yīng)的水質(zhì)和水位情況。上述水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作方法，包括如下步驟：（1）水面上固定有測(cè)量管，其下端口適于進(jìn)入水面，上端口處設(shè)一攝像裝置，該攝像裝置拍攝所述測(cè)量管內(nèi)的水面影像；（2）所述水面影像通過(guò)視頻采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像；（3）與所述視頻采集模塊相連的圖像處理模塊中存儲(chǔ)有第一、第二樣本數(shù)據(jù)，所述第一樣本數(shù)據(jù)適于記錄各種水質(zhì)的灰度值，所述第二樣本數(shù)據(jù)適于記錄所述測(cè)量管內(nèi)的水面影像的像素值與攝像裝置距離水面高度的對(duì)應(yīng)表或計(jì)算式；（4）所述圖像處理模塊對(duì)所述數(shù)字圖像進(jìn)行灰度處理，以獲得所述水面影像的灰度值，該灰度值與第一樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，得出水質(zhì)情況；（5）所述圖像處理模塊計(jì)算出當(dāng)前拍攝的所述測(cè)量管內(nèi)的水面影像的像素值，并通過(guò)所述第二樣本數(shù)據(jù)得出當(dāng)前攝像裝置距離水面的高度，然后將所述攝像裝置的安裝高度減去所述攝像裝置距離水面的高度，即獲得水位值。進(jìn)一步，為了更方便的提取出水面影像的面積像素值，所述步驟（5）包括：a：所述數(shù)字圖像經(jīng)灰度處理后，采用MATLAB函數(shù)進(jìn)行閾值分割處理以提取水面影像的邊緣；b：調(diào)用MATLAB庫(kù)函數(shù)bwarea，以計(jì)算邊緣提取后的水面影像的面積像素值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）本發(fā)明的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)水面影像以獲得水質(zhì)的相應(yīng)情況，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于在野外或者無(wú)條件進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)的情況下進(jìn)行便捷式水質(zhì)檢測(cè)，無(wú)需繁瑣步驟；（2）本發(fā)明通過(guò)涂層，照明裝置適于使該測(cè)量管的上端口封閉，以使拍攝的水面影像不易收到外界光線的影響，檢測(cè)更加準(zhǔn)確；（3）本發(fā)明通過(guò)在測(cè)量管的位于水面下方的管壁上設(shè)置多個(gè)通孔，以在不拍攝水面影像時(shí)，以利于水流流通；在拍攝水面影像時(shí)，控制所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)套管向上位移，以使所述套管覆蓋所述測(cè)量管上的各通孔，以防止外部光線進(jìn)入所述測(cè)量管；上述部件的組合使得在進(jìn)行水質(zhì)判斷時(shí)，避免了水下光線的影響，使拍攝的水面影像更加準(zhǔn)確，以進(jìn)一步提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)的精度；測(cè)量管的底端封閉，可進(jìn)一步避免外部光線進(jìn)入測(cè)量管內(nèi)。（4）本發(fā)明的視覺(jué)圖像處理技術(shù)，將圖像視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于水情監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，在獲得水質(zhì)信息的同時(shí)，通過(guò)圖像視覺(jué)技術(shù)測(cè)量視頻中的水面影像具有的像素值，根據(jù)該像素值的大小換算成水面與攝像裝置的間距以得到水位，因?yàn)樗慌c攝像裝置的間距越大，拍攝得到的圖片中的水面影像所占的面積就越小，相應(yīng)的像素值就越??；反之，拍攝得到的圖片中的水面影像所占的面積就越大，則水面影像的像素值就越大；同時(shí)本發(fā)明還可以得到水質(zhì)信息，無(wú)需昂貴的水位傳感器和繁瑣的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，使用方便；（5）通過(guò)柔性標(biāo)尺、所述測(cè)量管的外圍設(shè)有適于使該測(cè)量管豎直浮于水面的浮子、導(dǎo)向輪等部件，使所述水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以漂浮在水面上進(jìn)行水位測(cè)量，以獲得更加準(zhǔn)確的水位值。攝像裝置可以直接獲得柔性標(biāo)尺的讀數(shù)，進(jìn)而快速得出水位值。附圖說(shuō)明為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中圖1本發(fā)明的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本發(fā)明的水位檢測(cè)系統(tǒng)的用于水位檢測(cè)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，測(cè)量管1、水面2、水面影像2-1、浮子3、柔性標(biāo)尺4、收卷裝置5、導(dǎo)向輪6、上導(dǎo)向桿7-1、下導(dǎo)向桿7-2。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：實(shí)施例1實(shí)施方式一如圖1，一種水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：測(cè)量管1，其下端口在使用時(shí)該下端口適于整體進(jìn)入水面2，上端口處設(shè)一攝像裝置，該攝像裝置適于拍攝所述測(cè)量管1內(nèi)的水面影像2-1；視頻采集模塊，與所述攝像裝置相連適于將采集圖像變換為數(shù)字圖像；與所述視頻采集模塊相連的圖像處理模塊，該圖像處理模塊存儲(chǔ)有第一樣本數(shù)據(jù)，所述第一樣本數(shù)據(jù)適于記錄各種水質(zhì)的灰度值；所述第一樣本數(shù)據(jù)是由所述水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)已知的、不同水質(zhì)的水進(jìn)行逐一測(cè)量而獲得；所述圖像處理模塊適于對(duì)所述數(shù)字圖像進(jìn)行灰度處理，以獲得所述水面影像2-1的灰度值，該灰度值與第一樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)得出水質(zhì)情況。水質(zhì)檢測(cè)原理是利用不同水質(zhì)相應(yīng)的灰度值樣本與待檢測(cè)的水面影像的灰度值進(jìn)行比較，即圖像處理模塊存儲(chǔ)有不同水質(zhì)的各灰度值樣本，即第一樣本數(shù)據(jù)。采用MATLAB庫(kù)函數(shù)對(duì)所述水面影像2-1進(jìn)行相應(yīng)灰度值處理，步驟如下：I=imread(‘image.jpg’);%打開(kāi)待處理圖片（8位灰度）imshow(I);%顯示該圖片C=mean2(I);%計(jì)算圖像像素矩陣的平均值通過(guò)mean2函數(shù)就可以計(jì)算出所述水面影像2-1的灰度值。表1是各種水質(zhì)的平均灰度值，即第一樣本數(shù)據(jù)：水樣類(lèi)型純凈水河水游泳池水混有泥漿的水平均灰度值132858967水樣類(lèi)型被染料污染的水墨汁水工業(yè)廢水綠茶水平均灰度值37212390按照一般常識(shí)，這些水樣本的水質(zhì)優(yōu)劣可以這樣排列：純凈水>綠茶水>游泳池水>河水>混有泥漿的水>被染料污染的水>工業(yè)廢水≈墨汁水，當(dāng)水體采樣圖像灰度值（亮度值）越小時(shí)，可認(rèn)為其水質(zhì)越差，反之亦然。因而在水質(zhì)檢測(cè)時(shí)，可以通過(guò)對(duì)水體總體灰度的計(jì)算得出相應(yīng)的水質(zhì)結(jié)論，還可以通過(guò)樣本提取、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模式識(shí)別等更高級(jí)的處理手段，做到檢測(cè)濁度等更細(xì)化的水質(zhì)指標(biāo)。例如，若檢測(cè)到的水面影像2-1的灰度為85，則得出該水質(zhì)與河水的水質(zhì)相當(dāng)。為了避免外界光線對(duì)水面影像2-1的影響，所述攝像裝置與上端口密封連接，以避免外部光線從上端口進(jìn)入該測(cè)量管；所述測(cè)量管1的內(nèi)壁上設(shè)有適于吸收光線的黑色涂層，所述攝像裝置的鏡頭四周設(shè)有照明裝置。進(jìn)行水位測(cè)量的技術(shù)方案如下：所述測(cè)量管1固定設(shè)置,所述攝像裝置固定安裝于所述測(cè)量管1的上端口；所述圖像處理模塊還存儲(chǔ)有第二樣本數(shù)據(jù)，該第二樣本數(shù)據(jù)適于記錄各水面影像2-1的像素值與攝像裝置距離水面高度的對(duì)應(yīng)表或計(jì)算式；所述圖像處理模塊還適于計(jì)算出所述水面影像2-1的像素值，該像素值與第二樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，得出攝像裝置距離水面2的高度，所述攝像裝置的安裝高度減去所述攝像裝置距離水面2的高度，即獲得水位值。所述攝像裝置的安裝高度可以預(yù)先知曉并預(yù)存于所述圖像處理模塊中，也可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)尺等工具進(jìn)行測(cè)量得出。所述對(duì)應(yīng)表或計(jì)算式，可通過(guò)有限次的實(shí)驗(yàn)獲得。水位測(cè)量基本原理是根據(jù)物體在眼中的成像原理；即，目標(biāo)越遠(yuǎn)，看著就越小，對(duì)于攝像裝置、照相機(jī)拍攝的視頻、圖片，同樣是如此。那么，將攝像裝置固定在測(cè)量管1上端口垂直向下拍攝測(cè)量管1中的水面影像2-1。隨著水位的上下變化，即水位與攝像裝置的相對(duì)距離發(fā)生了變化，這種變化在所拍的水面影像2-1中體現(xiàn)為水面影像2-1所占畫(huà)面面積大小的變化。因此，通過(guò)計(jì)算圖像中水面影像2-1的面積大小，可以判斷出水面2與攝像裝置的相對(duì)距離，由于攝像裝置位置是固定的，因而可換算出水位。該發(fā)明與申請(qǐng)?zhí)?00910232679.6，名稱(chēng)為“基于圖像視覺(jué)的水位測(cè)量系統(tǒng)和方法”。的方案相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，無(wú)需通過(guò)浮子就可以進(jìn)行水位測(cè)定；（2）誤差小，因?yàn)楦∽釉诟∮谒娴?，故在拍攝時(shí)，拍攝的浮子的投影的高度并不是實(shí)際水位的高度，要比實(shí)際水位略高，這就存在了誤差，并且各種水質(zhì)密度不一樣，造成了浮子浮于水面的高度不同，需要進(jìn)行誤差修訂，給水位測(cè)量帶來(lái)了麻煩，但是本發(fā)明直接通過(guò)水面影像2-1來(lái)進(jìn)行水位測(cè)量，克服了上述缺陷。所述測(cè)量管1內(nèi)還包括管內(nèi)浮子，該管內(nèi)浮子為具有垂向設(shè)置的中央通孔的柱狀結(jié)構(gòu)，所述攝像機(jī)構(gòu)適于拍攝所述中央通孔中的水面影像，且該管內(nèi)浮子適于隨水面在所述測(cè)量管1內(nèi)上下浮動(dòng)；通過(guò)拍攝管內(nèi)浮子內(nèi)的水面影像2-1使該水面影像2-1的邊緣更加清晰，便于提取該水面影像2-1的面積。實(shí)施例二在實(shí)施例一基礎(chǔ)上，進(jìn)行水位測(cè)量的另一種技術(shù)方案如下：所述測(cè)量管1的上端口處固定安裝有一攝像裝置，所述測(cè)量管1的外圍設(shè)有適于使該測(cè)量管1豎直浮于水面2的浮子3，并且通過(guò)該浮子3能使測(cè)量管1浮于水面，無(wú)需另外固定。所述水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括：柔性標(biāo)尺4，一端固定在水底，另一端與一適于收卷該柔性標(biāo)尺4的收卷裝置5相連，該收卷裝置5固定于所述測(cè)量管1的上部；導(dǎo)向輪6,設(shè)于所述測(cè)量管1的內(nèi)壁上，在該測(cè)量管1的內(nèi)壁上鄰近所述導(dǎo)向輪上、下方分別設(shè)有上導(dǎo)向桿7-1、下導(dǎo)向桿7-2，所述柔性標(biāo)尺4適于從所述上導(dǎo)向桿7-1、下導(dǎo)向桿7-2與測(cè)量管的內(nèi)壁的間隙中穿過(guò)并貼合在所述導(dǎo)向輪6的內(nèi)側(cè)輪面上，所述導(dǎo)向輪6的頂部處于水面上方。所述上、下導(dǎo)向桿可采用體積小于所述導(dǎo)向輪6的小導(dǎo)向輪替代。該實(shí)施例六進(jìn)行水位測(cè)量的原理是利用攝像裝置在拍攝水面影像2-1時(shí)，同時(shí)拍攝被導(dǎo)向輪6撐起的柔性標(biāo)尺4上的刻度，柔性標(biāo)尺4的刻度被撐起后很容易被拍到，就得到了實(shí)際水位。由于導(dǎo)向輪6很小，在進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)的時(shí)，拍攝的水面影像2-1進(jìn)行灰度處理時(shí)導(dǎo)向輪、標(biāo)尺等部件可以忽略不計(jì)，并不會(huì)影響到水面影像2-1的灰度值計(jì)算。并且所述柔性標(biāo)尺4伸入水底并不影響所述測(cè)量管1的底端封閉。實(shí)施例三見(jiàn)圖1，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上的一種水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作方法，包括如下步驟：（1）水面2上固定有測(cè)量管1，其下端口適于進(jìn)入水面2，上端口處設(shè)一攝像裝置，該攝像裝置拍攝所述測(cè)量管1內(nèi)的水面影像2-1；（2）所述水面影像2-1通過(guò)視頻采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像；（3）與所述視頻采集模塊相連的圖像處理模塊，該圖像處理模塊存儲(chǔ)有第一、第二樣本數(shù)據(jù)，所述第一樣本數(shù)據(jù)適于記錄各種水質(zhì)的灰度值，所述第二樣本數(shù)據(jù)適于記錄水面影像2-1的各面積像素值與攝像裝置距離水面的對(duì)應(yīng)高度（即，各面積像素值和攝像裝置與水面2的間距之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系）；（4）所述圖像處理模塊對(duì)所述數(shù)字圖像進(jìn)行灰度處理，以獲得所述水面影像2-1的灰度值，該灰度值與第一樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，得出水質(zhì)情況；（5）所述圖像處理模塊計(jì)算出當(dāng)前拍攝的所述測(cè)量管內(nèi)的水面影像的像素值，并通過(guò)所述第二樣本數(shù)據(jù)得出當(dāng)前攝像裝置距離水面的高度，然后將所述攝像裝置的安裝高度減去所述攝像裝置距離水面的高度，即獲得水位值。所述步驟（5）包括：a：所述水面影像2-1進(jìn)行灰度處理后，采用MATLAB函數(shù)進(jìn)行閾值分割處理以提取水面影像2-1的邊緣；b：調(diào)用MATLAB庫(kù)函數(shù)bwarea，以計(jì)算邊緣提取后的水面影像2-1的面積像素值。水質(zhì)檢測(cè)的具體方法見(jiàn)實(shí)施例1中的水質(zhì)監(jiān)測(cè)步驟。水位計(jì)算的具體方法采用MATLAB函數(shù)對(duì)所述攝像裝置拍攝的水面影像2-1進(jìn)行閾值分割處理，其步驟如下：I=imread(‘image.jpg’);%打開(kāi)待處理圖片imshow(I);%顯示該圖片Inew=im2bw(I,x/255);%根據(jù)閾值x進(jìn)行圖像二值化，劃分目標(biāo)與背景Figure;imshow(Inew);%顯示二值化后的結(jié)果通過(guò)上述步驟得到水面影像2-1的面積，例如，該水面影像2-1為白色，背景為黑色。當(dāng)然也可以根據(jù)需要設(shè)置不同的顏色，例如水面影像2-1為黑色，背景為白色。這里以水面影像2-1為白色，背景為黑色為例，為了計(jì)算出白色部分的面積，可調(diào)用MATLAB庫(kù)函數(shù)bwarea。Bwarea函數(shù)并非簡(jiǎn)單計(jì)算非0像素的數(shù)目，它還對(duì)不同像素賦予不同的權(quán)限，以補(bǔ)償由于用離散數(shù)據(jù)表示連續(xù)圖像所帶來(lái)的誤差。如一條50點(diǎn)長(zhǎng)的對(duì)角線要比50點(diǎn)長(zhǎng)的水平線長(zhǎng)，因此，bwarea函數(shù)返回的50點(diǎn)長(zhǎng)的水平線面積是50，而50點(diǎn)長(zhǎng)的對(duì)角線面積返回的是62.5。采用bwarea進(jìn)行面積計(jì)算的步驟如下：Number=bwarea(Inew)；Number計(jì)算出白色部分的像素點(diǎn)，即所述水面影像2-1的面積像素，并與存儲(chǔ)在圖像處理模塊中的第二樣本數(shù)據(jù)，即記錄水面影像2-1的各面積像素值（即像素點(diǎn)）與攝像裝置距離水面的對(duì)應(yīng)高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系列表相比較，如表2所示：距離(cm)像素點(diǎn)距離(cm)像素點(diǎn)距離(cm)像素點(diǎn)1859998253175932206681954116262813133196272049458272565734188092145541282408235177742241099292320436169632338848302222337161882434584312154942148005013966例如，若Number為54116，即54116個(gè)像素面積。則水面2與攝像裝置的間距為19cm，即攝像裝置距離水面2的高度為19cm，故54116個(gè)像素面積與19cm這個(gè)距離產(chǎn)生映射關(guān)系。所述攝像裝置距離水面的高度并不呈線性關(guān)系，而是一個(gè)由陡變緩的曲線，即水面距攝像裝置越近，相同的水位變化，水面影像變化越大。因而該水位測(cè)量方法的精度也是不恒定的，在測(cè)量范圍較小時(shí)才能保證合適的精度，故適用于水位變化不大的水域（如流動(dòng)性不大的湖泊，高度有限的蓄水池）。本發(fā)明還可以采用Canny檢測(cè)算子對(duì)于灰度分量進(jìn)行邊緣提取，以獲得水面影像2-1的各面積像素值，具體步驟參見(jiàn)發(fā)明專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)?00910232679.6，名稱(chēng)為“基于圖像視覺(jué)的水位測(cè)量系統(tǒng)和方法”。期刊《計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化》2006年06期，黃蕾、劉文波的論文“基于CNN的灰度圖像邊緣提取算法中模板參數(shù)的研究”中對(duì)灰度邊緣提取也有詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明也同樣可以采用該算法。期刊《南京航空航天大學(xué)》2006年，黃蕾的論文“基于細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像邊緣提取算法研究”中對(duì)描述了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)圖像進(jìn)行邊緣提取的方法，該方法也同樣適用于本發(fā)明。從表2中得到攝像裝置距離水面2的高度后，所述攝像裝置的安裝高度減去所述攝像裝置距離水面2的高度以獲得水位值。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3