基于图像处理的水位信息自动提取技术.pdf

第 1期 水 利 信 ·息 化 N0．1 2016年 2月 舫 ferResourcesInformatization Feb．．2016 基于图像处理的水位信息 自动提取技术 陈 翠 5 刘正伟 ，陈晓生 ，骆曼娜 ，牛智星 5 阮 聪 (1．江苏南水科技有限公司，江苏 南京 210012； 2．云南省水文水资源局昆明分局，云南 昆明 650000； 3．江西省鄱阳湖水文局，江西 九江 332800； 4．水利部南京水利水文 自动化研究所，江苏 南京 210012； 5．水利部水文水资源监控工程技术研究中心，江苏 南京 210012) 摘 要：为满足水尺量测水位 自动化和实时性的需求，提出通过图像处理技术实现对水尺图像 自动提取水位信 息的技术方法。首先通过对水尺 图像进行图像增强、二值化、边缘检测和去除噪声等处理定位出水尺；然后根 据水尺上字符的特征实现字符分割，采用模板匹配法实现字符识别，并运用最长等差数列法对识别结果进行优 化校正；最后根据识别结果，分不同情况计算出水尺读数。实验结果表明，该方法识别信息的正确性和精确性 较高，可满足实际应用需求。 关键词：图像处理；字符识别；水尺图像；水位信息；matlab；自动提取 中图分类号：P331；TV39 文献标识码：A 文章编号：1674—9405(2016)01—0048—08 0 引言 背景信息，去除噪声等无用信息，从而突出水尺信 息，提高水尺识别和水位计算的准确度和可靠性。 通过安装水尺进行水位量测 ，具有读数稳 ， 1．1 图像灰度化和增强 抗干扰，费用低，寿命长等优点，因而得到广泛应 从监测点采集到的原始 图像是 RGB真彩色图 用 。但这种方法需要人工读数，受环境和人为因素 像，如图1所示。在水尺图像中，字符的颜色没有特 的影响较大 ，在环境恶劣的情况下，观测不便，水 殊的含义，因此灰度图像可满足水尺识别的需求，且 位监测实时性和观测人员的人身安全得不到保证。 灰度图像的颜色空间是一维的，进行图像处理和计算 随着数字化 、网络化的 日益发展，应用计算机 可以占用较少的系统资源，提高执行速度。 和 图像处理技术 自动化、智能化地识别图像成为可 对图 1灰度化 【】处理生成的灰度 图如 图 2所 能。经过研究，将数字图像处理技术应用于水尺图 示 。为了将水尺与背景更准确地分离开来，需要增 像上水位 自动提取中，并采用 matlab7．0作为开发工 强水尺与背景的对比度 。首先采用形态学方法 ：【】中 具，对拍摄的水尺图像进行图像处理和水位计算。 的开操作进行背景图像提取，然后从原始图像 中减 去背景图像，从而实现水尺 图像增强的效果。该方 1 水尺图像的预处理 法的关键步骤是开操作中结构元素的选取，结构元 素的选取直接影响图像处理的结果。尺寸过小会将 通过 CCD摄像机或数码相机采集到的水尺图像 图像中水尺上的字符结构破坏，如图3a所示；尺寸 主要包括水尺及复杂的背景信息。由于在光照、天 过大提取 的背景信息不全面，使得水尺与背景对比 气等因素影响下可能导致 图像质量降低，因此需要 度不明显