非接触式液位测量系统

摘要

本发明涉及传感器和测量技术领域，特别涉及一种非接触式液位测量系统，包括设置在储液罐上边的探头，探头将采集到的模拟视频信息输出至处理模块，处理模块包括图像采集卡、工控机或计算机，所述的图像采集卡将模拟视频信息转换成数字图像信息，工控机或计算机对数字图像信息进行处理提取出液位边界函数并根据该函数得出液位高度。整个液位中，液位边界的变化最小，通过采集液位的图像信息，将边界液位分布通过方程进行模拟，当探头的位置固定后，直接就能通过液位边界函数得出液位高度，即使液位存在落差，也能准确测得结果；该系统适用范围广，能够实时进行测量，不受周围环境、温度等因素影响。

主权项

一种非接触式液位测量系统，其特征在于：包括设置在储液罐上边的探头(10)，探头(10)将采集到的模拟视频信息输出至处理模块(20)，处理模块(20)包括图像采集卡(21)、计算机(22)，所述的图像采集卡(21)将模拟视频信息转换成数字图像信息，计算机(22)对数字图像信息进行处理提取出液位边界函数并根据该函数得出液位高度；所述的数字图像信息为BMP格式的图像，所述的计算机(22)每隔一段时间提取一张BMP图像作为原始图像按如下步骤进行处理：(A)原始图像进行灰度化处理得到灰度图像；(B)灰度图像进行直方图变换提高灰度图像的对比度；(C)步骤B处理后的图像按照阈值进行二值化处理，得到黑白图像；(D)黑白图像使用高通滤波器进行滤波，去除噪点；(E)找出连续边界，记录最长边界线的各点坐标；(F)取最长边界线的各点坐标进行方程拟合找出最接近的椭圆方程，或者取最长边界线的部分点坐标进行方程拟合找出最接近的抛物线方程；(G)根据椭圆方程参数或抛物线方程参数确定液位高度；所述的步骤E中，包括如下步骤：(E1)建立废弃点集合，首先将图像中颜色为黑色的点坐标存储至废弃点集合中；若某个点周围相邻的8个点中有6个或7个黑色点，那么将该点存储至废弃点集合中；建立路径点集合用于存储闭合边界线中各点坐标，路径点集合开始为空；(E2)按从下到上、从左到右的顺序依次判断每个像素点，若该点坐标不属于废弃点集合，也不属于路径点集合，则新建一条边界线L，将该点作为边界线L的起始点，同时将该点坐标存储到边界线L集合中，同时记边界线L的长度X_N＝1；所有点判断完毕后，进入步骤E10；(E3)依次判断步骤E2中的起始点的右下边、右边、右上边、上边、左上边、左边、左下边的点，若七个点均属于废弃点集合或路径点集合，则将起始点存储至废弃点集合中，同时边界线L集合清空，重复步骤E2从起始点的下一个点继续判断；否则将新的点作为边界线L的第二点坐标存储至边界线L集合中，并记录第二点位于起始点的方向，以第二点为搜寻点，进入步骤E4；(E4)依次判定搜寻点周围相邻点，若搜寻点的前一点位于搜寻点的左边，则按左下边、下边、右下边、右边、右上边、上边、左上边的顺序依次进行搜寻；若搜寻点的前一点位于搜寻点的左下边，则按下边、右下边、右边、右上边、上边、左上边、左边的顺序依次进行搜寻；若搜寻点的前一点位于搜寻点的下边，则按右下边、右边、右上边、上边、左上边、左边、左下边的顺序依次进行搜寻；若搜寻点的前一点位于搜寻点的右下边，则按右边、右上边、上边、左上边、左边、左下边、下边的顺序依次进行搜寻；若搜寻点的前一点位于搜寻点的右边，则按右上边、上边、左上边、左边、左下边、下边、右下边的顺序依次进行搜寻；若搜寻点的前一点位于搜寻点的右上边，则按上边、左上边、左边、左下边、下边、右下边、右边的顺序依次进行搜寻；若搜寻点的前一点位于搜寻点的上边，则按左上边、左边、左下边、下边、右下边、右边、右上边的顺序依次进行搜寻；若搜寻点的前一点位于搜寻点的左上边，则按左边、左下边、下边、右下边、右边、右上边、上边的顺序依次进行搜寻；(E5)若七个点均属于废弃点集合或路径点集合，则将该搜寻点视为边界线L的断点，将该搜寻点坐标从边界线L集合中移除，并将该搜寻点坐标存储至废弃点集合中，进入步骤E6；否则，进入步骤E7；(E6)若搜寻点的前一个点是边界线L的起始点，那么舍弃边界线L，重复步骤E2从起始点的下一个点继续判断；否则，对搜寻点的前一个点周围未判定的点按步骤E4继续判定；(E7)判断新的点是否属于边界线L集合中，若是，则进入步骤E8；若不是，将新的点作存储到边界线L集合中，边界线L的长度X_N加1，记录新的点与搜寻点的位置关系，将新的点作为搜寻点重复步骤E4、步骤E5；(E8)判定新的点是否是边界线L的起始点，若是，则边界线L搜寻结束，得到一条新的边界线；若不是，此时边界线L的点集合为{P₀,P₁,…，P_M‑1,P_M,P_M+1,P_M+2,…,P_M+N}，新的点为P_M，则将{P_M,P_M+1,…,P_M+N}作为一条新的边界线，同时将点P_M,P_M+1,…,P_M+N的坐标从边界线L中移除，将边界线L的长度X_N减去移除的坐标点数，然后对点P_M‑1周围未判定的点按步骤E4继续判定；(E9)每得到一条新的边界线，将位于该边界线之内的所有点存储至废弃点集合中；同时将该新的边界线长度X与常数检测判定值X_L相比较，若X＜X_L，将新的边界线舍弃，新的边界线中所有点存储至废弃点集合中，若X≥X_L，将新的边界线保存；(E10)比较存储的所有边界线的长度，输出最长边界线中各点坐标。