申请/专利权人：安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院(安徽省水利工程质量检测中心站)

申请日：2023-05-10

公开（公告）日：2023-07-25

公开（公告）号：CN116222693B

主分类号：G01F23/04

分类号：G01F23/04;G06F17/12;G06T5/00;G06V20/52

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.07.25#授权;2023.06.23#实质审查的生效;2023.06.06#公开

摘要：本发明公开了一种基于水尺倒影的天然河道水位自动监测方法，涉及水文水资源技术领域，步骤如下：1）在对摄像头和水尺定高、定位，摄像头拍摄水尺完整图像，并完成畸变校正、二值化；2）实时拍摄水尺区域RGB彩色图像，经过畸变校正和二值化处理后，分别定位水尺与倒影顶端；3）配准步骤1）2）中水尺完整图像和“水尺及倒影”实时图像，依两者像素比及水尺长度推算“水尺及倒影”长度；4）依据“水‑空气”界面折射原理、正切公式等，计算水尺水面以上高度及河道实时水位。本发明可以广泛应用于单一水尺、多水尺的明渠和天然河道水位自动监测，可提升水位站数字化水平，提高水位高频次、精准监测能力，可为防洪抗旱减灾工作提供技术支撑。

主权项：1.一种基于水尺倒影的天然河道水位自动监测方法，其特征在于，包括如下步骤：1）确定摄像头和水尺特征参数，摄像头拍摄水尺完整图像，并完成畸变校正、二值化；2）实时拍摄水尺及倒影的RGB彩色图像，经过畸变校正和二值化处理后，分别定位水尺与倒影顶端；3）配准步骤1）、步骤2）水尺完整图像和“水尺及倒影”实时图像，依两者像素比及水尺完整长度推算“水尺及倒影”长度；4）依据“水-空气”界面折射原理、正切公式，计算水尺的水面以上高度及河道实时水位；步骤4中，分别依据“水-空气”界面光折射原理、三角形正切公式建立了含四参数的方程组；“水-空气”界面光折射方程： 式中，为“水-空气”界面光线折射率，sin、sin分别为投影入射角、折射角的正弦函数；其中一般取1.33、是已知参数，、均为未知数；直角三角形正切方程： 式中，h0、h1、h2分别为摄像头距离水尺顶端高度、水尺水上部分高度、水尺水下倒影高度，L为摄像头到目标水尺之间的水平距离；其中h0、L已知，h1、h2未知；直角边相等： 由此建立了含有四个未知数的三个方程，与水尺及倒影的长度h1+h2=P联立，即可求得四参数h1、h2、、α； 式中：h1为目标水尺水面以上高度、h2为投影长度、为投影的水下入射角、α为投影折射角；其中，h1，h2有如下关系：h1+h2=P，代入方程组即可求得所有四参数h1、h2、、α；以水尺顶端高程H减去其水面以上高度，即可间接推算河道实时水位Z=H-h1。

全文数据：

权利要求：

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