1. 研究目的与意义
背景：液位检测涉及到科研、生活和工业生产的各个领城。根据使用环境和性能要求不同各种液位测装具有不同的特性，有些应用场合对液位测方法和装i的测量精度有很高的要求，有些场合则要求具有一定的恶劣环境下持续工作的能力，例如要考虑温度、腐蚀性压力、导电性，是否存在起泡、聚合、气化、粘稠等现象，以及液面扰动、密度与密度变化、清洁及胜污程度等因素。此外还须具备线性化或数字化输出，对可靠性、安全性和强度都要求很高，往往要求在液位传感系统中具有报警和自诊断的能力。
目前国内外在液位监测方面采用的技术和产品有很多,按其采用的测量技术及使用方法分类传统的液位传感器已多达十余种。近年来国内外有很多科研单位还在研发更新的液位监测技术。归纳起来主要有以下几种:差压式液位测量、浮体式液位测量、声波液位测量”、电容式液位测量、核辐射式液位测量、直流电极式液位测量、光纤液位测量、感应式数字水位测量。
其中压差式液位测量仪表适用于液面边界测量和位式测量,能广泛用于难以处理的工艺液体的液面边界测量:浮体式液位测量装置仅适用于清洁液体液位的连续测量与位式测量，不宜在粘性的、脏污的以及冻结的液体中使用;声波液位测量装置适用于普通液位仪表难于测量的高粘性液体、有毒性液体、腐蚀性液体等液面的位式测量与连续测量，也可用于液一液 分界面、固一液 分界面的位式测量与连续测量，但声波式液位测量装置必须用于能充分反射声波且传播声波的对象，因而不宜用于含气泡和含固体颗粒的液体中，不能用于真空对象:电容式液位测量装置适用于沉淀性液体、腐蚀性液体以及其它化工工艺液体液面的连续测量和位式测量，用于连续测量的电容液面计宜采用水平安装型，用于位式测量的电容液面计宜采用垂直安装型，电容式液位测量装不能用于测易粘附的液体;核辐射式液位测量装适用于高压、高温、强腐蚀、易爆、高粘性、有毒性液体液面的非接触式位式测量与连续测量，但只有在其它液位测装不能满足测量要求时方可使用:直流电极式液位测量装置仅适用于导电液体的液位测量，主要用于水位的控制和报警，目前大多用于水利、水文监测中，也可用于导电液体与非导电液体的界面位式测量;光纤液位测量装置般具有重量轻、体积小、安装方便、无动作部件等优点，可适用于任何液体液位高度的检测与控制，特别适用于易燃、易爍、腐蚀性液体的检测，检测精度高，在静态下检测精度可达1mm:感应式数字水位测量仪表可用于柒道、河流水库、高位水池、水塔、
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容：研究基于图像处理的液位自动检测技术，在自动水位检测中的应用，论述水位图像处理的各个模块包括图像分割、边缘检测、匹配识别、粗定位、精确定位等多种技术。首先，本文在参阅大量水位检测算法的基础上，分析本项目所要处理水位计图像的特点，找到适合的水位检测最优方法。其次，提出基于数字图像处理的水位自动检测技术，研究视频文件结构并编程实现AVI编解码，对CCD采集视频进行帧提取、图像分割提取有用的图像区域，接着利用带方向的边缘检测技术定位液面，并利用模板匹配技术粗定位页面高度，最后采用曲面拟合的方法精确定位毫米刻度线从而提高最终的液位测量精度。最后，介绍软件系统运行情况，并给出较为详实的实验结果，进行试验结果分析。
预期目标：用实验结果来证实本文设计的液位检测方案可行，检测精度和速度能满足要求，实现一种利用图像处理技术精确读取水位计中液面高度的新方法。
3. 研究的方法与步骤
研究方法：用前端采集设备来获取图像数据，ccd摄像头移动到液面位置再采用图像处理法精确测量液面位置。两种方法结合使用，相互验证其正确性，对图像数据进行特征提取、过滤处理，加快测量过程，编写相应的软件处理ccd摄像头采集到的液位计图像，检测出液位精确位置并输出液位值。
步骤：1、考虑到液位检测系统需要长时间的稳定工作，选用led灯来作为光源，led光源具有使用寿命长，发热低的特点，虽然价格较高，但综合计算长期维护成本，则具有很大的优势。
2、使用的摄像机是高灵敏度、高分辨率的逐行扫描摄像机，这样在led光源的配合下，能拍摄到清晰稳定的图像。因此采用固定位置ccd摄像获取容器的背景及液位图像，由图像处理模板首先对图像进行预处理获取液位信息。
4. 参考文献
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陈祥光,姜波,原油储罐液位检测技术的应用研究,仪表技术与传感器, 2001, 40- 42
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李丽宏，谢克明，液位自动检测的现状与发展，太原理工大学学报，2001， 32(4):417~420
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龚声蓉，刘纯平，王强，数字图像处理与分析，清华大学出版社，2006, 46-208
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2022/3/5～2022/3/11 查阅资料，分析实施方案；
2022/3/12～2022/3/31 完成算法原型理论分析；
2022/4/1～2022/4/30 完成图像预处理算法及试剂瓶测试数据库构建；
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