一種基于圖像處理技術(shù)的冰雪高度測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及冰雪高度測量裝置，具體涉及一種基于圖像處理技術(shù)的冰雪高度 測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球氣候變暖，冰川融化速度在不斷加快，冰川對氣候的影響作用也發(fā)生了 改變。對冰川進行長期無人值守測量顯得尤為重要。冰雪高度測量對于研究冰川變化和其 氣候環(huán)境特征有重要的意義。目前主要利用超聲測距法，激光測距法和電磁波測量法獲得 冰雪厚度。其中，超聲波在空氣中傳播的速度會受到溫度、氣壓、風(fēng)速等環(huán)境因素影響，同時 超聲波測距儀存在測量盲區(qū)，對入射角和反射面要求較高，導(dǎo)致超聲波測距在野外冰川環(huán) 境無法穩(wěn)定有效的工作。激光測距系統(tǒng)對光路系統(tǒng)的清潔度要求較高，不便于維護。電磁 測量精度較高，但設(shè)備體積和功耗較大，不適用于長期無人值守的冰川高度測量。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供了一種基于圖像處理技術(shù) 的冰雪高度測量裝置。
[0004] 本實用新型采取的技術(shù)方案是：一種基于圖像處理技術(shù)的冰雪高度測量裝置，包 括支架、攝像頭、標(biāo)桿、嵌入式系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源及后臺服務(wù)器；所述嵌入式系 統(tǒng)分別與攝像頭、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊通過數(shù)據(jù)線連接，電源通過導(dǎo)線分別與攝像頭、無線數(shù) 據(jù)傳輸模塊、嵌入式系統(tǒng)連接；標(biāo)桿底端固埋于冰雪地中、標(biāo)桿頂端與支架的一端固接，支 架的另一端安裝攝像頭，攝像頭拍攝標(biāo)桿及冰雪地面圖像傳輸至嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng) 計算出冰雪面實際高度后傳輸至無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與后臺服務(wù)器雙向 通信。
[0005] 進一步的，所述電源包括太陽能電池板、太陽能電池板通過充電電路與蓄電池連 接；蓄電池分別與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、攝像頭、及嵌入式系統(tǒng)通過導(dǎo)線連接供電。
[0006] 進一步的，嵌入式系統(tǒng)與后臺服務(wù)器雙向通信，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接收服務(wù)器的 控制命令傳輸至嵌入式系統(tǒng)。
[0007] 進一步的，嵌入式系統(tǒng)包括嵌入硬件系統(tǒng)，嵌入式硬件系統(tǒng)與所述攝像頭通過數(shù) 據(jù)線連接。
[0008] 本實用新型的有益效果是：本實用新型的冰雪高度測量裝置基于數(shù)字圖像處理技 術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)冰川冰雪高度的精確測量和遠程傳輸。安全可靠，省時省力，適用于對冰川進 行長期測量；電能來自于太陽能電池板，它將太陽能轉(zhuǎn)換為電能通過充電電路調(diào)理后給蓄 電池充電，蓄電池為整個裝置供電，節(jié)能環(huán)保，使用方便。采用嵌入式軟件系統(tǒng)使數(shù)字圖像 的捕獲、處理、計算快速方便。
【附圖說明】
[0009] 圖1.本實用新型冰雪高度測量裝置的信號傳遞關(guān)系圖；
[0010] 圖2.本實用新型系統(tǒng)測量工作流程圖；
[0011] 圖3.本實用新型安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012] -種基于圖像處理技術(shù)的冰雪高度測量裝置，包括攝像頭4、該攝像頭為數(shù)字攝像 頭，支架3、標(biāo)桿2、標(biāo)桿的顏色與雪地具有明顯的差異，嵌入式系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、電 源、后臺服務(wù)器；如圖1所示，電源包括太陽能電池板、太陽能電池板通過充電電路與蓄電 池連接；蓄電池分別與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、攝像頭、嵌入式系統(tǒng)通過導(dǎo)線連接，電能來自于 太陽能電池板，它將太陽能轉(zhuǎn)換為電能通過充電電路調(diào)理后給蓄電池充電，蓄電池為整個 裝置供電。嵌入式系統(tǒng)包括嵌入式硬件系統(tǒng)和嵌入式軟件系統(tǒng)，嵌入式軟、硬件系統(tǒng)是本測 量裝置的核心，嵌入式硬件系統(tǒng)分別與攝像頭、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊通過數(shù)據(jù)線連接，嵌入式 軟件系統(tǒng)負責(zé)管理設(shè)備的運行和利用圖像處理方法計算冰雪面高度。嵌入式軟件系統(tǒng)具體 包括攝像頭驅(qū)動程序，無線傳輸模塊驅(qū)動及數(shù)據(jù)發(fā)送和接收程序，數(shù)字圖像的捕獲、數(shù)字圖 像處理，去噪及雪高度測量部分；數(shù)字圖像處理包括圖像獲取、圖片濾波處理、二值化處理、 計算像素點等步驟。如圖3所示，標(biāo)桿2固埋于冰雪地1中、攝像頭4固定于支架3上，攝 像頭4光軸所在直線相對于支架3和標(biāo)桿2平面、冰雪地1平面的位置和角度固定。攝像 頭拍攝標(biāo)桿及冰雪地面圖像傳輸至嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)計算得出冰雪實際高度后通過 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊遠程傳輸至后臺服務(wù)器，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接收服務(wù)器的控制命令傳輸 至嵌入式系統(tǒng)。
[0013] 如圖3所示，標(biāo)桿2底端固埋于冰雪地1中、標(biāo)桿2頂端與支架3的一端固 接，支架3的另一端安裝攝像頭4,調(diào)整攝像頭4光軸，攝像頭4采集不同高度冰雪面與 標(biāo)桿2的圖像傳輸至嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)獲取攝像頭圖像中冰雪面與標(biāo)桿交點的 位置。記錄不同冰雪面高度時冰雪面與標(biāo)桿交點位置在圖像中的像素點坐標(biāo)，并將該 坐標(biāo)與實際冰雪面高度進行最小二乘法擬合求得像素點與實際冰雪面高度的函數(shù)關(guān)系
(本測試中藝1細37,步I;觀，，'1懸:|g|)。設(shè)備實際工作時 嵌入式系統(tǒng)利用圖像處理方法獲得冰雪面與標(biāo)桿交點，然后根據(jù)該函數(shù)關(guān)系計算得到冰雪 面實際高度。經(jīng)嵌入式系統(tǒng)計算出冰雪面的實際高度數(shù)據(jù)并通過無線模塊傳輸至后臺服務(wù) 器分析處理。嵌入式軟件系統(tǒng)調(diào)度前端各模塊的工作和進行冰雪面高度的計算。其具體工 作過程，如圖2所示，首先可以根據(jù)需要設(shè)置測量時間間隔，當(dāng)預(yù)定時間到時喚醒測量系統(tǒng) 開始工作，啟動攝像頭獲取圖像數(shù)據(jù)傳輸至嵌入式系統(tǒng)，在嵌入式系統(tǒng)中對圖像進行濾波 和分割處理，計算出冰雪面高度并將其通過無線模塊發(fā)送至后臺服務(wù)器，一輪測量結(jié)束系 統(tǒng)休眠。
【主權(quán)項】
1. 一種基于圖像處理技術(shù)的冰雪高度測量裝置，其特征在于：包括支架、攝像頭、標(biāo) 桿、嵌入式系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源及后臺服務(wù)器；所述嵌入式系統(tǒng)分別與攝像頭、無 線數(shù)據(jù)傳輸模塊通過數(shù)據(jù)線連接，電源通過導(dǎo)線分別與攝像頭、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、嵌入式 系統(tǒng)連接，標(biāo)桿底端固埋于冰雪地中、標(biāo)桿頂端與支架的一端固接，支架的另一端安裝攝像 頭，攝像頭拍攝標(biāo)桿及冰雪地面的圖像傳輸至嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)計算得出冰雪實際 高度后通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊遠程傳輸至后臺服務(wù)器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像處理技術(shù)的冰雪高度測量裝置，其特征在于： 嵌入式系統(tǒng)與后臺服務(wù)器雙向通信，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接收服務(wù)器的控制命令傳輸至嵌入 式系統(tǒng)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于圖像處理技術(shù)的冰雪高度測量裝置，其特征在 于：所述電源包括太陽能電池板、太陽能電池板通過充電電路與蓄電池連接；蓄電池分別 與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、攝像頭、及嵌入式系統(tǒng)通過導(dǎo)線連接供電。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于圖像處理技術(shù)的冰雪高度測量裝置，其特征在于： 嵌入式系統(tǒng)包括嵌入硬件系統(tǒng)，嵌入式硬件系統(tǒng)與所述攝像頭通過數(shù)據(jù)線連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于圖像處理技術(shù)的冰雪高度測量裝置，包括支架、攝像頭、標(biāo)桿、嵌入式系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源及后臺服務(wù)器；所述嵌入式系統(tǒng)分別與攝像頭、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊通過數(shù)據(jù)線連接，電源通過導(dǎo)線分別與攝像頭、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、嵌入式系統(tǒng)連接，標(biāo)桿底端固埋于冰雪地中、標(biāo)桿頂端與支架的一端固接，支架的另一端安裝攝像頭，攝像頭拍攝標(biāo)桿及冰雪地面的圖像傳輸至嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)計算得出冰雪實際高度后通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊遠程傳輸至后臺服務(wù)器。本實用新型基于數(shù)字圖像處理技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)冰川冰雪高度的精確測量和遠程傳輸，安全可靠，省時省力，適用于對冰川進行長期測量。
【IPC分類】G01B11/06
【公開號】CN204881531
【申請?zhí)枴緾N201520331056
【發(fā)明人】張曉林, 李賡, 綻琨, 劉承橋, 周昊樂
【申請人】蘭州大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年5月21日