一种基于水利监测环境的图像优化方法、装置及电子设备与流程

1.本发明涉及水利监控技术领域，尤其是涉及一种基于水利监测环境的图像优化方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.水利工程，在防洪、除涝、灌溉、发电等方面起着重要的作用。在水利堤防工程、护岸工程、围垦工程、港口工程、风暴潮灾害防治、海洋资源开发利用等方面的科学研究中，通常不能用理论的方法得到精确解，需要应用模型试验来模拟波浪、研究波浪对结构物的作用，并进行对水位和水速的测量和分析。
3.但这些水利工程相应的影像信息记录极其缺乏，工程全貌状态、四季环境特点、已建和在建的诸多工程均没有进行信息记录。随着流域环境、管理方式的变化，水利工程的查阅特点与状态均发生了变化，尤其是其查阅初期的信息更加难以获取。
4.现有技术中，也有一些简单的用于水利行业中的基于摄像头图像的分析装置，但大多结构简单，功能落后，分析精度差，已经难以满足越来越高的水利场景分析需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于水利监测环境的图像优化方法、装置及电子设备，缓解了现有技术中存在的水利分析方法的准确性低的技术问题。
6.第一方面，本发明提供的一种基于水利监测环境的图像优化方法，包括：
7.获取水面图像信息；
8.确定水面所处场景；
9.若为水尺监控场景，则分析水尺的对比度和颜色浓度，并根据分析结果调整对比度和饱和度以获取水尺数据；
10.若为水流速监控场景，则通过环境亮暗分布分析水流速。
11.进一步的，所述分析水尺的对比度和颜色浓度，并根据分析结果调整对比度和饱和度以获取水尺数据的步骤，还包括：
12.通过图像算法获取水尺位置；
13.根据水尺区域亮度分布绘制直方图，并判断水尺分布区域的暗区面积与水尺面积占比是否超出预设比例；
14.若是，则判定水尺存在污渍。
15.进一步的，所述判定水尺存在污渍的步骤之后，还包括：
16.开启红外模式并提升对比度，返回所述获取水面图像信息的步骤。
17.进一步的，所述判断水尺分布区域的暗区面积与水尺面积占比是否超出预设比例之后，还包括：
18.若直方图分布有两个亮度区间，则判定水面清澈，计算两个亮度区间的饱和度差异，
19.若两个亮度区间的饱和度差异小于预设饱和度差异，则判定水面存在颜色反射，提升图像饱和度以获取水尺数据。
20.进一步的，所述图像饱和度计算算式为：
21.s＝(cmax-cmin)/(cmax+cmin)
22.其中，s为图像饱和度、cmax为亮度区间中rgb数值的最大值，cmin为亮度区间中rgb数值的最小值。
23.进一步的，所述通过环境亮暗分布分析水流速的步骤，包括：
24.根据水流速场景区域亮度分布绘制直方图，通过亮度差异确认水面亮度区间；
25.根据各亮度区间判定出水面反光区间、波光反光区间、漂浮物反光区间。
26.进一步的，所述根据各亮度区间判定出水面反光区间、波光反光区间、漂浮物反光区间的步骤之后，还包括：
27.调整水面反光区间的亮度为0；
28.调整漂浮物反光区间的亮度最大值为255。
29.第二方面，本发明还提供一种基于水利监测环境的图像优化装置，包括：
30.图像获取模块：用于获取水面图像信息；
31.图像算法模块：用于区分水面所处场景；
32.图像优化模块：用于针对若为水尺监控场景，则通过分析水尺的对比度和颜色浓度，并根据分析结果调整对比度和饱和度以获取水尺数据；若为水流速监控场景，则通过环境亮暗分布分析水流速。
33.第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
34.第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行所述方法。
35.本发明提供的一种基于水利监测环境的图像优化方法、装置及电子设备，通过水机监控下，分析水尺的对比度和颜色浓度，将对比度和饱和度进行调整以获取水尺数据，通过环境亮度分布，分析水流速，由于水尺会反光，造成无法区分水面位置，本方法能够自动识别水面反光场景效果的优化；针对这些特殊场景，自动进行图像效果的优化，保证对于这种特殊场景的正常视频监控以及提升水利分析方法的准确性，从而将数据及时更新，提高水利工程影像数据的应用价值，进而提高水利工程管理的效率。
36.相应地，本发明实施例提供的电子设备及计算机可读存储介质，也同样具有上述技术效果。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本发明实施例提供的一种基于水利监测环境的图像优化方法的流程图；
39.图2为本发明实施例提供的一种基于水利监测环境的图像优化装置的结构框图；
40.图3为本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.本发明实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
43.如图1所示，一种基于水利监测环境的图像优化方法，包括：
44.s1：获取水面图像信息。
45.s2：确定水面所处场景。
46.s3-1：若为水尺监控场景，则分析水尺的对比度和颜色浓度，并根据分析结果调整对比度和饱和度以获取水尺数据。
47.s3-2：若为水流速监控场景，则通过环境亮暗分布分析水流速。
48.本发明提供的一种基于水利监测环境的图像优化方法、装置及电子设备，通过水机监控下，分析水尺的对比度和颜色浓度，将对比度和饱和度进行调整以获取水尺数据，通过环境亮度分布，分析水流速。由于水尺会反光，造成无法区分水面位置，本方法能够自动识别水面反光场景效果的优化；针对这些特殊场景，自动进行图像效果的优化，保证对于这种特殊场景的正常视频监控以及提升水利分析方法的准确性，从而将数据及时更新，提高水利工程影像数据的应用价值，进而提高水利工程管理的效率。
49.如图1至图2所示，在一种基于水利监测环境的图像优化方法的实施方式中，具体包括以下步骤：
50.实施例1：
51.s1具体包括：通过图像获取模块获取水面的图像信息。
52.s2具体包括：人工确认水面所处环境为水尺监控场景或水流速监控场景。
53.本实施例中确认本次获取的图像a为水尺监控场景。
54.s3-1具体包括：通过图像算法获取图像a中水尺位置。
55.根据图像a中的水尺区域亮度分布绘制直方图，并计算水尺分布区域的暗区面积与水尺面积的占比为1:3，预设比例为30％，水尺分布区域的暗区面积与水尺面积占比超出预设比例。说明水尺存在污渍，可能存在铁锈或水藻。
56.开启红外模式，返回步骤s1重新获取图像b，并提升图像b的对比度。
57.若直方图分布有两个亮度区间，则判定水面清澈，计算两个亮度区间的饱和度差异值。
58.根据图像饱和度计算算式s＝(cmax-cmin)/(cmax+cmin)，计算图像b的两个亮度
区间的饱和度差异值为0.004。
59.两个亮度区间的饱和度差异小于预设饱和度差异0.01，则判定水面存在颜色反射，提升图像饱和度以获取水尺数据。
60.具体的，若两个亮度区间的饱和度差异大于预设饱和度差异0.01，则判定水面未存在颜色反射，可直接读取水尺数据。
61.实施例2：
62.s1具体包括：通过图像获取模块获取水面的图像信息。
63.s2具体包括：人工输入相应指令，确认水面所处环境为水尺监控场景或水流速监控场景。
64.本实施例中确认本次获取的图像c为水流速监控场景。
65.s3-2具体包括：根据水流速场景区域亮度分布绘制直方图，通过亮度差异确认水面亮度区间。
66.亮度值0至58为水面反光区间。
67.亮度值59至159为波光反光区间，。
68.亮度值160至255为漂浮物反光区间。
69.根据亮度的分布情况，调整不同灰阶与亮度的关系曲线，即调整水面反光区间亮度趋近于0，调整漂浮物反光区间趋近于最大值255，水面波光反光的亮度介于两者之间，更接近水面的亮度。即对水流速进行监控。
70.本发明实施例具有以下技术效果：
71.1.本发明中当水尺分布区域的暗区超过水尺面积的30％，说明水尺不干净，存在铁锈或水藻。可以开启红外模式，并提升对比度，优化对于此场景的图像效果。
72.2.本发明通过对饱和度差异的比较，能够确定水面存在的颜色反射，，可以提升图像饱和度优化整体的水尺效果。
73.3.本发明能够解决白天自然光强烈时导致反光严重无法识别水流时，自动进行效果优化，保证了对于这种特殊场景的正常视频监控以及提升水利分析算法的准确性。
74.4.本发明通过确认最亮区是漂浮物的反光亮度，中间亮度是波光反光的亮度，并通过这些亮度差异，确认水面的亮度区间、波光反光的亮度区间和漂浮物的亮度区间，并调整不同灰阶与亮度的关系曲线，水面波光反光的亮度介于两者之间，更接近水面的亮度。通过此方法增强水面和漂浮物之间的对比度，提升算法的检测效率。
75.本发明实施例提供的一种电子设备，如图3所示，电子设备800包括存储器801、处理器802，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例提供的方法的步骤。
76.如图3所示，电子设备还包括：总线803和通信接口804，处理器802、通信接口804和存储器801通过总线803连接；处理器802用于执行存储器801中存储的可执行模块，例如计算机程序。
77.其中，存储器801可能包含高速随机存取存储器(random access memory，简称ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口804(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
78.总线803可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
79.其中，存储器801用于存储程序，所述处理器802在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明任一实施例揭示的过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器802中，或者由处理器802实现。
80.处理器802可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器802中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器802可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器801，处理器802读取存储器801中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
81.对应于上述方法，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行上述方法的步骤。
82.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，简称rom)、随机存取存储器(random access memory，简称ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
83.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。