水尺图像分析检测一体化程序开发及应用研究

沈益骏 王琦 武华伟

(舟山检验检疫局,浙江舟山 316000)

水尺图像分析检测一体化程序开发及应用研究

沈益骏 王琦 武华伟

(舟山检验检疫局,浙江舟山 316000)

为解决传统水尺计重作业中存在的效率低,精度差等问题,本文提出了通过在港区现场摄像方式获取水尺图像,然后将电子数据传输给软件并由其对图像进行分析处理,得出最后精确的吃水数值。即用“机”眼代替人眼观测六面吃水,用程序处理代替人为判断得到吃水值,以达到船舶吃水值观测一体化、精确化、快速化的目的。

水尺计重 一体化 图像处理

1 引言

近些年来，随着沿海城市海岸线资源不断开发以及国内资源性大宗散货对外依存度不断上升，散货进口量急剧上升，水尺计重作为大宗散货数重量计重的一种计量方式，其作用日渐凸显。然而水尺计重中影响计量准确性的最关键性因素无疑是船舶六面吃水数值的读取，传统观看水线，往往是通过租用工作艇或是小船，使其靠近船舶外档水线，再进行读数。这种方法不仅时效性差，费用高，而且工作人员人身安全很难得到保证。由此可见在水尺鉴定中，采取一种方便快捷、迅速有效的水尺读数方法，继而建立标准化、程式化的计量方式，提高水尺读数的精确性，对提高港口的利用率，口岸鉴定科学管理水平，维护国际贸易公平、公正意义重大。

2 一体化程序整体方案

船舶水尺计重一体化程序方案设计如下：工作人员于作业现场先由摄像头摄录船舶吃水图像，然后把获取的图像数据自动导入水尺图像分析软件，由该软件分析处理得出船舶吃水的数值，整个作业过程形成一体化程序，使计量作业更省时更顺畅，提高散货船进出港效率，进而有效利用码头资源。长此以往，将体现出可观的经济效应(如图1)。

该方案顺利实现将大大推进国际贸易的公正、公平，降低计量工作的不确定性。再者，由于观测时的实时图像数据都会自动储存，即使发生法律诉讼和纠纷，也有可追溯的证据。进而进一步规范了检验检疫部门的鉴定工作。

3 水尺图像分析软件的开发

水尺图像分析软件的开发是该方案的重点和难点。水尺标记光线明暗、风力大小、船帮颜色深浅、吃水刻度着色新旧、海水清浊等因素都将直接影响该软件能否快速、准确的给出数值(如图2)。

3.1 技术方案

总体技术方案如下：(1)采用二值图像处理技术处理图像，对图像进行二值化；(2)根据需要进行图片滤波，排除干扰颜色；(3)通过软件技术识别图。

具体实现方案：(1)确定Y轴水线位置；通过软件识别图像时首先识别水线位置，为了能够加快图像识别速度，软件从图片中均匀截取5个矩形区域，每个区域宽度为20，高度为图片高度，然后采用图像反色，二值化进行处理，记录各个颜色带(连续的白色区域或黑色区域称作颜色带，其高度是两种不同颜色的分界线，高度越高说明该颜色所占图片比例越大，因此更有可能是水位的分界线)，最后找出最大的颜色带高度，记录此时的颜色带Y轴位置，当5个区域的水线位置都找出后，去除最大值、最小值排除干扰，其余值求平均值即可确定水线的Y轴位置；(2)确定数字的X轴起始位置以及X轴结束位置；当确定Y轴位置时，从图片中截取一个矩形宽度为图片宽度，高度为Y轴位置开始向上600个像素的高度，然后进行图片的反色、二值处理、滤波，最后遍历该矩形行，记录各行黑色区域的起始、结束位置，最后求所有黑色区域的相交区域，即所有黑色区域起始位置的最大值(剔除最大值、最小值)，以及所有黑色区域的结束位置的最小值(剔除最大值、最小值)，即可确定数字的中心位置X，然后在两边同时扩展100个宽度，即可框定一个数字区域；(3)确定数字区域后，通过遍历该区域的行来确定数字的形体特征，从而获取数字对应的值

图1

图2

3.2 技术原理

二值图像(BinaryImage)是指整幅图像画面内仅黑(灰度值为0)白(灰度值为1)二值的图像，如文字图像、进行掌纹识别的掌纹图像，二值化后的图像能够用几何学中的概念进行分析和特征描述.因此，在某些情况下如对掌纹或其他人体特征进行分割或识别的时候，就设法使灰度图像变成二值图像再进行处理(称为灰度图像的二值化)。二值图像处理目前已成为图像处理中的一个独立的重要分支而获得广泛的应用。因此我们的系统中必然加入二值化图像的功能。 具体实现时，图像二值化可根据有标尺值(用户可操控)确定的阈值，将大于阈值的像素置为白色，反之为黑色(这种方法称为阈值处理也有人称之为窗口操作)。

确定t的方法叫做阈值选择

4 结语

水尺图像分析检测一体化程序是集摄像、信号传输、图像处理、数据输出于一体，成功实现了“机眼”到“人眼”角色转变，采用“机眼”方法，将大大改善水尺计重限制于恶劣天气的局限性。同时它将获取船舶六面水尺变得简单、快捷。通过计算机软件对水尺图像进行精细色域处理和水线拟合计算，得到比目测值更准确更科学的吃水值。通过改进软件算法，对各种环境下拍摄的图像自动调节计算参数，使之在大多数环境下都能应用。软件与硬件设计相结合，使整个设备便携、易用，无须借助拖轮作业，计量人员单人便能完成所有工作。

[1]晶辰工作室.最流行图像格式实用参考手册[M].北京：电子工业出版社,1998.11-24.

[2]刘传憬,黄煜.多格式图像程序设计入门[M].北京：人民邮电出版社,1995.118-146.

[3]陈晓明.实用图像分析与处理技术[M].北京：电子工业出版社.

[4]田村秀行,坂田俊,赫荣威等.计算机图像处理技术[M].北京：北京师范大学出版社,1986.10-26.