[發明專利]一種復雜多管路系統檢測方法

有效

• 申請號: 201710332014.7
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107218928B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 李玉龍;郭翔;索濤
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G01B11/00;G06K9/60;G06T17/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種復雜多管路系統檢測方法，其特征在于，具體過程是：

步驟1，前期準備：

所述的前期準備包括粘貼標志點和放置標尺；

步驟2，對被測管路系統進行拍攝：

按不同角度環繞該管路系統進行拍照；所拍攝的每張照片中包含至少8個非編碼標志點；須使每個編碼標志點至少在8張照片中出現；標尺被整體拍到的次數在三次以上，并且至少有一幅圖像中拍攝了完整的標尺與被測量的管路系統；

步驟3，圖像識別處理和重建標志點：

使用步驟2所采集到的圖像數據，通過小波包降噪算法提取出圖像數據中的高低頻信號，將高頻噪聲信號進行剔除，即設定高頻信號能量為零；重新進行小波包還原，從而剔除了采集圖像中的高頻噪聲信號，進行圖像降噪預處理；二值化處理后，在二維圖像x,y方向求一階導數，組合為4個方向的導數；所述4個方向的導數達到最大值的點即為二維圖像邊緣點；通過輪廓檢測、橢圓匹配和橢圓參數擬合，計算所述各標志點中心在兩個攝像機圖像上的圖像坐標，基于是否存在外圍圓環區分編碼標志點和非編碼標志點，根據相機模型和共線方程，得到對應的誤差方程：

V＝AX₁+BX₂+CX₃-L (1)

其中，V為像點坐標殘差，X₁,X₂,X₃分別為內方位參數、外方位參數和物方點坐標的改正數，A,B,C分別為內方位參數、外方位參數和物方點坐標對應的偏導數矩陣，L為觀測值，即圖像點坐標；

通過多參數非線性優化，所有的攝像機內、外參數以及物體點三維坐標被不斷地被迭代計算直到達到預先設定的精度要求，當迭代收斂后，既得到標志點的重建結果和相機的內外參數；

步驟4，管路系統三維重建；

首先，基于步驟3中的二維圖像邊緣點，判斷每條邊緣是否存在對稱邊緣，基于鄰域最近邊緣原則，提取管路真實邊緣曲線，將非對稱邊緣作為干擾項進行剔除；通過對稱邊緣計算管路完整軸線，在多幅圖像中，存在射影幾何線對應關系，即每一幅圖像的每一個像素在其他圖像中存在唯一的投影直線，使用多幅圖像的投影直線交點確定像素在其他圖像中的對應位置，對應關系為：m'^TFm＝0，其中，F＝K^-1[t]RK，[t]為平移矩陣的反對稱矩陣，m'^T和m分別為兩幅圖像中的共同編碼標志點的二維圖像坐標，F為兩張圖像間的相機外參數的基礎矩陣，

將所述二維圖像坐標帶入三維重建方程：

V＝A₁X₁+A₂X₂+A₃X₃-L， (2)

式中,V為像點坐標殘差，X₁,X₂,X₃為內方位參數、外方位參數和物方點坐標的改正數，

將同一管路在不同圖像中的軸線通過公式(2)進行三維重建，獲得一根完整的管路三維軸線參數；基于管路邊緣離散點進行三維圓柱擬合，使用最小二乘法解方程：

獲得一根完整管路的三維參數；所述三維參數包括管路軸線參數及不同位置的直徑；重復上述步驟將所有管路進行重建，最終獲得完整的管路系統的三維參數；

公式中，R為圓柱半徑，(x₀,y₀,z₀)為彎管軸線上一點，(a，b，c)為彎管軸線的軸線向量；

至此完成了復雜多管路系統的檢測。

2.如權利要求1所述復雜多管路系統檢測方法，其特征在于，步驟1所述的粘貼標志點是在在待測管路系統中的附件的表面，根據被測管路系統大小以及測量要求粘貼標志點；所用標志點包括編碼標志點和非編碼標志點；并且每幅圖像中編碼標志點的總數不少于5個，相鄰的兩個圖像中包含的共同編碼標志點的數量大于3個；

所述的放置標尺是在管路系統邊緣或其它緊鄰管路系統但不遮擋的部位放置標尺，用于相機的像素尺寸與物理坐標系下的實際長度尺寸進行對應求解；所述標尺與被測管路系統的尺寸為1：1。