[發(fā)明專利]無人機(jī)油氣管線影像自動對比分析方法、系統(tǒng)及軟件存儲器

有效

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• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107818303B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 衛(wèi)東;尚洪猛;祝夢花;姚本全;王知音
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化石油工程地球物理有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T5/00;G06T7/11;G06T7/32;G06T7/66;G06T7/90
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發(fā)明公開了一種無人機(jī)油氣管線影像自動對比分析方法、系統(tǒng)及軟件存儲器，該方法包括：S1、獲取無人機(jī)拍攝的油氣管線沿途的多時相圖像，根據(jù)地理坐標(biāo)裁剪前后時相圖像的重疊區(qū)；S2、對待配準(zhǔn)圖像和參考圖像進(jìn)行亮度均衡處理；S3、將待配準(zhǔn)圖像分割成格網(wǎng)，根據(jù)差異熵進(jìn)行格網(wǎng)的配準(zhǔn)；S4、對格網(wǎng)配準(zhǔn)的結(jié)果進(jìn)行差異增強(qiáng)；S5、對比值結(jié)果影像進(jìn)行飽和度閾值分割；S6、對灰度化圖像進(jìn)行二值化分割；S7、對去噪后的二值化圖像矢量化，計算差異多邊形的重心坐標(biāo)；根據(jù)差異中心坐標(biāo)在圖像中定位并進(jìn)行人工二次篩查，判斷該位置是否發(fā)生油氣管線損壞。本發(fā)明能有效規(guī)避誤檢，利用差異聚簇歸并方法來規(guī)避細(xì)碎差異，能大幅度提高工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機(jī)航空影像數(shù)據(jù)處理與分析領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機(jī)油氣管線影像自動對比分析方法、系統(tǒng)及軟件存儲器。

背景技術(shù)

國內(nèi)無人機(jī)技術(shù)多用于電力巡線系統(tǒng)。傳統(tǒng)的石油管線巡檢工作主要是采用人工巡線，具有勞動強(qiáng)度大、效率低、作業(yè)周期長、應(yīng)急能力較低等缺點(diǎn)，特別是在地形復(fù)雜的山區(qū)困難地段往往無法及時完成監(jiān)測任務(wù)，且人工巡線歷史資料利用價值不高。而利用新興無人機(jī)等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行巡線具有及時響應(yīng)、效率高、無需人工穿越困難地區(qū)，并且數(shù)據(jù)客觀易于監(jiān)管，可以重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。在天然氣與石油領(lǐng)域，無人機(jī)技術(shù)尚在起步階段。當(dāng)前，無人機(jī)巡線系統(tǒng)配備了GPS和慣性傳感器，具備自主導(dǎo)航功能，可以自動將采集的信息遠(yuǎn)程傳輸?shù)降孛嬲?，再由地面站的相關(guān)工作人員進(jìn)行分析處理。對于獲取的影像，最初都是人工解譯，然而，人工解譯依賴于解譯員對圖像的定性分析，解譯結(jié)果與解譯員的先驗(yàn)知識有很大的關(guān)系。近年來，為了解決上述問題，利用計算機(jī)進(jìn)行圖像識別的多種方法被提出，但是，傳統(tǒng)的計算機(jī)圖像差異識別方法對于油氣管線巡檢數(shù)據(jù)存在一定的不適用性。

傳統(tǒng)圖像差異識別方法通常有如下三種：

1.基于簡單代數(shù)運(yùn)算的變化檢測

簡單代數(shù)運(yùn)算法進(jìn)行變化檢測，簡單描述，即是兩期影像的像素顏色進(jìn)行對應(yīng)相比(相差、相除、方向梯度、邊緣擬合等等)，針對相比的結(jié)果，設(shè)定固有的閾值，弱化小的差異，增強(qiáng)大的差異，從而得出變化區(qū)域。

這種簡單代數(shù)運(yùn)算的方法在很多領(lǐng)域具有速度快、算法簡單且穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但是對于航空影像來說，它要求配準(zhǔn)嚴(yán)格，目標(biāo)區(qū)域本底圖案簡單等前提條件。

圖像前期配準(zhǔn)的依賴于航空拍攝器材本身的穩(wěn)定性(溫度、濕度、定位)、目標(biāo)區(qū)域的高程數(shù)據(jù)精細(xì)程度，具備一定的難度。

目標(biāo)區(qū)域本底圖案簡單，則依賴于目標(biāo)區(qū)域的位置，對于戈壁灘等地域比較有利，但是對于植被茂盛的叢林區(qū)域，或經(jīng)過雨水淋刷過的裸露地表的工地，則通常會得出相當(dāng)大的差異，誤檢率會直線上升。

2.基于圖像變換的變化檢測

這種方法是基于圖像多波段之間的強(qiáng)調(diào)方向，濾除無關(guān)要素(比如植被)，然后對感興趣的目標(biāo)要素進(jìn)行比較。

這種方式不具備通用性，且照樣要求圖像前期配準(zhǔn)。

3.基于特征描述的變化檢測

這種方法先對待比較的影像進(jìn)行輪廓提取，對輪廓進(jìn)行比較。

這種方式的優(yōu)點(diǎn)就是基本不受光線的影響，缺點(diǎn)依然很多，比如依然要求前期配準(zhǔn)圖像，對于叢林的變化依然無可適從。

綜上所述，傳統(tǒng)圖像差異識別方法的弊端有如下幾種：

1.為降低誤檢率，對待比較的圖像，要求高精確的配準(zhǔn)

2.對光照條件的一致性要求很高

3.對植被茂盛的叢林、裸露地表的工地等，傳統(tǒng)方法并不容易規(guī)避誤檢，而實(shí)際工程應(yīng)用的情況是，待比較圖像的這些問題是固有存在的，且解決它們需要付出很大的人工代價，代價之高，將徹底碾壓圖像自動對比所帶來的效率提升，并不能滿足相關(guān)需求。