[發(fā)明專(zhuān)利]排水管道內(nèi)壁全景圖像的缺陷檢測(cè)方法和圖像采集機(jī)器人

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210378183.5
• 申請(qǐng)日: 2022-04-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114742797A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左劍惡;于中漢;陶浩翔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/73;G06T7/80
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

1.一種排水管道內(nèi)壁全景圖像的缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取由管道內(nèi)壁圖像采集機(jī)器人采集的排水管道內(nèi)的采集圖像；

利用預(yù)設(shè)的管道內(nèi)壁全景圖像展開(kāi)算法對(duì)所述采集圖像進(jìn)行展開(kāi)，得到所述排水管道的管道全景展開(kāi)圖像；

從所述管道全景展開(kāi)圖像中提取缺陷特征，識(shí)別所述排水管道的實(shí)際缺陷位置，并生成管道缺陷結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取由管道內(nèi)壁圖像采集機(jī)器人采集的排水管道內(nèi)的采集圖像之前，還包括：

利用所述管道內(nèi)壁圖像采集機(jī)器人采集圖像時(shí)的姿態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)所述采集圖像進(jìn)行校準(zhǔn)，糾正所述采集圖像的偏移。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用預(yù)設(shè)的管道內(nèi)壁全景圖像展開(kāi)算法對(duì)所述采集圖像進(jìn)行展開(kāi)，得到所述排水管道的管道全景展開(kāi)圖像，包括：

識(shí)別所述采集圖像的圓心，得到所述采集圖像的消失點(diǎn)；

計(jì)算所述消失點(diǎn)在采集圖像矩陣中的坐標(biāo)，以所述消失點(diǎn)的坐標(biāo)為圓心，預(yù)設(shè)像素長(zhǎng)度為半徑對(duì)所述采集圖像進(jìn)行環(huán)切，得到所述采集圖像的圖像有效區(qū)域；

根據(jù)預(yù)設(shè)的展開(kāi)圖像矩陣中各像素點(diǎn)位置與所述采集圖像矩陣中各像素點(diǎn)位置的映射關(guān)系，對(duì)所述采集圖像的圖像有效區(qū)域內(nèi)的各像素進(jìn)行映射，得到所述管道全景展開(kāi)圖像。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)設(shè)的展開(kāi)圖像矩陣中各像素點(diǎn)位置與所述采集圖像矩陣中各像素點(diǎn)位置的映射關(guān)系，對(duì)所述采集圖像的圖像有效區(qū)域內(nèi)的各像素進(jìn)行映射之前，還包括：

建立所述采集圖像矩陣和所述展開(kāi)圖像矩陣；

生成所述采集圖像的像素點(diǎn)在所述采集圖像矩陣和極坐標(biāo)系下的第一對(duì)應(yīng)關(guān)系；

生成所述展開(kāi)圖像的像素點(diǎn)在所述展開(kāi)圖像矩陣和極坐標(biāo)系下的第二對(duì)應(yīng)關(guān)系；

基于所述第一對(duì)應(yīng)關(guān)系和所述第二對(duì)應(yīng)關(guān)系建立所述展開(kāi)圖像矩陣中各像素點(diǎn)位置與所述采集圖像矩陣中各像素點(diǎn)位置的映射關(guān)系。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從所述管道全景展開(kāi)圖像中提取缺陷特征之前，還包括：

利用預(yù)設(shè)的成像模型和最鄰近插值法對(duì)所述管道全景展開(kāi)圖像沿豎直方向進(jìn)行拉伸處理，去除所述管道全景展開(kāi)圖像的徑向畸變；

提取所述管道全景展開(kāi)圖像中的特征點(diǎn)或特征線段進(jìn)行位置標(biāo)定，利用標(biāo)定的所述特征點(diǎn)或特征線段的位置和理想圖像中計(jì)算的位置對(duì)畸變函數(shù)進(jìn)行擬合，利用所述畸變函數(shù)建立所述管道全景展開(kāi)圖像與所述理想圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的第三對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用所述第三對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)所述管道全景展開(kāi)圖像進(jìn)行校準(zhǔn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，從所述管道全景展開(kāi)圖像中提取缺陷特征之前，還包括：

計(jì)算相鄰兩張管道全景展開(kāi)圖像間的位置距離，將所述位置距離轉(zhuǎn)換為步長(zhǎng)，根據(jù)所述步長(zhǎng)對(duì)所述管道全景展開(kāi)圖像進(jìn)行拼接。

7.一種管道內(nèi)壁圖像采集機(jī)器人，其特征在于，包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)采集指令采集排水管道內(nèi)的采集圖像；

動(dòng)力模塊，用于根據(jù)所述機(jī)器人的移動(dòng)路線驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人移動(dòng)；

供電模塊，用于為所述機(jī)器人提供電能；

控制模塊，用于生成所述機(jī)器人的移動(dòng)路線，生成所述數(shù)據(jù)采集指令以及利用預(yù)設(shè)的管道內(nèi)壁全景圖像展開(kāi)算法對(duì)所述采集圖像進(jìn)行展開(kāi)，得到所述排水管道的管道全景展開(kāi)圖像，從所述管道全景展開(kāi)圖像中提取缺陷特征，識(shí)別所述排水管道的實(shí)際缺陷位置，并生成管道缺陷結(jié)果。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器人，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：

廣角攝像頭，用于采集所述排水管道內(nèi)的采集圖像；

姿態(tài)傳感器，用于記錄所述管道內(nèi)壁圖像采集機(jī)器人采集圖像時(shí)的姿態(tài)數(shù)據(jù)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器人，其特征在于，所述控制模塊，進(jìn)一步用于，利用所述姿態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)所述采集圖像進(jìn)行校準(zhǔn)，糾正所述采集圖像的偏移。