本发明专利技术公开了一种基于图像处理的石油钻杆变径定位方法及方法，涉及石油钻杆定位以及图像处理技术领域，该方法包括：获取石油钻杆中目标管柱对应的二维图像数据和三维点云数据；从所述二维图像数据中提取线段，以构成线段集合；从所述线段集合中筛选出满足目标管柱变径几何特征的两条变径边缘线段；所述变径为上变径或者下变径；将两条所述变径边缘线段构成的区域映射到所述三维点云数据中，以确定所述目标管柱上的变径的位置信息。本发明专利技术无需人工辅助，就能够准确确定石油钻杆变径位置，进而高效准确的部署液压钳。而高效准确的部署液压钳。而高效准确的部署液压钳。
【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理的石油钻杆变径定位方法及系统
[0001]本专利技术涉及石油钻杆定位以及图像处理
，特别是涉及一种基于图像处理的石油钻杆变径定位方法及系统。
技术介绍
[0002]石油钻杆是工业上用于采集石油原油的设备，石油钻杆分为上管柱和下管柱两部分，且中间带螺纹连接处称为接箍(也称分型面)，上下管柱直径发生改变的位置称为变径(石油钻杆结构参见图1)。将石油钻杆上下管柱的拼合工作称为上扣，分离工作称为卸扣。
[0003]传统工业场景下，对石油钻杆的上扣和卸扣往往是使用人工操作的方法，具体为：钻井工人通过肉眼判断找到钻杆下变径位置，在下变径位置和接箍之间手动部署液压钳，实现石油钻杆的上扣和卸扣。这种基于人工操作的方法存在较大的误差，可能出现因为定位不准确导致液压钳部署失败或者夹坏管柱等情况。同时工业场景是较为复杂的石油矿井作业环境，手动部署液压钳存在很大的安全隐患，且人工操作的效率较低，需要耗费很长的时间才能完成一根石油钻杆液压钳的部署工作。
[0004]为了解决上述的问题，一系列的自动化液压钳部署仪器被研制出来。然而这些自动化液压钳部署仪器在进行部署的时候仍然需要人工辅助操作，必须先由钻井工人手动找到下变径的位置，并操作自动化液压钳部署仪器将液压钳移动到下变径和接箍之间，费时费力的同时准确性也有所限制。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种基于图像处理的石油钻杆变径定位方法及系统，无需人工辅助，就能够准确确定石油钻杆变径位置，进而高效准确的部署液压钳。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种基于图像处理的石油钻杆变径定位方法，包括：
[0008]获取石油钻杆中目标管柱对应的二维图像数据和三维点云数据；
[0009]从所述二维图像数据中提取所有线段，以构成线段集合；
[0010]从所述线段集合中筛选出满足目标管柱变径几何特征的两条线段；其中，筛选出的线段为变径边缘线段；所述变径为上变径或者下变径；
[0011]将两条所述变径边缘线段构成的区域映射到所述三维点云数据中，以确定所述目标管柱上的变径的位置信息。
[0012]可选的，所述从所述二维图像数据中提取所有具有线性特征的线段，以构成线段集合，具体包括：
[0013]对所述二维图像数据进行处理，以得到目标管柱图像区域；
[0014]从所述目标管柱图像区域中提取所有具有线性特征的线段，以构成线段集合。
[0015]可选的，所述从所述目标管柱图像区域中提取所有具有线性特征的线段，以构成线段集合，具体包括：
[0016]对所述目标管柱图像区域进行预处理操作；所述预处理操作包括缩小处理和灰度化处理；
[0017]采用LSD直线检测算法，从预处理后的目标管柱图像区域中提取所有具有线性特征的线段，以构成线段集合。
[0018]可选的，所述从所述线段集合中筛选出满足目标管柱变径几何特征的两条变径边缘线段，具体包括：
[0019]基于目标管柱变径几何特征，对所述线段集合中的线段进行过滤处理，以得到两条变径边缘线段；
[0020]所述过滤包括斜率过滤、线段聚合、长度过滤以及相对位置过滤；
[0021]两条所述变径边缘线段所满足的变径几何特征包括：
[0022](1)两条所述变径边缘线段的斜率分别为一正一负，且两条所述变径边缘线段的斜率的差值的绝对值在第一阈值内；
[0023](2)两条所述变径边缘线段的中心点的相对距离在第二阈值内，两条所述变径边缘线段沿X轴的间距在第三阈值内，两条所述变径边缘线段沿Y轴的间距在第四阈值内；
[0024](3)两条所述变径边缘线段的的长度均处于第五阈值内。
[0025]可选的，所述将两条所述变径边缘线段构成的区域映射到所述三维点云数据中，以确定所述目标管柱上的变径的位置信息，具体包括：
[0026]基于真实场景下两条变径边缘线段为对称且等长的特点，对所述目标管柱对应的两条所述变径边缘线段进行线段修复；
[0027]将线段修复后的两条变径边缘线段组成一个梯形区域；
[0028]将所述梯形区域映射到所述三维点云数据中，以确定所述目标管柱上的变径的位置信息。
[0029]可选的，所述三维点云数据为一组五点坐标的集合；所述线段修复后的两条变径边缘线段的端点坐标对应所述五点坐标的前两个坐标；所述将所述梯形区域映射到所述三维点云数据中，以确定所述目标管柱上的变径的位置信息，具体包括：
[0030]判断任一组五点坐标中前两个坐标是否在梯形区域内；
[0031]若是，则将所述任一组五点坐标加入到输出集合中；
[0032]若否，则将所述任一组五点坐标删除；
[0033]根据最终的输出集合，确定所述目标管柱上的变径的位置信息；所述最终的输出集合为遍历所述三维点云数据中所有的五点坐标后得到的输出集合。
[0034]可选的，还包括：
[0035]当变径为上变径时，根据所述目标管柱上的上变径的位置信息，确定所述目标管柱上的下变径的位置信息；
[0036]当变径为下变径时，根据所述目标管柱上的下变径的位置信息，确定所述目标管柱上的上变径的位置信息。
[0037]一种基于图像处理的石油钻杆变径定位系统，包括：
[0038]数据获取模块，用于获取石油钻杆中目标管柱对应的二维图像数据和三维点云数据；
[0039]线段集合构成模块，用于从所述二维图像数据中提取所有线段，以构成线段集合；
[0040]变径边缘线段确定模块，用于从所述线段集合中筛选出满足目标管柱变径几何特征的两条线段；其中，筛选出的线段为变径边缘线段；所述变径为上变径或者下变径；
[0041]位置信息确定模块，用于将两条所述变径边缘线段构成的区域映射到所述三维点云数据中，以确定所述目标管柱上的变径的位置信息。
[0042]可选的，所述线段集合构成模块，具体包括：
[0043]目标管柱图像区域确定单元，用于对所述二维图像数据进行处理，以得到目标管柱图像区域；
[0044]线段集合构成单元，用于：
[0045]对所述目标管柱图像区域进行预处理操作；所述预处理操作包括缩小处理和灰度化处理；
[0046]采用LSD直线检测算法，从预处理后的目标管柱图像区域中提取所有具有线性特征的线段，以构成线段集合。
[0047]可选的，位置信息确定模块，具体包括：
[0048]线段修复单元，用于基于真实场景下两条变径边缘线段为对称且等长特点，对目标管柱对应的两条所述变径边缘线段进行线段修复；
[0049]区域构成单元，用于将线段修复后的两条变径边缘线段组成一个梯形区域；
[0050]位置信息确定单元，用于将所述梯形区域映射到所述三维点云数据中，以确定所述目标管柱上的变径的位置信息。
[0051]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的石油钻杆变径定位方法，其特征在于，包括：获取石油钻杆中目标管柱对应的二维图像数据和三维点云数据；从所述二维图像数据中提取所有线段，以构成线段集合；从所述线段集合中筛选出满足目标管柱变径几何特征的两条线段；其中，筛选出的线段为变径边缘线段；所述变径为上变径或者下变径；将两条所述变径边缘线段构成的区域映射到所述三维点云数据中，以确定所述目标管柱上的变径的位置信息。2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的石油钻杆变径定位方法，其特征在于，所述从所述二维图像数据中提取所有具有线性特征的线段，以构成线段集合，具体包括：对所述二维图像数据进行处理，以得到目标管柱图像区域；从所述目标管柱图像区域中提取所有具有线性特征的线段，以构成线段集合。3.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的石油钻杆变径定位方法，其特征在于，所述从所述目标管柱图像区域中提取所有具有线性特征的线段，以构成线段集合，具体包括：对所述目标管柱图像区域进行预处理操作；所述预处理操作包括缩小处理和灰度化处理；采用LSD直线检测算法，从预处理后的目标管柱图像区域中提取所有具有线性特征的线段，以构成线段集合。4.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的石油钻杆变径定位方法，其特征在于，所述从所述线段集合中筛选出满足目标管柱变径几何特征的两条变径边缘线段，具体包括：基于目标管柱变径几何特征，对所述线段集合中的线段进行过滤处理，以得到两条变径边缘线段；所述过滤包括斜率过滤、线段聚合、长度过滤以及相对位置过滤；两条所述变径边缘线段所满足的变径几何特征包括：(1)两条所述变径边缘线段的斜率分别为一正一负，且两条所述变径边缘线段的斜率的差值的绝对值在第一阈值内；(2)两条所述变径边缘线段的中心点的相对距离在第二阈值内，两条所述变径边缘线段沿X轴的间距在第三阈值内，两条所述变径边缘线段沿Y轴的间距在第四阈值内；(3)两条所述变径边缘线段的的长度均处于第五阈值内。5.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的石油钻杆变径定位方法，其特征在于，所述将两条所述变径边缘线段构成的区域映射到所述三维点云数据中，以确定所述目标管柱上的变径的位置信息，具体包括：基于真实场景下两条变径边缘线段为对称且等长的特点，对所述目标管柱对应的两条所述变径边缘线段进行线段修复；将线段修复后的两条变径边缘线段组成一个梯形区域；将所述梯形区域映射到所述三维点云数据中，以确定所述目标管柱上的变径的位置信息。6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙佳诚，李小毛，曹亮，彭艳，肖伟平，吴毅强，谭国珠，
申请(专利权)人：北京清影机器视觉技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。