排水管道结构性缺陷纵向定位的单目测距方法及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种排水管道结构性缺陷纵向定位的单目测距方法及存储介质，该方法利用CCTV检测机器人录制管道内部高清影像并对缺陷与管道接口进行检测，通过提取缺陷质心坐标以及管道接口圆心坐标，克服传统人工判读距离方式存在的不足，自动获取准确的管道缺陷纵向距离，通过检测影像处理，基于管道内径尺寸、小孔成像原理，建立缺陷与其成像之间的投影关系模型以及测距模型。该方法得到的距离位置精度良好，且稳定可靠，实现了检测机器人至管道缺陷之间纵向距离及位置的准确获取，较大提高了缺陷空间定位的精度。缺陷空间定位的精度。缺陷空间定位的精度。

【技术实现步骤摘要】
排水管道结构性缺陷纵向定位的单目测距方法及存储介质


[0001]本专利技术涉及CCTV排水管道缺陷智慧化检测方法，具体涉及一种排水管道结构性缺陷纵向定位的单目测距方法及存储介质。

技术介绍

[0002]排水管网是重要的市政基础设施之一，具有收集城市生活污水与各类工业生产废水和及时排出城区雨水的双重功能，它是保障城市公共卫生安全、控制水体污染和排洪防涝的基础工程，是保证城市正常运转的重要生命线。住房和城乡建设部、生态环境部、国家发展和改革委员会印发的相关文件明确要求按照设施权属及运行维护职责分工，全面排查污水管网等设施功能状况、错接混接等基本情况及用户接入情况。实现管网信息化、账册化管理。落实排水管网周期性检测评估制度，结合城市黑臭水体治理、水环境提升治理对城市建成区污水管网进行全面系统深入排查相关工作要求等为排水管道缺陷检测工作的开展提供了政策依据。也进一步凸显了其相关研究工作的必要性和紧迫性。
[0003]CCTV(Closed Circuit Television，闭路电视)检测技术因其安装成本低、成本效益高和便于收集管道图像等优点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种排水管道结构性缺陷纵向定位的单目测距方法，其特征在于，包括：利用CCTV检测机器人录制管道内部高清影像；利用录制的高清影像对管道缺陷与管道接口进行检测，提取缺陷质心坐标以及管道接口圆心坐标；控制CCTV摄像头移动轨迹在管道中轴线上，使管道接口成像保持居中，建立缺陷物点与像点之间的映射关系，包括：(1)以相机光心为原点，以正直摄影方向为Z轴正方向，根据右手法则建立像空间坐标系O
‑
XcYcZc；(2)沿着正直摄影方向，与像空间坐标系原点距离f处，存在像平面坐标系b
‑
xy；然后，以管道接口圆心为极点，与像空间坐标系Xc轴平行的射线为极轴，管道半径r为极径，建立极坐标系，以管道半径为特征尺寸表示缺陷坐标(r，θ)；(3)以管道接口圆心近似管道中轴线成像，计算管道接口圆心与缺陷质心的图像距离，该图像距离对应于实际环境中缺陷到管道中轴线的距离——管道半径r，依据缺陷像点坐标和缺陷纵向距离修正值之间的比例关系建立基于管径尺寸的缺陷测距模型；沿着正直摄影方向，将像空间坐标系投影至管道接口平面，获得包含缺陷和管道接口圆心的像空间坐标系B
‑
XcYcZc，B表示像空间坐标系原点，C(Xc,Yc,Zc)表示管道接口圆心像空间坐标，A(X,Y,Z)表示缺陷点像空间坐标；相应的，在像平面坐标系b
‑
xy中，b表示像平面坐标系原点，c(x
c
,y
c
)表示管道接口圆心的像点坐标，a(x,y)表示缺陷像点坐标；式中，(u，v)表示像点a的框标坐标；(uc，vc)表示管道接口圆心c的框标坐标；Cx＝1/fx，Cy＝1/fy，fx、fy分别表示横纵方向上的相机有效焦距，L表示缺陷纵向距离修正值，r表示管道半径。2.根据权利要求1所述的排水管道结构性缺陷纵向定位的单目测距方法，其特征在于，所述提取缺陷质心坐标是从检测影像中抽取单帧缺陷图像，以面积为特征从大量连通域中提取缺陷，包括：(1)模糊变换并获取缺陷的感兴趣区(2)形态学区域填充构建与原图A等大的空白图像C，以原图像A的补集为掩膜M，利用形态学膨胀连续填充C，掩膜M与膨胀结果的交集就是缺陷孔洞填充结果；(3)提取缺陷质心坐标任意像素点v(i,j)的8邻域包括紧邻和斜向相邻的其上、下、左、右、左上、右上、左下和右下位置的共8个方向，根据标记值获取连通域面积，以面积为特征从大量连通域中分类出缺陷，提取缺陷质心坐标。3.根据权利要求2所述的排水管道结构性缺陷纵向定位的单目测距方法，其特征在于，所述提取管道接口圆心坐标是利用基于边缘检测的霍夫梯度法检测管道接口，获取管道接口圆心坐标。4.根据权利要求3所述的排水管道结构性缺陷纵向定位的单目测距方法，其特征在于，
所述利用CCTV检测机器人录制管道内部高清影像还包括：结构性缺陷的缺陷点A(X
w
，Y
w
，Z
w
)过投影中心成像为a(u，v)，定义为：式中：f表示相机焦距；dx,dy表示成像平面单个像素的实际尺寸，通常情况下两者并不相等；(u0，v0)表示像平面坐标系原点Oc的像素坐标；R、T分别表示相机外参中的旋转矩阵和平移矩阵，M1表示相机内参矩阵，M2表示相机外参矩阵；通过解求式(1)标定相机可确定相机的内外参数。5.根据权利要求4所述的排水管道结构性缺陷纵向定位的单目测距方法，其特征在于，所述对缺陷进行检测还包括：从检测影像中抽取单帧缺陷图像，利用加权灰度法将RGB图像转为灰度图；结合中值滤波和高斯滤波去除视频录制和传输过程中产生的椒盐噪声和高斯噪声；利用三段线性变换和模糊变换提高缺陷对比度；利用大津法阈值分割和形态学运算获得感兴趣区，缩小处理范围；利用连通域分析，以面积为特征从大量连通域中提取缺陷，具体包括：(1)模糊变换并获取缺陷的感兴趣区原始灰度f(x,y)被三段线性变换为g(x,y)后，模糊化g(x,y)为隶属度m，人工选取模糊参数为0.27，0.5，0.72，调整不同范围内的隶属度，最后去模糊得到变换后灰度值p(x,y)，模糊规则如下：其中，m＝g(x,y)/255；大津法二值化增强后图像，将二值图的形态学闭运算结果与二值图做差，去除二值图中心至底部的大面积无用区域；利用形态学膨胀填充差集缺陷内部的细小孔洞，获取感兴趣区；(2)形态学区域填充构建与原图A等大的空白图像C，以原图像A的补集为掩膜M，利用形态学膨胀连续填充C，掩膜M与膨胀结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯至群，何江海，李照永，朱大明，倪曙，
申请(专利权)人：昆明市测绘研究院，
类型：发明
国别省市：