一种基于无人机光谱的管道缺陷的检测方法及无人机技术

本发明专利技术提供了一种基于无人机光谱的管道缺陷的检测方法及无人机，属于管道探伤检测技术领域，应用于无人机，无人机上设置有可相对转动的光谱摄像头，方法包括：利用无人机跟随管道飞行，确定存在缺陷的管道段，控制无人机飞行至管道段正上方；提取管道段两侧边缘区域内的温度数值T1、T2，调整无人机向T1、T2中较大数值所在的管道段一侧移动，并在调整过程中的每个调整位置，确定管道段两侧边缘区域内的温度数值ΔT2；在ΔT2不大于预设温度差值时，采集目标调整位置下当前管道段的目标真实图像和目标高光谱图像。可使工作人员采集到完整的缺陷形态，方便工作人员发现缺陷具体位置，并提前制定对于管道的修复计划，提高对管道进行修复的效率。修复的效率。修复的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机光谱的管道缺陷的检测方法及无人机


[0001]本专利技术涉及管道探伤检测
，尤其涉及一种基于无人机光谱的管道缺陷的检测方法及无人机。

技术介绍

[0002]在对石油管线进行巡检的项目中，尤其时长距离输油输气管道(长度在400km以内)、区域性油气田断块系统(面积在100km2左右)而言。这些项目通常要求“短平快”，检测周期短、任务重、质量要求高，且区域内地形、地貌复杂多变，管道常常穿越无人区如沙漠戈壁、深林、高山等，测量人员、仪器设备无法快速到达目的地，因此采用无人机远程操作对管道进行遥感监测成为最快捷高效的巡检方式。
[0003]公布号为CN112116566A的专利公开了一种基于高光谱遥感技术的路上尤其管道缺陷诊断方法，利用高光谱遥感技术，将光谱成像仪生成的油气管道高光谱图像输入计算机，利用BP神经网络和机器学习的方法对实验获得的油气管道光谱数据进行标记和训练，提取泄漏及缺陷等油气管道的高光谱图像及光谱特征，确定油气管道泄漏区域及缺陷位置；通过无监督机器学习熵值法对油气管道表面数据进行分级处理，再通过BP神经网络按缺陷级别进行自动分类，并按“正常”、“故障”、“警报”进行预警显示。实现了无人机对油气管道泄漏及缺陷区域进行遥感监测的技术。
[0004]但是管道的缺陷种类及缺陷程度多样，无人机通常只是从上至下进行远程拍摄，对于分布在管道上不同位置的缺陷无法准确采集拍摄，因此地面人员仅能根据长期工作经验预判管道的缺陷程度，并不能在人员出发进行管道维护前准确地制定出对管道的维护方案。<br/>
技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种基于无人机光谱的管道缺陷的检测方法及无人机
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术实施例第一方面提供一种基于无人机光谱的管道缺陷的检测方法，应用于无人机，无人机上至少设置有用于输出真实图像和高光谱图像的光谱摄像头，其中，光谱摄像头可相对无人机转动；方法包括：
[0008]利用无人机跟随管道飞行，并通过光谱摄像头获得管道表面的第一高光谱图像，根据采集的管道表面的第一高光谱图像分析确定存在缺陷的管道段，控制无人机飞行至管道段正上方；
[0009]采集管道段表面的第二高光谱图像，根据第二高光谱图像，提取管道段两侧边缘区域内的温度数值T1、T2，比较T1、T2的数值大小，当T1、T2的数值差值ΔT1大于预设温度差值时，调整无人机向T1、T2中较大数值所在的管道段一侧移动，并在调整过程中的每个调整位置，确定光谱摄像头对该调整位置的管道段采集的光谱图像中，管道段两侧边缘区域内
的温度数值ΔT2；
[0010]在ΔT2不大于预设温度差值时，确定无人机当前所处的目标调整位置；
[0011]基于无人机当前所处的目标调整位置，确定管道上缺陷部位位于光谱摄像头采集的图像范围的中部，采集目标调整位置下当前管道段的目标真实图像和目标高光谱图像。
[0012]进一步的，光谱摄像头上设置有激光测距传感器，激光测距传感器用于测量光谱摄像头的镜头至位于光谱摄像头采集的图像范围中部的管道段的距离；调整无人机向T1、T2中较大数值所在的管道段一侧移动，包括：
[0013]无人机的光谱摄像头竖直向下，并采集管道段表面的第二高光谱图像，确定当前无人机上光谱摄像头镜头至光谱摄像头采集的图像范围中部的管道段的距离D1，调整无人机以D1为半径、以管道段为圆心平行飞行，调整无人机上光谱摄像头转动角度，以使管道段位于光谱摄像头拍摄的图像范围内。
[0014]进一步的，调整无人机上光谱摄像头转动角度，以保持管道段位于光谱摄像头拍摄的图像范围内，包括：
[0015]根据光谱摄像头采集的第三高光谱图像，识别第三高光谱图像中的管道段的区域为第一活动区域，确定第三高光谱图像中位于管道段两侧的部分区域为调节区域，在第一活动区域移动至与两个调节区域中的一个重叠时，调整光谱摄像头向发生重叠的调节区域转动。
[0016]进一步的，建立多个重叠面积与光谱摄像头的转动速率的第一预设对应关系；在第一活动区域移动至与两个调节区域中的一个重叠时，调整光谱摄像头向发生重叠的调节区域转动，包括：
[0017]在第一活动区域移动至与两个调节区域中的一个重叠时，识别重叠部分的重叠面积S1；
[0018]基于重叠面积S1与第一预设对应关系，确定目标转动速率；
[0019]控制光谱摄像头以目标转动速率转动。
[0020]进一步的，方法还包括：
[0021]光谱摄像头相对无人机转动角度达到预设角度阈值时，控制光谱摄像头停止动作，并确定当前光谱摄像头采集管道段的真实图像为目标真实图像、高光谱图像为目标高光谱图像。
[0022]进一步的，识别第三高光谱图像中的管道段的区域为第一活动区域，包括：
[0023]利用光谱摄像头采集包含管道段的第一真实图像，通过预先训练的管道形象网络对采集的第一真实图像进行分析，确定第一真实图像中管道形象的区域；
[0024]利用第一真实图像与第三高光谱图像重叠，确定第一真实图像中管道形象的区域在第三高光谱图像中投影为第一活动区域。
[0025]进一步的，方法还包括：
[0026]根据目标高光谱图像，提取管道段两侧边缘区域内的温度数值T3、T4，以及管道段中部的温度数值T5，分别比较T5与T3、T5与T4的数值大小，当T5的数值同时小于T3、T4的数值时，确定管道表面的缺陷位于光谱摄像头采集的管道段图像的背面。
[0027]本专利技术实施例第二方面提供一种无人机，至少包括无人机本体和光谱摄像头，无人机本体内设置有控制设备，控制设备至少包括处理器和控制器，光谱摄像头摄像头转动
设置在无人机本体的底部，光谱摄像头与处理器电连接，控制器与处理器电连接，控制器的输出端与光谱摄像头连接，控制器用于驱使光谱摄像头旋转；
[0028]处理器用于执行如本专利技术实施例第一方面提出的一种检测方法。
[0029]进一步的，控制器包括微型电机、丝杆组件和连接杆，丝杆组件水平设置在无人机的底壁上，微型电机用于驱使丝杆组件中的丝杆转动，连接杆的一端丝杆组件中的移动块铰接、另一端连接在光谱摄像头的外壁上，光谱摄像头的外壁垂直于光谱摄像头的铰接轴开设有滑道，连接杆远离移动块的一端沿滑道长度方向滑动且能转动连接在滑道内。
[0030]本专利技术的有益效果为：通过使无人机在检测到管道上的缺陷部位后，无人机向管道上带有缺陷的一侧偏转，偏转至光谱摄像头将管道段上的缺陷居中在采集区域内后，即可使工作人员采集到完整的缺陷形态，方便工作人员发现缺陷具体位置，并提前制定对于管道的修复计划，提高对管道进行修复的效率。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例一的光谱摄像头及控制器的结构示意图；
[0032]图2为本专利技术实施例二的无人机的控制逻辑示意图；
[0033]图3为本专利技术实施例三的检测方法的步骤流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机光谱的管道缺陷的检测方法，其特征在于：应用于无人机，所述无人机上至少设置有用于输出真实图像和高光谱图像的光谱摄像头，其中，所述光谱摄像头可相对无人机转动；所述方法包括：利用所述无人机跟随管道飞行，并通过所述光谱摄像头获得管道表面的第一高光谱图像，根据采集的所述管道表面的第一高光谱图像分析确定存在缺陷的管道段，控制所述无人机飞行至管道段正上方；采集所述管道段表面的第二高光谱图像，根据所述第二高光谱图像，提取所述管道段两侧边缘区域内的温度数值T1、T2，比较T1、T2的数值大小，当T1、T2的数值差值ΔT1大于预设温度差值时，调整所述无人机向T1、T2中较大数值所在的管道段一侧移动，并在调整过程中的每个调整位置，确定所述光谱摄像头对该调整位置的管道段采集的光谱图像中，所述管道段两侧边缘区域内的温度数值ΔT2；在所述ΔT2不大于预设温度差值时，确定所述无人机当前所处的目标调整位置；基于所述无人机当前所处的目标调整位置，确定管道上缺陷部位位于所述光谱摄像头采集的图像范围的中部，采集所述目标调整位置下当前管道段的目标真实图像和目标高光谱图像。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机光谱的管道缺陷的检测方法，其特征在于，所述光谱摄像头上设置有激光测距传感器，所述激光测距传感器用于测量光谱摄像头的镜头至位于光谱摄像头采集的图像范围中部的管道段的距离；调整所述无人机向T1、T2中较大数值所在的管道段一侧移动，包括：所述无人机的光谱摄像头竖直向下，并采集管道段表面的第二高光谱图像，确定当前所述无人机上光谱摄像头镜头至光谱摄像头采集的图像范围中部的管道段的距离D1，调整所述无人机以D1为半径、以管道段为圆心平行飞行，调整所述无人机上光谱摄像头转动角度，以使管道段位于所述光谱摄像头拍摄的图像范围内。3.根据权利要求2所述的一种基于无人机光谱的管道缺陷的检测方法，其特征在于，调整所述无人机上光谱摄像头转动角度，以保持管道段位于所述光谱摄像头拍摄的图像范围内，包括：根据所述光谱摄像头采集的第三高光谱图像，识别所述第三高光谱图像中的管道段的区域为第一活动区域，确定所述第三高光谱图像中位于管道段两侧的部分区域为调节区域，在所述第一活动区域移动至与两个调节区域中的一个重叠时，调整所述光谱摄像头向发生重叠的调节区域转动。4.根据权利要求3所述的一种基于无人机光谱的管道缺陷的检测方法，其特征在于，建立多个重叠面积与光谱摄像头的转动速率的第一预设对应关系；在所述第一活动区域移动至与两个调节区域中的一个重叠时，调整所述光谱摄像头向发...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳飞，刘礼波，胡强，
申请(专利权)人：四川恒创天地自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：