一种基于结构光图像的管壁检测方法及管壁检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于结构光图像的管壁检测方法及管壁检测装置，先向目标管道的管壁的多个拍摄位置分别投射多种不同结构光频率、不同结构光相位的条纹结构光，并获取每个拍摄位置的结构光投影图像和实际拍摄图像，然后得到每个拍摄位置对应的点云数据，再根据实际拍摄图像和点云数据，拼接多个实际拍摄图像并建立管壁三维模型，得到检测结果。相比于现有技术，本发明专利技术通过投影出不同频率、相位的结构光以得到管壁表面的点云数据进而建立管壁三维模型，再通过预设的自动检测模型得到检测结果，使得检测结果精确、可靠，上述过程均可以通过计算机代替人工自动进行，使得对管道的检查更加全面、检测效率更高，更加适应大范围检测的场合。更加适应大范围检测的场合。更加适应大范围检测的场合。

【技术实现步骤摘要】
一种基于结构光图像的管壁检测方法及管壁检测装置


[0001]本专利技术涉及管道检测
，尤其涉及一种基于结构光图像的管壁检测方法及管壁检测装置。

技术介绍

[0002]地下城市管线是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”，与人们的日常生活息息相关，城市范围内的供水排水，热力燃气，电力通讯等各个方面都依靠各种的管道来完成。
[0003]现有的一种管道检测方法，为获取管道表面或内壁的图像，然后通过人工检阅，以检查出管道存在的缺陷或隐患，然而与家用管道不同的是，这些管道往往都直径较大，覆盖范围广，人工检查图像往往会存在疏漏，并且费时费力，效率低下。
[0004]因此，人们亟需一种能够基于管道图像自动对管道进行检测的解决方案。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种基于结构光图像的管壁检测方法及管壁检测装置，用以解决现有技术中人工检查管道拍摄的图像往往会存在疏漏，并且费时费力，效率低下的问题。
[0006]为达到上述技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种基于结构光图像的管壁检测方法，包括：向目标管道的管壁的多个拍摄位置分别投射多种不同结构光频率、不同结构光相位的条纹结构光，并获取每个所述拍摄位置的结构光投影图像和实际拍摄图像；根据多个所述结构光投影图像，得到每个拍摄位置对应的点云数据；根据所述实际拍摄图像和所述点云数据，拼接多个所述实际拍摄图像并建立管壁三维模型；基于预设自动检测模型检测所述管壁三维模型，得到检测结果。
[0007]进一步的，所述每个所述拍摄位置对应一个拍摄范围，相邻的两个所述拍摄位置对应的拍摄范围部分重叠；所述结构光投影图像包括多组相位移光栅图像，同一组中的多个相位移光栅图像分别基于相同的结构光频率、不同的结构光相位的条纹结构光拍摄，每一组相位移光栅图像对应的结构光频率不同；所述根据多个所述结构光投影图像，得到每个拍摄位置对应的点云数据，包括：确定多个信息点在目标拍摄位置所对应的所述位移光栅图像中的位置，其中多个所述信息点构成所述目标拍摄位置对应的点云；根据同一组中的多个相位移光栅图像，得到每个所述结构光频率对应的包裹相位模型，所述包裹相位模型用于表征每个所述信息点对应的相位值；根据多个所述包裹相位模型，得到每个所述信息点的相位展开值；根据所述相位展开值，得到每个所述信息点对应的深度信息，并根据所述深度信
息，得到每个所述拍摄位置对应的所述点云数据。
[0008]进一步的，所述根据同一组中的多个相位移光栅图像，得到每个所述结构光频率对应的包裹相位模型，包括：根据目标结构光频率对应的多个目标相位移光栅图像，得到每个所述目标相位移光栅图像对应的光强分布模型；获取每个所述目标相位移光栅图像对应的相位移值；根据所述光强分布模型和所述相位移值，得到所述目标结构光频率对应的包裹相位模型。
[0009]进一步的，所述根据多个所述包裹相位模型，得到每个所述信息点的相位展开值，包括：获取每个所述结构光频率对应的结构光周期及包裹相位模型；根据多个所述结构光周期和多个所述包裹相位模型，得到等效周期相位模型，所述等效周期相位模型用于表征多个不同结构光频率之间的等效周期和包裹相位差；根据所述等效周期相位模型，得到每个所述信息点的相位展开值。
[0010]进一步的，所述根据多个所述结构光投影图像，得到每个拍摄位置对应的点云数据，还包括：根据每个信息点的位置特征，构造拟合曲面；根据所述拟合曲面，得到每个所述信息点的曲率特征；根据所述曲率特征，将多个所述信息点划分为多个子集；基于预设特征阈值，对每个子集分别精简，得到精简后的点云数据。
[0011]进一步的，所述根据所述实际拍摄图像和所述点云数据，拼接多个所述实际拍摄图像并建立管壁三维模型，包括：根据所述实际拍摄图像，得到多个图像特征描述子及每个所述图像特征描述子对应的特征向量；根据所述点云信息中的信息点与所述实际拍摄图像中的特征描述子的位置对应关系，基于所述点云信息得到所述实际拍摄图像的位姿信息；根据所述位姿信息、所述特征描述子和所述特征向量，拼接多个所述实际拍摄图像并建立管壁三维模型。
[0012]第二方面，本专利技术还提供一种基于结构光图像的管壁检测装置，应用于上述任一项所述的基于结构光图像的管壁检测方法，所述基于结构光的管壁装置，包括图像拍摄装置和运算控制装置，所述运算控制装置包括点云分析模块、模型建立模块和权限检测模块，其中：所述图像拍摄装置用于向目标管道的管壁的多个拍摄位置分别投射多种不同结构光频率、不同结构光相位的条纹结构光，并获取每个所述拍摄位置的结构光投影图像和实际拍摄图像；所述点云分析模块用于根据多个所述结构光投影图像，得到每个拍摄位置对应的点云数据；所述模型建立模块用于根据所述实际拍摄图像和所述点云数据，拼接多个所述实际拍摄图像并建立管壁三维模型；
所述缺陷检测模块用于基于预设自动检测模型检测所述管壁三维模型，得到检测结果。
[0013]进一步的，所述图像拍摄装置，包括：主体框架；范围调节组件，所述范围调节组件包括调节驱动部和传动组件，所述调节驱动部包括固定端和输出端，所述调节驱动部的固定端连接于所述主体框架；所述传动组件包括输入端和输出端，所述传动组件的输入端连接于所述调节驱动部的输出端，所述传动组件的输出端的运动方向沿所述目标管道的径向延伸；行进组件，包括行进驱动部和行进执行部，所述行进驱动部包括固定端和输出端，所述行进驱动部的固定端连接于所述传动组件的输出端，所述行进驱动部的输出端传动连接于所述行进执行部；拍摄部，连接于所述主体框架。
[0014]进一步的，所述行进组件还包括连接部、联轴器和换向器，所述连接部连接于所述传动组件的输出端，所述行进驱动部为行星减速电机，所述行进驱动部的固定端连接于所述连接部，所述行进驱动部的输出端连接所述联轴器的输入端，所述联轴器的输出端连接所述换向器的输入端，所述行进执行部包括两个主动轮和从动轮，两个所述主动轮均连接于所述换向器的输出端，所述从动轮转动连接于所述连接部，所述主动轮和所述从动轮的转动轴线均垂直于所述目标管道的轴线，所述主动轮和所述从动轮的周面均抵接所述目标管道的管壁。
[0015]进一步的，还包括供电模块，所述供电模块包括降压电路和光耦隔离电路，所述降压电路包括电压输入端和多个电压输出端，所述电压输入端用于连接电源，所述电压输出端的电压低于所述电压输入端，多个所述电压输出端分别电连接所述光耦隔离电路、所述运算控制装置、所述调节驱动部、所述行进驱动部和所述拍摄部。
[0016]本专利技术提供一种基于结构光图像的管壁检测方法及基于结构光图像的管壁检测装置，其中方法具体为：先向目标管道的管壁的多个拍摄位置分别投射多种不同结构光频率、不同结构光相位的条纹结构光，并获取每个所述拍摄位置的结构光投影图像和实际拍摄图像，然后根据多个所述结构光投影图像，得到每个拍摄位置对应的点云数据，再根据所述实际拍摄图像和所述点云数据，拼接多个所述实际拍摄图像并建立管壁三维模型，最后基于预设自动检测模型检测所述管壁三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于结构光图像的管壁检测方法，其特征在于，包括：向目标管道的管壁的多个拍摄位置分别投射多种不同结构光频率、不同结构光相位的条纹结构光，并获取每个所述拍摄位置的结构光投影图像和实际拍摄图像；根据多个所述结构光投影图像，得到每个拍摄位置对应的点云数据；根据所述实际拍摄图像和所述点云数据，拼接多个所述实际拍摄图像并建立管壁三维模型；基于预设自动检测模型检测所述管壁三维模型，得到检测结果。2.根据权利要求1所述的基于结构光图像的管壁检测方法，其特征在于，所述每个所述拍摄位置对应一个拍摄范围，相邻的两个所述拍摄位置对应的拍摄范围部分重叠；所述结构光投影图像包括多组相位移光栅图像，同一组中的多个相位移光栅图像分别基于相同的结构光频率、不同的结构光相位的条纹结构光拍摄，每一组相位移光栅图像对应的结构光频率不同；所述根据多个所述结构光投影图像，得到每个拍摄位置对应的点云数据，包括：确定多个信息点在目标拍摄位置所对应的所述位移光栅图像中的位置，其中多个所述信息点构成所述目标拍摄位置对应的点云；根据同一组中的多个相位移光栅图像，得到每个所述结构光频率对应的包裹相位模型，所述包裹相位模型用于表征每个所述信息点对应的相位值；根据多个所述包裹相位模型，得到每个所述信息点的相位展开值；根据所述相位展开值，得到每个所述信息点对应的深度信息，并根据所述深度信息，得到每个所述拍摄位置对应的所述点云数据。3.根据权利要求2所述的基于结构光图像的管壁检测方法，其特征在于，所述根据同一组中的多个相位移光栅图像，得到每个所述结构光频率对应的包裹相位模型，包括：根据目标结构光频率对应的多个目标相位移光栅图像，得到每个所述目标相位移光栅图像对应的光强分布模型；获取每个所述目标相位移光栅图像对应的相位移值；根据所述光强分布模型和所述相位移值，得到所述目标结构光频率对应的包裹相位模型。4.根据权利要求2所述的基于结构光图像的管壁检测方法，其特征在于，所述根据多个所述包裹相位模型，得到每个所述信息点的相位展开值，包括：获取每个所述结构光频率对应的结构光周期及包裹相位模型；根据多个所述结构光周期和多个所述包裹相位模型，得到等效周期相位模型，所述等效周期相位模型用于表征多个不同结构光频率之间的等效周期和包裹相位差；根据所述等效周期相位模型，得到每个所述信息点的相位展开值。5.根据权利要求2所述的基于结构光图像的管壁检测方法，其特征在于，所述根据多个所述结构光投影图像，得到每个拍摄位置对应的点云数据，还包括：根据每个信息点的位置特征，构造拟合曲面；根据所述拟合曲面，得到每个所述信息点的曲率特征；根据所述曲率特征，将多个所述信息点划分为多个子集；基于预设特征阈值，对每个子集分别精简，得到精简后的点云数据。6.根据权利要求1所述的基于结构光图像的管壁检测方法，其特征在于，所述根据所述
实际拍摄图像和所述点云数据，拼接多个所述实际拍摄图像并建立...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永圣，包额尔德木图，成浩然，盖育辰，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：