【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于声学成像，具体而言，涉及一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法。
技术介绍
1、随着城市建设的快速发展，楼宇管线系统日益复杂，管道敷设路径呈现多样化趋势。传统的管道检修维护存在盲目性，维修人员往往难以准确判断故障管段位置。针对管道故障定位技术，目前存在诸多现有技术方案。
2、目前常用的管道故障定位技术有：基于管孔摄像的技术方案，需将探测摄像头放入管道内拍摄，可直接显示管内图像判断故障位置，但该技术对管道环境要求高，管道需直线敷设且无阻碍；基于测量棒探测的技术方案，通过棒状探头判断管道走向，但只能获得局部信息；基于流量法的技术方案，通过流量变化判断管道阻塞位置，但定位精度较低。这些技术都存在各自的局限性，无法满足对复杂管线系统精确定位的需求。
3、申请号为cn202111164059.0的中国专利技术专利公开了基于声学成像技术的管道溯源方法，其包括步骤：在管道源头或中间段给与噪声源；在管道末端使用声学成像仪进行拍摄，显示所述噪声源在管道末端的分布情况；根据所述噪声源的分布情况追溯与所述管道源头匹配的管道末端。
4、当前的管道检测技术在应用于墙内暗埋管道时存在明显困难。由于管道隐蔽于墙体内，无法直观看到走向，以上技术均难以直接应用。暗埋管道故障无法快速定位导致维修周期长，影响建筑管线系统的正常运行。因此，亟需一种无损、高效检测墙内暗埋管道路径的技术手段。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种基于声学成像技术的墙内管道路径分
2、本专利技术是这样实现的：
3、本专利技术提供一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其中，包括以下步骤：
4、s10、获取管道的全部开口处以及墙外暴露的部分管道，并建立包含有管道开口以及暴露部分的残缺管道三维图；
5、s20、将管道的全部开口均分为两部分，分别记为第一开口集和第二开口集，其中，所述第一开口集的每一个开口处标注为第一开口，所述第二开口集的每一个开口处标注为第二开口；
6、s30、在每一个开口处加载不同频率的连续脉冲声激励，并在第二开口处采用声学成像仪进行拍摄，得到每一个第二开口处的声学图像，记为声学图像集；
7、s40、对每个声学图像进行频率拆分，得到多个声学频率，并计算每个声学频率的声强；
8、s50、对于任一声学图像以其对应的第二开口作为声音出口，根据所述声学图像中每个声学频率对应脉冲声激励的接收时刻，寻找与所述声学频率相同的连续脉冲声激励对应的开口处作为声音入口，计算所述声音出口和声音入口的距离；
9、s60、对所述第一开口集和所述第二开口集中的每一项进行交换，并重复进行步骤s30～s50，得到任意两个开口处的距离；
10、s70、根据得到的任意两个开口处的距离，对所述残缺管道三维图进行修补，得到基础管道三维图，用于描述墙内管道路径。
11、在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法还可以做如下改进：
12、其中，所述s20的具体步骤包括：
13、统计总开口数，依次编号，排序，将开口均分为两组，第一组编号为第一开口，第二组编号为第二开口，在三维图上对所述第一开口与所述第二开口进行标注。
14、进一步的，所述s30的具体步骤包括：
15、准备多组不同频率的脉冲声激励源，依次在所述第一开口集中各开口加载声源并激励，用声学成像仪在所述第二开口集各开口获取图像，重复该过程直至获取全部第二开口的声学图像，构成图像集。
16、进一步的，所述s40的具体步骤包括：
17、对每个所述声学图像进行频谱分析与拆分，设置频带宽度，计算每个频带的声学频率及声强。
18、进一步的，所述s50的具体步骤包括：
19、选择任一所述声学图像及对应第二开口为声音出口，检索频率信息，找到对应第一开口为入口，计算所述出口与所述入口之间声音传播距离。
20、进一步的，所述s60的具体步骤包括：
21、交换所述第一开口集和所述第二开口集定义，重复s30-s50过程，结合两次得到所述声音传播距离计算任意两开口间距离。
22、进一步的，所述s70的具体步骤包括：
23、根据计算得到的所述任意两开口间距离，采用三维重建算法，以所述声音传播距离为约束条件，对所述残缺管道三维图进行修复补全，得到满足所述声音传播距离约束的完整管道三维结构图，作为基础管道三维图，用于描述管道路径。
24、进一步的，所述s10的具体步骤包括：
25、利用激光扫描仪对管道开口处进行三维扫描，获得管道开口的点云数据；
26、进行所述点云数据的预处理，包括去除离群点、降采样，得到精简后的点云数据；
27、将不同视角扫描得到的所述点云数据合并到同一坐标系下，得到管道开口的完整三维点云数据；
28、采用泊松表面重建算法或球面扩展移动最远点算法等对所述三维点云数据进行三维表面重建，得到管道开口三维模型；
29、对于暴露在墙外的管道部分，进行三维激光扫描获得管道点云数据，然后进行三维重建得到管道的三维模型；
30、将获得的所述管道开口三维模型和所述暴露管道的三维模型进行拼接，构建出整个残缺管道的三维图。
31、进一步的，所述的脉冲声激励重复频率范围为100-1000hz。
32、进一步的，所述的声强阈值设定为60-80db。
33、与现有技术相比较，本专利技术提供的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法的有益效果是：针对现有技术局限，本专利技术提出了一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法；该方法利用声波的散射和反射特性，通过开口处的声发射和接收，可以实现对墙内暗藏管道的无损检测；
34、与现有可视化检测技术相比，本专利技术无需观察管内环境，克服了管道曲折、阻塞等困难；相较于测量棒等接触式探测，本方法可以获得管道的整体路径信息；本专利技术不依赖流量变化，可对管道进行主动定位探测；
35、通过开口处的声波激励以及传播规律分析，可以计算出任意两个开口之间的距离；这些距离构成了管道空间结构的约束信息；本专利技术采用三维重建算法，以距离约束为条件进行管道结构的迭代优化，能够高效获得整条管道的三维方位信息；
36、本专利技术克服了墙内暗藏管道难以定位检测的困难，实现了对复杂管道系统的快速精确识别；与现有技术相比，具有无损、主动、高效的技术优点，可显著提升管道故障定位和评估的效率。
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1.一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，所述S20的具体步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，所述S30的具体步骤包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，所述S40的具体步骤包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，所述S50的具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，所述S60的具体步骤包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，所述S70的具体步骤包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，所述S10的具体步骤包括：
9.根据权利要求8所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法
10.根据权利要求9所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，所述的声强阈值设定为60-80dB。
...【技术特征摘要】
1.一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，所述s20的具体步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，所述s30的具体步骤包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，所述s40的具体步骤包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于声学成像技术的墙内管道路径分析方法，其特征在于，所述s50的具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：张家诚，杨健，包亦望，马明磊，亓立刚，胡佳林，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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