[发明专利]一种基于压缩感知的管道漏磁数据分级压缩方法

说明书

本发明提供一种基于压缩感知的管道漏磁数据分级压缩方法，涉及管道无损检测和信号处理领域。本发明所述方法包括下述步骤：步骤1.对管道漏磁数据进行滤波等预处理；步骤2.依据基础分级阈值的不同对待分级管段的漏磁数据进行分级；步骤3.对不同级别的漏磁数据构造相对应的稀疏变换基；步骤4.对不同级别和大小的漏磁数据构造相对应的观测矩阵，对漏磁数据进行稀疏采集，得到观测值；步骤5.利用正交匹配追踪算法对观测值进行重构，得到重构的管道漏磁数据。本发明解决了现有技术中压缩时间长、压缩比例低以及压缩后数据缺陷信息容易有较多缺失的技术问题，保证了对管道漏磁数据最大化压缩的同时，完整地保留漏磁数据中的各种缺陷信息。

技术领域

本发明涉及管道无损检测和信号处理领域，特别是涉及一种基于压缩感知的管道漏磁数据压缩方法。

背景技术

海底管道工作在十分恶劣的海底环境中，容易受到腐蚀等复杂因素的侵蚀，一旦发生泄漏，将造成十分严重的后果。

在海底管道的缺陷检测，一次检测的距离往往特别长，记录的数据量特别大，并且为了获得更高的检测精度，布置的传感器数量也越来越多，不再只检测单一的轴向或径向数据，而是对管道进行全方位的三维漏磁信号检测。特别是一些大口径管道，数据量成倍增长。而管道内的空间是有限的，管道内检测器的存储部分获得的空间更是有限。采集的数据若完整的存储下来，一是对内检测器的硬件配置的存储容量要求特别高，二是后期检测处理时，数据量大，数据预处理及缺陷检测的速度下降，三是显示管道漏磁数据时，显示速度慢，影响操作的流畅性。

实际采集到的管道漏磁检测数据具有以下特点：大部分区域都是没有缺陷的，除了管段连接处的焊缝外，其他部分漏磁信号十分平缓且幅值较小，将这部分称为非重要区域，可以进行较大比例的压缩；一些有缺陷的部分以及包含较多组件如阀门、弯头、法兰、三通等的部分，漏磁信号的幅值增大且变化较快，包含一些重要的缺陷数据特征，如峰-峰值、峰-谷值等，将这部分称为重要区域，需要减小压缩的比例，尽可能地保留缺陷漏磁数据的所有信息。综上，将管道漏磁检测数据依据重要程度的不同来划分等级，再将对应的不同等级数据采取不同的压缩比例进行压缩，实现对管道漏磁数据的分级压缩，既能解决管道漏磁数据压缩的问题，同时又不会影响管道缺陷部分的检测。

压缩感知理论，利用信号数据的稀疏特性，在远小于Nyquist采样率的条件下,用随机采样获取信号的离散样本，接着非线性重建信号数据，实现了用较少的数据最大限度的还原了信息，实现了数据量的减少而数据信息的完整。将压缩感知理论应用于管道漏磁检测的数据压缩中来，结合管道漏磁数据的特点，对部分管道漏磁检测的数据进行低频率的采样，实现数据量的压缩，同时保证不改变原始漏磁信号的重要特征值，不影响管道缺陷的检测。

发明内容

针对上述现有的压缩方法中存在的耗费时间长、压缩比例低以及压缩后的数据缺陷信息容易有较多缺失的技术问题，本发明提供一种基于压缩感知的管道漏磁数据分级压缩方法，实现管道漏磁数据的自适应压缩，通过对管道漏磁数据的合理压缩来提高管道漏磁缺陷检测系统的数据采集存储速度、缺陷检测速度以及漏磁数据显示速度，保证了在完成对漏磁数据最大化压缩的同时，完整地保留漏磁数据中的各种缺陷信息。

本发明的技术方案为：

一种基于压缩感知的管道漏磁数据分级压缩方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：漏磁数据的预处理：实时采集管道原始漏磁数据H₀；设计低通滤波器，去除原始漏磁数据H₀中的高频干扰；去除原始漏磁数据H₀中的异常数据，对缺失数据进行插补；对原始漏磁数据H₀进行归一化处理，得到预处理后的漏磁数据H；