[发明专利]基于双目视觉的排水管道内表面腐蚀深度及面积测量方法

权利要求书

1.一种基于双目视觉的排水管道内表面腐蚀深度及面积测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S110：将相机搭建在轨道爬行器左右两边，以ZHANG氏原理完成相机标定，利用OpenCV求得左右相机的内参矩阵(M_l,M_r)、畸变系数向量(β_l,β_r)、平移向量T、旋转向量R、重投影矩阵Q；

步骤S120：使用搭建的左右相机采集管道内壁腐蚀区域图像，利用Bouguet算法及S110所获取标定数据对采集的左右图像进行畸变矫正及立体校正；

步骤S130：对经过步骤S120处理得到的左右图像，利用人工选取参数的漫水填充算法分离管壁背景及腐蚀目标，获取管壁腐蚀区域轮廓；轮廓点以SURF描述子作为匹配变量进行匹配，腐蚀区域以FAST作为检测算子检测特征点、以BRIEF描述子作为匹配变量进行匹配；最后根据腐蚀区域轮廓点的匹配结果以视差作为统计量利用假设性检验建立置信区间，实现误匹配剔除；腐蚀区域非轮廓点的匹配结果，以欧式距离最短作为匹配条件，滤除欧氏距离大于阈值的匹配对，实现误匹配剔除；

步骤S140：基于视差原理计算轮廓匹配点和腐蚀区域内匹配点的三维坐标；

步骤S150：利用平行线仿射变换不变性，计算管道母线，以管道母线作为辅助线计算腐蚀区域的深度和面积；腐蚀区域的深度及面积测量阶段分为以下两个步骤：

S151待测点辅助线估计：由平行直线的仿射不变性可知，与轴线平行的若干母线，在像平面的像依旧是线且互相平行，管道母线与轮廓交点构成的有限向量集设i、i′的世界坐标为p_i、p_i′，因此为三维向量，V为共线向量集，由相关系数的性质可知，x,y,z之间相关系数公式(4-2)绝对值|ρ_xy|＝|ρ_xz|＝|ρ_yz|＝1；

母线g_i的像为l_i′，n为母线投影方向的数量，由于管道母线g_i方向未知，为了确定管道母线的像的方向，在图像坐标系中0-360度范围内选取n条可能的投影方向{l₁,l₂,...,l_n}，设l_k∈{l₁,l₂,...,l_n}为其中一条可能的投影方向，则与l_k平行的所有直线l_k0...l_km与轮廓两端交点对应的世界坐标所组成的向量集对应的相关系数为当i＝index时，满足则l_i′//l_index表示l_i′和l_index平行，且ρ^index为{…ρ^index-1,ρ^index,ρ^index+1…}局部最大值，此时，l_index为求出的管道母线的像的方向；

S152待测点腐蚀深度估计及管壁面积估计：管壁上任意管道母线g_i与腐蚀区域的轮廓两端交点(i,i′)在三维欧式空间的向量为腐蚀区域任意一点坐标p(x,y,z)，相对管壁的腐蚀深度h_p＝min{d_i(p,g_i)}，i∈{0,2,...,m′}，d_i(p,g_i)为点p到直线g_i的距离，m′为母线与腐蚀区域轮廓的交点的数目，腐蚀面积为S，step为步长，将腐蚀区域四边形面积折合两个三角形面积，则腐蚀区域的面积为：

S＝sum{S_{ii′(i+step)}+S_{(i+step)(i+step)′i′}},i∈{1,1+step,1+2step,....},step∈N

其中S_{ii′(i+step)}表示上方三角形面积，S_{(i+step)(i+step)′i′}表示下方三角形面积，N表示自然数。