[发明专利]一种基于数字图像的工业管道探伤内壁检测方法

权利要求书

1.一种基于数字图像的工业管道探伤内壁检测方法，其特征在于，按照以下步骤实施：

步骤1：建立内窥镜位姿成像模型，分析成像面与内窥镜位姿的关系，得到关于内窥镜内外圆环的中心点位置、内窥镜主点位置、类圆的长短轴长度数值与内窥镜的偏移角度及位移量之间关系的内外参数；

步骤2：根据步骤1标定得到内窥镜的内外参数；利用基于BEMD的改进算法对内窥镜探测得到的图像进行增强，增大有效区域面积；再利用基于大津法的改进分割算法，分割出无效区域，得到有效的圆环区域内图像；

步骤3：对步骤2得到的有效圆环内图像进行矫正与展开处理，得到管道内壁展开图像；

步骤4：将步骤3得到的有效圆环区域内的展开图像作为输入图像进行图像拼接，具体如下：

步骤4.1：预处理：首先对得到管道内壁展开图像进行形态学重建增强处理，使得到重建后的图像的探伤边缘轮廓信息更加清晰，接着利用指数增强函数方法对探伤图像进行图像增强处理，使探伤区域与背景区域相区分开，为后续的图像拼接步骤排除干扰；

步骤4.2：特征提取：对上述增强后的待拼接的探伤展开图像通过基于改进的SIFT检测算法进行管道内壁探伤图像的特征信息提取，从而获得特征点；

步骤4.3：图像匹配：对上一步骤得到的特征点通过欧氏距离进行特征匹配也就是粗匹配，是对所有的匹配点进行相似度的范围压缩，提出指点范围外的匹配对，提出的匹配对中绝大部分为错误匹配对；主要目的是提纯匹配对，进而缩减算法时间，提高算法时效性；然后再利用基于改进的自适应RANSAC算法对特征点匹配对进行进一步的提纯，剔除掉错误的特征匹配对，符合RANSAC算法的数学模型的匹配对视为正确的，不符合模型的匹配判定为错误匹配；

步骤4.4：图像融合：采用像素灰度值加权融合算法对上述所得到的匹配信息的图像进行融合，最终实现完整的探伤区域；

步骤4.5：通过拼接后的图像进行面积统计，用来判断其是否需要更换或维修。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字图像的工业管道探伤内壁检测方法，其特征在于，步骤1所述内窥镜位姿成像模型包含四种位姿：

①内窥镜镜头视角与管道中轴线平行，且位于中轴线上，这种情况称之为理想状态，简称为“无角度偏移、无位移”，传统的管道全景展开算法应在此种状态下完成；

②内窥镜镜头视角与管道中轴线存在角度偏移，但其仍位于中轴线上，简称为“有角度偏移，无位移”；

③内窥镜镜头视角与中轴线平行，但不在中轴线上，简称为“无角度偏移，有位移”；

④内窥镜镜头视角不仅与中轴线存在角度偏移，而且也不位于中轴线上，简称为“有角度偏移，有位移”。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字图像的工业管道探伤内壁检测方法，其特征在于，步骤2具体如下：

步骤2.1：首先确定内窥镜主点参数即摄像机的光心，采用张正友标定方法对内窥镜主点参数提取，得到主点参数数值；

步骤2.2：结合步骤2.1所述主点参数数值，采用基于BEMD的改进算法对内窥镜探测得到的图像进行增强，从而增大有效区域达到面积，提高图像的质量；

步骤2.3：图像的展开：将中心能见度低的无效区域与外围突出区域去除，从而得到有效的圆环区域内图像。

4.根据权利要求1所述的一种基于数字图像的工业管道探伤内壁检测方法，其特征在于，步骤3所述管道内壁展开图像有两种展开放式：

①切向展开，即以圆形图像中的内外圆半径差作为展开后矩形的宽，外圆周长作为矩形的长，将环形图像展开为矩形图像；

②径向展开，对已经切向展开的图像再进行径向拉伸，通过求解管道内壁与成像面之间的几何关系，按求得的函数进行径向拉伸，从而校准图像，最终得到圆环区域的展开图像。

5.根据权利要求1所述的一种基于数字图像的工业管道探伤内壁检测方法，其特征在于，所述内窥镜设置于内窥管内，所述内窥管盘卷在盘卷机箱的转盘上，通过设置校直器将盘卷的内窥管拉直，同时校直器还可固定内窥管的位置，使内窥镜和内窥管伸入至管道内的管段均不与管道接触。