基于主動(dòng)式全景視覺的管道形變檢測及三維重構(gòu)技術(shù)的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式有鐵路、公路、水運(yùn)和空運(yùn)，而管道運(yùn)輸作為第五種運(yùn)輸方式，尤其是用于化工產(chǎn)品的運(yùn)輸，容易造成腐蝕等病害問題。鑒于上述原因，需要一種自動(dòng)化、智能化的健康檢測技術(shù)定期對(duì)管道進(jìn)行全方位監(jiān)測和維護(hù)。因此，本文提出一種適用于管道形貌檢測的3D全方位視覺檢測方法和相應(yīng)的傳感器。
　　本文主要研究內(nèi)容及成果包括:
　　1.針對(duì)管道內(nèi)部空間狹小、鋪設(shè)距離長的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種管道爬行機(jī)器人，以便檢測裝置在管道內(nèi)自由爬行、快速檢測。

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　　2.為了獲取管道內(nèi)部全景圖像，根據(jù)折反射成像原理能夠使任何距離的物點(diǎn)都能清晰成像的特性，設(shè)計(jì)了一種即使在狹小管道空間內(nèi)也能獲取較大垂直視場全景影像的全景視覺傳感器(Omni-directional Vision Sensor，ODVS)。
　　3.為了對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行精確測量，根據(jù)結(jié)構(gòu)光視覺檢測原理，將ODVS與全景激光發(fā)生器結(jié)合并統(tǒng)籌其幾何關(guān)系設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)艿纼?nèi)部進(jìn)行全景掃描從而實(shí)現(xiàn)精確三維測量與重構(gòu)的主動(dòng)式全景視

3、覺傳感器(Active Stereo Omni-directional Vision Sensor,ASODVS)。
　　4.為了檢測管道內(nèi)部形貌缺陷，需要同時(shí)獲取管道內(nèi)部貌的圖像數(shù)據(jù)與形的圖像數(shù)據(jù)，將ODVS與ASODVS結(jié)合設(shè)計(jì)了一種主動(dòng)式雙目全景視覺傳感器，在兩者之間增加一濾波片并將全景激光更換為全景紅外光，濾波片根據(jù)波長特性將紅外光與可見光分離然后分別成像，就能同時(shí)獲取管道內(nèi)部全景紋理圖像與全景紅外光掃描圖像。
　　

4、5.為了克服爬行裝置側(cè)傾造成的測量誤差問題，利用全景紋理圖像實(shí)時(shí)估計(jì)相機(jī)運(yùn)動(dòng)位姿，對(duì)點(diǎn)云切片數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)系矯正。
　　6.為了對(duì)缺陷危害程度進(jìn)行更精確的評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了對(duì)缺陷量化信息的精確計(jì)算，包括位置、表面積、體積。
　　7.為了實(shí)時(shí)檢測管道是否發(fā)生形變，對(duì)點(diǎn)云切片數(shù)據(jù)進(jìn)行形變分析，計(jì)算橫截面變化率和最大形變率。
　　本文利用主動(dòng)式雙目全景視覺原理對(duì)管道的結(jié)構(gòu)性和功能性缺陷的檢測進(jìn)行了探索與研究，致力于實(shí)現(xiàn)對(duì)管道缺陷的自