CN105299473B - 一种管道声纳视频两栖检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管道声纳视频两栖检测系统，包括两栖图像模块、中央控制模块和显示模块。两栖图像模块获取待测管道的管道声波信息和管道图像信息；中央控制模块包括解码单元、切割单元、识别单元和叠加单元；解码单元分别对管道声波信息和管道图像信息进行解码处理；识别单元识别待测管道边界和管道内液面位置；切割单元对管道声波信息进行两次切割；叠加单元将两次切割后的管道声波信息与管道图像信息进行叠加。本发明的管道声纳视频两栖检测方法及系统，无需对管道进行排水，能同时检测管道水上图像视频和水下声纳视频，降低了设备成本和施工劳动强度，实现水上图像视频和水下声纳视频同步，提高了管道的检测效率及检测结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及管道检测领域，尤其涉及一种管道声纳视频两栖检测方法及系统。
背景技术
CCTV管道内窥检测设备目前已广泛应用于军事、电力、热电厂、石油石化、无损检测、市政、考古等行业。主要用于石油石化、市政排水管道内部快速检测和诊断，该设备配备强力照明光源和便携式控制系统，非常适合野外和移动工作场所，传输线缆可以根据用户需求配备，可将设备送至所需工作位置；防水设计可至水下10米。CCTV管道内窥检测设备目前已广泛应用于军事、电力、热电厂、石油石化、无损检测、市政、考古等行业。但是，单一的CCTV检测是目前排水管道检测的一种有效的手段，但是基于这种视频摄像检测系统来说，如果管道中装有水时，水下部分就像最近的“雾霾”天气一样能见度几乎为零。
管道声纳无需排干管道液体即可检测管道内部状况，是对CCTV检测手段的有力补充。但是，现在市场上的这二套设备，都是独立单独使用。一般是先做CCTV检测实现水上部分检测，做完后，再做声纳检测实现水下部分检测。这样很不方便，二套设备成本价格高，采用二套设备分批施工，耗时费力，施工繁琐，工人劳动强度大。另外，二种检测设备的检测数据不能同时显示在一个主控器上，造成二种检测结果不能同时定位一个故障点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种管道声纳视频两栖检测方法及系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
依据本发明的一个方面，提供了一种管道声纳视频两栖检测方法，包括：
步骤1：获取待测管道的管道声波信息，并同步获取待测管道内管道图像信息；
步骤2：对所述管道声波信息和管道图像信息分别进行解码处理，并根据解码后的管道声波信息识别待测管道边界并映射至以管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中；
步骤3：在所述直角坐标系中，根据待测管道边界对所述管道声波信息进行第一次切割，剔除管道边界以外的管道声波信息，得到管道内部声波信息；
步骤4：识别待测管道内液面位置并映射至所述直角坐标系中；
步骤5：在所述直角坐标系中根据管道内液面位置对所述管道内部声波信息进行第二次切割，并剔除管道内液面上方的管道声波信息，得到管道内液面下方的管道声波信息；
步骤6：将管道内液面下方的管道声波信息与解码后的所述管道图像信息以管道内液面位置为边界在所述直角坐标系中进行叠加得到完整的管道两栖图像信息并显示。
依据本发明的另一个方面，提供了一种管道声纳视频两栖检测系统，包括两栖图像模块、中央控制模块和显示模块。
其中，所述两栖图像模块用于获取待测管道的管道声波信息和管道图像信息；所述中央控制模块包括解码单元、识别单元、切割单元和叠加单元；所述解码单元用于接收所述管道声波信息和管道图像信息，分别对所述管道声波信息和管道图像信息进行解码处理；所述识别单元用于根据解码后的管道声波信息识别待测管道边界并映射至以管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中，还用于识别待测管道内液面位置并映射至以管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中；所述切割单元用于根据待测管道边界对所述进行管道声波信息第一次切割，剔除管道边界以外的管道声波信息，得到管道内部声波信息，还用于在所述直角坐标系中根据管道内液面位置对所述管道内部声波信息进行第二次切割，并剔除管道内液面上方的管道声波信息，得到管道内液面下方的管道声波信息；所述叠加单元用于将管道内液面下方的管道声波信息与解码后的所述管道图像信息以管道内液面位置为边界在所述直角坐标系中进行叠加得到完整的管道两栖图像信息；所述显示模块用于显示所述管道两栖图像信息。
本发明的有益效果是：本发明的一种管道声纳视频两栖检测方法及系统，无需对管道进行排水，能同时检测管道水上图像视频和水下声纳视频，有效地降低了设备成本，降低施工劳动强度，实现水上图像视频和水下声纳视频同步，非常方便地对故障点进行定位，有效地提高了管道的检测效率及检测结果的准确性。
附图说明
图1为本发明的一种管道声纳视频两栖检测方法流程图；
图2为本发明的一种管道声纳视频两栖检测系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一、一种管道声纳视频两栖检测方法，下面将结合图1对本实施例提供的一种管道声纳视频两栖检测方法进行详细的说明。
如图1所示，一种管道声纳视频两栖检测方法流程图，包括：
步骤1：获取待测管道的管道声波信息，并同步获取待测管道内管道图像信息；
步骤2：对所述管道声波信息和管道图像信息分别进行解码处理，并根据解码后的管道声波信息识别待测管道边界并映射至以管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中；
步骤3：在所述直角坐标系中，根据待测管道边界对所述管道声波信息进行第一次切割，剔除管道边界以外的管道声波信息，得到管道内部声波信息；
步骤4：识别待测管道内液面位置并映射至所述直角坐标系中；
步骤5：在所述直角坐标系中根据管道内液面位置对所述管道内部声波信息进行第二次切割，并剔除管道内液面上方的管道声波信息，得到管道内液面下方的管道声波信息；
步骤6：将管道内液面下方的管道声波信息与解码后的所述管道图像信息以管道内液面位置为边界在所述直角坐标系中进行叠加得到完整的管道两栖图像信息并显示。
本实施例中，所述步骤1中获取管道声波信息的具体实现为：
环绕待测管道发射超声波信号，并接收反射回来的超声波信号，根据发射的超声波信号和反射回来的超声波信号得到管道声波中间信息，再将所述管道声波中间信息对应至以待测管道横截面圆心为极点的极坐标系中并进行编码压缩处理，生成管道声波信息；
拍摄待测管道内的实时图像，将管道内的实时图像对应至以待测管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中并进行编码压缩处理，得到管道图像信息。
优选地，所述步骤2中对所述管道声波信息和管道图像信息分别进行解码处理后，还对所述管道声波信息和管道图像信息分别进行降噪滤波处理，再进行后续管道声波信息第一次切割处理。通过对解码后的管道声波信息和管道图像信息分别进行降噪滤波处理，筛除噪点数据，使得后续的检测结果更加准确。
本实施例中，所述步骤2中识别待测管道边界的具体实现为：对解码后的管道声波信息依次进行图像信息处理、滤波处理和特征提取处理，得到管道特征信息，并根据所述管道特征信息识别待测管道边界。
这里需要指出的是，由于管道内会杂质，为了保证识别待测管道边界更加准确，在实际中，我们会反复重复步骤2，根据多次识别的待测管道边界在所述直角坐标系中的坐标，并结合待测管道横截面在直角坐标系中的圆弧轨迹，去除误差较大的点，并自动补齐圆弧缺口，以形成较为准确的管道边界。
本实施例中，所述步骤4中根据解码后的管道声波信息识别待测管道内液面位置的具体实现为：
步骤4.1：在待测管道内壁顶端且垂直向下发射超声波信号，并接收从待测管道内液面反射回来的超声波信号和从待测管道内壁底端反射回来的超声波信号；
步骤4.2：根据发射超声波信号和接收从待测管道内壁底端反射回来的超声波信号的时间差计算出待测管道直径；
步骤4.3：根据所述管道直径以及接收从待测管道内液面反射回来的超声波信号和从待测管道内壁底 端反射回来的超声波信号的时间差计算出待测管道内液面位置。
同理，由于管道内会杂质，这里为了获得管道内液面位置的准确位置，准确的说，是为了准确的获取待测管道内液面与管道内壁底部的距离，在实际过程中，我们也是反复重复步骤4，根据多次识别待测管道内液面位置在所述直角坐标系中的坐标，结合待测管道内液面水平，即待测管道内液面位置在所述直角坐标系中的纵坐标相等，去除误差较大的点，并保持液面位置上所有点的纵坐标相等，以获取更为准确的液面位置。
实施例二、一种管道声纳视频两栖检测系统，下面将结合图2对本实施例提供的一种管道声纳视频两栖检测系统进行详细的说明。
如图2所示，一种管道声纳视频两栖检测系统，包括两栖图像模块、中央控制模块和显示模块；所述两栖图像模块用于获取待测管道的管道声波信息和管道图像信息；所述中央控制模块包括解码单元、识别单元、切割单元和叠加单元；所述解码单元用于接收所述管道声波信息和管道图像信息，分别对所述管道声波信息和管道图像信息进行解码处理；所述识别单元用于根据解码后的管道声波信息识别待测管道边界并映射至以管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中，还用于识别待测管道内液面位置并映射至以管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中；所述切割单元用于根据待测管道边界对所述管道声波信息进行第一次切割，剔除管道边界以外的管道声波信息，得到管道内部声波信息，还用于在所述直角坐标系中根据管道内液面位置对所述管道内部声波信息进行第二次切割，并剔除管道内液面上方的管道声波信息，得到管道内液面下方的管道声波信息；所述叠加单元用于将管道内液面下方的管道声波信息与解码后的所述管道图像信息以管道内液面位置为边界在所述直角坐标系中进行叠加得到完整的管道两栖图像信息；所述显示模块用于显示所述管道两栖图像信息。
本实施例中，所述两栖图像模块包括声纳探测单元和图像获取单元；所述声纳探测单元设置在待测管道内液面下方，用于环绕待测管道发射超声波信号，并接收反射回来的超声波信号，根据发射的超声波信号和反射回来的超声波信号得到管道声波中间信息，再将所述管道声波中间信息对应至以待测管道横截面圆心为极点的极坐标系中并进行编码压缩处理，生成管道声波信息；所述图像获取单元设置在待测管道内液面上方，用于拍摄待测管道内的实时图像，将管道内的实时图像对应至以待测管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中并进行编码压缩处理，得到管道图像信息。
优选地，所述中央控制模块还包括降噪单元，所述降噪单元用于对解码后的所述管道声波信息和管道图像信息分别进行降噪滤波处理。通过所述降噪单元对解码后的管道声波信息和管道图像信息分别进行降噪滤波处理，筛除噪点数据，使得后续的检测结果更加准确。
本实施例中，所述识别单元包括边界识别子单元和液位识别子单元；所述边界识别子单元用于对解码后的管道声波信息依次进行图像信息处理、滤波处理和特征提取处理，得到管道特征信息，并根据所述管道特征信息识别待测管道边界；所述液位识别子单元用于通过发射超声波识别待测管道内液面位置。
这里，所述液位识别子单元设置在待测管道内壁顶端且垂直向下发射超声波信号，接收从待测管道内液面反射回来的超声波信号和从待测管道内壁底 端反射回来的超声波信号，并根据二者接收的时间差计算出待测管道内液面位置。
本发明的一种管道声纳视频两栖检测方法及系统，无需对管道进行排水，能同时检测管道水上图像视频和水下声纳视频，有效地降低了设备成本，降低施工劳动强度，实现水上图像视频和水下声纳视频同步，非常方便地对故障点进行定位，有效地提高了管道的检测效率及检测结果的准确性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种管道声纳视频两栖检测方法，其特征在于，包括：
步骤1：获取待测管道的管道声波信息，并同步获取待测管道内管道图像信息；
步骤2：对所述管道声波信息和管道图像信息分别进行解码处理，根据解码后的管道声波信息识别待测管道边界并映射至以管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中；
步骤3：在所述直角坐标系中，根据待测管道边界对所述管道声波信息进行第一次切割，剔除管道边界以外的管道声波信息，得到管道内部声波信息；
步骤4：识别待测管道内液面位置并映射至所述直角坐标系中；
步骤5：在所述直角坐标系中根据管道内液面位置对所述管道内部声波信息进行第二次切割，并剔除管道内液面上方的管道声波信息，得到管道内液面下方的管道声波信息；
步骤6：将管道内液面下方的管道声波信息与解码后的所述管道图像信息以管道内液面位置为边界在所述直角坐标系中进行叠加得到完整的管道两栖图像信息并显示。
2.根据权利要求1所述一种管道声纳视频两栖检测方法，其特征在于：所述步骤1中获取管道声波信息的具体实现为：
环绕待测管道发射超声波信号，并接收反射回来的超声波信号，根据发射的超声波信号和反射回来的超声波信号得到管道声波中间信息，再将所述管道声波中间信息对应至以待测管道横截面圆心为极点的极坐标系中并进行编码压缩处理，生成管道声波信息；
拍摄待测管道内的实时图像，将管道内的实时图像对应至以待测管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中并进行编码压缩处理，得到管道图像信息。
3.根据权利要求1所述一种管道声纳视频两栖检测方法，其特征在于：所述步骤2中对所述管道声波信息和管道图像信息分别进行解码处理后，还对所述管道声波信息和管道图像信息分别进行降噪滤波处理，再进行后续管道声波信息第一次切割处理。
4.根据权利要求1所述一种管道声纳视频两栖检测方法，其特征在于：所述步骤2中识别待测管道边界的具体实现为：对解码后的管道声波信息依次进行图像信息处理、滤波处理和特征提取处理，得到管道特征信息，并根据所述管道特征信息识别待测管道边界。
5.根据权利要求1至4任一项所述一种管道声纳视频两栖检测方法，其特征在于：所述步骤4中根据解码后的管道声波信息识别待测管道内液面位置的具体实现为：
步骤4.1：在待测管道内壁顶端且垂直向下发射超声波信号，并接收从待测管道内液面反射回来的超声波信号和从待测管道内壁底端反射回来的超声波信号；
步骤4.2：根据发射超声波信号和接收从待测管道内壁底端反射回来的超声波信号的时间差计算出待测管道直径；
步骤4.3：根据所述管道直径以及接收从待测管道内液面反射回来的超声波信号和从待测管道内壁底 端反射回来的超声波信号的时间差计算出待测管道内液面位置。
6.一种管道声纳视频两栖检测系统，其特征在于：包括两栖图像模块、中央控制模块和显示模块；
所述两栖图像模块用于获取待测管道的管道声波信息和管道图像信息；
所述中央控制模块包括解码单元、识别单元、切割单元和叠加单元；
所述解码单元用于接收所述管道声波信息和管道图像信息，分别对所述管道声波信息和管道图像信息进行解码处理；
所述识别单元用于根据解码后的管道声波信息识别待测管道边界并映射至以管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中，还用于识别待测管道内液面位置并映射至以管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中；
所述切割单元用于根据待测管道边界对所述管道声波信息进行第一次切割，剔除管道边界以外的管道声波信息，得到管道内部声波信息，还用于在所述直角坐标系中根据管道内液面位置对所述管道内部声波信息进行第二次切割，并剔除管道内液面上方的管道声波信息，得到管道内液面下方的管道声波信息；
所述叠加单元用于将管道内液面下方的管道声波信息与解码后的所述管道图像信息以管道内液面位置为边界在所述直角坐标系中进行叠加得到完整的管道两栖图像信息；
所述显示模块用于显示所述管道两栖图像信息。
7.根据权利要求6所述一种管道声纳视频两栖检测系统，其特征在于：所述两栖图像模块包括声纳探测单元和图像获取单元；
所述声纳探测单元设置在待测管道内液面下方，用于环绕待测管道发射超声波信号，并接收反射回来的超声波信号，根据发射的超声波信号和反射回来的超声波信号得到管道声波中间信息，再将所述管道声波中间信息对应至以待测管道横截面圆心为极点的极坐标系中并进行编码压缩处理，生成管道声波信息；
所述图像获取单元设置在待测管道内液面上方，用于拍摄待测管道内的实时图像，将管道内的实时图像对应至以待测管道横截面圆心为坐标原点的直角坐标系中并进行编码压缩处理，得到管道图像信息。
8.根据权利要求6所述一种管道声纳视频两栖检测系统，其特征在于：所述中央控制模块还包括降噪单元，所述降噪单元用于对解码后的所述管道声波信息和管道图像信息分别进行降噪滤波处理。
9.根据权利要求6所述一种管道声纳视频两栖检测系统，其特征在于：所述识别单元包括边界识别子单元和液位识别子单元；
所述边界识别子单元用于对解码后的管道声波信息依次进行图像信息处理、滤波处理和特征提取处理，得到管道特征信息，并根据所述管道特征信息识别待测管道边界；
所述液位识别子单元用于通过发射超声波识别待测管道内液面位置。
10.根据权利要求9所述一种管道声纳视频两栖检测系统，其特征在于：所述液位识别子单元设置在待测管道内壁顶端且垂直向下发射超声波信号，接收从待测管道内液面反射回来的超声波信号和从待测管道内壁底 端反射回来的超声波信号，并根据二者接收的时间差计算出待测管道内液面位置。
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