CN108051444A - 基于图像的水下管道检测装置及其检测方法 - Google Patents

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CN108051444A CN201711242062.3A CN201711242062A CN108051444A CN 108051444 A CN108051444 A CN 108051444A CN 201711242062 A CN201711242062 A CN 201711242062A CN 108051444 A CN108051444 A CN 108051444A
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李建英
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    • G01N2021/8861—Determining coordinates of flaws
    • G01N2021/8864—Mapping zones of defects

Abstract

本发明提供了一种基于图像的水下管道检测装置及其检测方法。该装置包括水下移动平台、水面服务器端和地面观测终端；水下移动平台通过采集水下管道表面的全景视频信息以及对水下管道外壁进行异常缺陷检测，将获得的全景视频信息和检测结果数据实时发送给水面服务器端，通过控制单元根据来自地面观测终端的控制指令控制水下移动平台的移动以及各采集单元的采集；水面服务器端接收来自各采集单元的全景视频信息和检测结果数据，并发送给地面观测终端进行观测及处理。上述水下管道检测装置及其检测方法，能够使得观测人员在地面端直观、全面地观测到海底管道外部及管道在海底所处状况，节省了潜水员下水检测的时间，也减少了潜水员下水的危险性。

Description

基于图像的水下管道检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及技术，尤其涉及一种基于图像的水下管道检测装置及其检测方法。
背景技术
在未来海洋开发的过程中，由于人很难进行水下作业，自主水下采集装置必定成为水下检测、海洋资源采集的必备工具。而水下环境复杂，现有的水下环境、地形、物体检测的手段无法很好的对水下进行检测和重现；近年来，随着海洋石油的不断开发，担负海上油气输送任务的海底管道不断增多，海底管道失效事故也呈现逐年增长趋势。目前，海底管道的外检测对海底管道外防腐层及阴极保护状态等腐蚀信息仅仅依靠潜水员的水下检测获取，而海底管道多埋于海底管沟中，潜水员水下检测不适用于海底管道的全线检测，同时也受制于海况、水深、季节等条件限制。海底管道外检测技术手段的缺乏已经成为了影响海底管道安全运行的技术屏障。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，本发明提供了一种基于图像的水下管道检测装置及其检测方法，以至少解决目前现有技术中缺乏海底管道外检测技术的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于图像的水下管道检测装置，水下管道检测装置包括水下移动平台、水面服务器端和地面观测终端；水下移动平台上设有图像采集单元、数据采集单元、控制单元和第一通信单元；其中，图像采集单元适于采集水下管道表面的全景视频信息，数据采集单元适于对水下管道外壁进行异常缺陷检测以获得检测结果数据；图像采集单元和数据采集单元将采集到的全景视频信息和检测结果数据通过第一通信单元实时发送给水面服务器端；控制单元适于根据来自地面观测终端的控制指令来控制水下移动平台的移动以及图像采集单元和数据采集单元的采集；水面服务器端包括设置在水面上的相互连接的处理单元、存储单元和第二通信单元，处理单元适于接收来自图像采集单元和数据采集单元的全景视频信息和检测结果数据，并存储于存储单元中，通过第二通信单元将接收到的全景视频信息和检测结果数据中的至少部分发送给地面观测终端；地面观测终端包括显示单元和第三通信单元，地面观测终端通过第三通信单元向控制单元发送控制指令，以及接收来自水面服务器端的全景视频信息和检测结果数据中的至少部分，并通过显示单元显示接收到的全景视频信息和/或检测结果数据。
根据本发明的另一方面，还提供了一种上述基于图像的水下管道检测装置的检测方法，水下管道检测方法包括：地面观测终端发送控制指令控制水下移动平台在水下管道附近三维空间运动，以通过图像采集单元采集水下管道表面的全景视频信息，并通过数据采集单元对水下管道外壁进行异常缺陷检测以获得检测结果数据，将采集到的全景视频信息和检测结果数据通过第一通信单元实时发送给水面服务器端进行处理，并发送至地面观测终端以供实时观测。
本发明的基于图像的水下管道检测装置及其检测方法，主观测终端(例如是多个地面观测终端中的一个)发送控制指令控制水下移动平台在水下管道附近三维空间运动，采集管道表面及附近的全景视频信息，回传输到水面服务器端进行处理，主观测终端和其它观测终端实时查看经过处理的全景视频，观测终端对管道外部及在海底所处状况进行目测，并对管道重点部位或目测异常部位进行实时拍照，获取高清图片，同时将全景视频和图片存储在水面服务器端，方便观测终端后期下载和查看；实时采集管道重点部位或目测异常部位的裂纹缺陷数据，回传输到水面服务器端进行分析处理，主观测终端和其它观测终端实时查看处理后的数据。主观测终端和其它观测终端通过图像和裂纹缺陷数据分析，评估该管道是否需要人员下海维修。
上述基于图像的水下管道检测装置及其检测方法，通过图像采集单元采集全景视频图像使观测人员在地面端就可以直观、全面的观测到海底管道外部及管道在海底所处的状况，节省了潜水员下水检测的时间，也减少了潜水员下水的危险性；多个观测人员可以同时借助本装置进行实时观测并通过拍摄任意位置的管道图片和分析数据得出最后的结论。
此外，本发明的上述基于图像的水下管道检测装置及其检测方法，还可以对接收到的全景视频信息中的每一帧全景图像进行如下处理：基于该帧全景图像中各子区域的位置信息，将该帧全景图像与参考图像进行对齐；比较对齐后的该帧全景图像和参考图像，以确定该帧全景图像中的缺陷候选块，并将该缺陷候选块对应的局部图像部分和位置信息发送给地面观测终端3。还可以采用检测换能器，利用高速超声扫描水下管道外壁并接收反射信号，将接收的反射信号实时地发送至水面服务器端2。例如，可以通过对水面服务器端2接收的反射信号包含的信息进行处理，以提取管道裂纹缺陷数据。数据分析模块212例如可以将得到的管道裂纹缺陷数据发送至地面观测终端3。
这样，根据确定的一个或多个缺陷候选块的位置信息(或者对应的水下管道外壁实际位置集合)以及得到的管道裂纹缺陷数据对应的位置信息(如上文所述的检测结果数据中的每个数据可以分别对应一个位置信息，这里，管道裂纹缺陷数据相当于检测结果数据的示例)，当缺陷候选块的位置信息(或者对应的水下管道外壁实际位置集合)与所得到的管道裂纹缺陷数据对应的位置信息之间存在交叠时(即交集)，也就是说，一个或多个位置可能既被确定属于某个缺陷候选块、又被确定对应于某些管道裂纹缺陷数据，则该一个或多个位置对应真正的表面缺陷处的概率相对更大，由此可以将该结果提供给地面观测终端3以供处理。相比于现有技术而言，本实施例的检测准确度更高。
通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：
图1是示出本发明的基于图像的水下管道检测装置的一个示例的结构示意图；
图2是示出水下移动平台的一种可能结构的示意图；
图3是示出图像采集单元的一种可能结构的示意图；
图4是示出处理单元的一种可能结构的示意图；
图5是示出地面观测终端的一种可能结构的示意图。
本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本发明实施例的理解。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本发明的实施例提供了一种基于图像的水下管道检测装置，水下管道检测装置包括水下移动平台、水面服务器端和地面观测终端；水下移动平台上设有图像采集单元、数据采集单元、控制单元和第一通信单元；其中，图像采集单元适于采集水下管道表面的全景视频信息，数据采集单元适于对水下管道外壁进行异常缺陷检测以获得检测结果数据；图像采集单元和数据采集单元将采集到的全景视频信息和检测结果数据通过第一通信单元实时发送给水面服务器端；控制单元适于根据来自地面观测终端的控制指令来控制水下移动平台的移动以及图像采集单元和数据采集单元的采集；水面服务器端包括设置在水面上的相互连接的处理单元、存储单元和第二通信单元，处理单元适于接收来自图像采集单元和数据采集单元的全景视频信息和检测结果数据，并存储于存储单元中，通过第二通信单元将接收到的全景视频信息和检测结果数据中的至少部分发送给地面观测终端；地面观测终端包括显示单元和第三通信单元，地面观测终端通过第三通信单元向控制单元发送控制指令，以及接收来自水面服务器端的全景视频信息和检测结果数据中的至少部分，并通过显示单元显示接收到的全景视频信息和/或检测结果数据。
图1给出了本发明的基于图像的水下管道检测装置的一个示例的结构示意图。如图1所示，在该示例中，水下管道检测装置包括水下移动平台1、水面服务器端2和地面观测终端3。需要说明的是，图1中虽然示出了仅包括1个地面观测终端的示例，但在其他示例中，水下管道检测装置也可以包括2个或更多个地面观测终端。例如，在水下管道检测装置包括2个或更多个地面观测终端的情况下，可以将其中之一作为主观测终端。
此外，需要说明的是，图1以及后面将要描述的图2-5为示意性视图。例如，在实际应用中，图1所示的水下移动平台1可以设置在水下管道附近处，例如通过机械连接的方式固定或活动地安装在管道上，以进行相应检测和处理。水面服务器端2例如设置在水面附近位置，以与水下移动平台1和地面观测终端3之间进行通信。地面观测终端3例如设置在地面上，当包括多个地面观测终端3时，多个地面观测终端3可以分别设置在不同位置进行观测。
根据本公开的实施例，第一通信单元15、第二通信单元23和第三通信单元33可以采用有线或者无线双向通信方式，以实现水下移动平台1、水面服务器端2和地面观测终端3之间的通信。换句话说，水下移动平台1、水面服务器端2和地面观测终端3之间例如可以采用有线或无线的通信方式。例如，水下移动平台1与水面服务器端2之间可以采用无线通信，而水面服务器端2与一个或多个地面观测终端3之间可以采用有线通信；又如，水下移动平台1与水面服务器端2之间可以采用有线通信，而水面服务器端2与一个或多个地面观测终端3之间可以采用无线通信；或者，水下移动平台1、水面服务器端2和地面观测终端3三者之间可以均采用有线通信，或者均采用无线通信。
水下移动平台1上设有图像采集单元12、数据采集单元13、控制单元14和第一通信单元15。
其中，图像采集单元12适于采集水下管道表面及附近(例如管道表面的预定范围之内，可以根据经验值确定上述预定范围，或通过试验的方法确定)的全景视频信息，数据采集单元13适于对水下管道外壁进行异常缺陷检测以获得检测结果数据；图像采集单元12和数据采集单元13将采集到的全景视频信息和检测结果数据通过第一通信单元15实时发送给水面服务器端2；控制单元14适于根据来自地面观测终端3的控制指令来控制水下移动平台1的移动以及图像采集单元12和数据采集单元13的采集。其中，控制单元14例如可以通过一个或多个伺服机构来控制水下移动平台1的移动，使得水下移动平台1能够在水下管道附近的三维空间运动。
水面服务器端2包括设置在水面上的相互连接的处理单元21、存储单元22和第二通信单元23，处理单元21适于接收来自图像采集单元12和数据采集单元13的全景视频信息和检测结果数据，并存储于存储单元22中，通过第二通信单元23将接收到的全景视频信息和检测结果数据中的至少部分发送给地面观测终端3。
地面观测终端3包括显示单元32和第三通信单元33，地面观测终端3通过第三通信单元33向控制单元14发送控制指令，以及接收来自水面服务器端2的全景视频信息和检测结果数据中的至少部分，并通过显示单元32显示接收到的全景视频信息和/或检测结果数据。
根据本公开的实施例，水下移动平台1上还可以设有位置获取单元11，位置获取单元11可以用于实时获取图像采集单元12的位置信息，图像采集单元12和数据采集单元13将采集到的全景视频信息和检测结果数据连同位置获取单元11获取的位置信息一起相关联地通过第一通信单元15实时发送给水面服务器端2。
根据一个实现方式，全景视频信息中的每一帧包括一个或多个子区域，每个子区域分别对应一个位置信息。例如，图像采集单元12中可以包括多个摄像头，每个子区域对应的位置信息例如是其对应的摄像头在采集该帧图像中该子区域时所处的位置信息。
根据另一个实现方式，检测结果数据中的每个数据也可以分别对应一个位置信息。例如，检测结果数据中每个数据对应的位置信息例如是数据采集单元13在采集到该数据时所处的位置信息，而数据采集单元13的位置信息例如也可以通过位置获取单元11来获得。
需要说明的是，位置获取单元11的数量可以是一个，也可以是多个。例如，可以在图像采集单元12的每个摄像头中分别设置一个位置获取单元11，可选地，还可以在数据采集单元13中设置位置获取单元11。
根据本公开的实施例，图像采集单元12可以包括如图3所示的照明模块121、摄像模块122、图片输出模块123和视频输出模块124。需要说明的是，在其他示例中，图像采集单元12也可以只包括以上四个模块121～124中的部分模块，比如，只包括照明模块121和摄像模块122，或者只包括照明模块121、摄像模块122和图片输出模块123，或者只包括照明模块121、摄像模块122和视频输出模块124。
如图3所示，照明模块121可以在水下光线不足时为摄像模块122提供额外光照。
摄像模块122可以用于采集其视野内多个视角对应的多路图片数据，以使得该多个视角对应的多路图片数据能够获得全景图像。
根据一个实现方式，摄像模块122可以包括一个或多个鱼眼摄像头或一个或多个广角摄像头组成的摄像模组。
视频输出模块124可以用于将采集到的多路图片数据进行全景图像拼接，并对拼接后的图像进行压缩编码处理，以封装成视频的标准格式的多媒体流文件进行分发(例如发至水面服务器端2，再由服务器端2发至一个或多个地面观测终端3)。
图片输出模块123可以在接收到来自水面服务器端2的请求图片指令时，输出相应多路图片。
根据本公开的实施例，处理单元21例如可以包括如图4所示的图像处理模块211和数据分析模块212中的部分或全部模块。
图像处理模块211例如可以用于接收来自图像采集单元12的全景视频信息。
根据一个实现方式，图像处理模块211例如可以对接收到的全景视频信息中的每一帧全景图像进行如下处理：基于该帧全景图像中各子区域的位置信息，将该帧全景图像与参考图像进行对齐；比较对齐后的该帧全景图像和参考图像，以确定该帧全景图像中的缺陷候选块，并将该缺陷候选块对应的局部图像部分和位置信息发送给地面观测终端3。
其中，参考图像例如是对完好(没有缺陷)的水下管道外壁进行拍照获得的全景图像，该参考图像例如可以是在该水下管道外壁在投入使用之前(例如在地面上时或者出厂时)或者刚投入使用之初时(例如刚放到水下、尚未产生任何表面缺陷时)获取的。
此外，针对全景视频信息中的每一帧全景图像，可以通过裁剪、缩放等方式将该帧全景图像缩放至与参考图像相一致的尺寸再对齐，对齐的过程也可以采用现有技术，这里不再赘述。
针对全景视频信息中的每一帧全景图像，当将该帧全景图像与参考图像对齐后，例如可以将该帧全景图像分为多个图像块(如划分为多行多列的多个矩阵块，或按照其他预定方式进行分割)，并在参考图像中进行对应的划分(即图像分割)，使得该帧全景图像中每个图像块在参考图像中都有一个对应的匹配块，计算每个图像块与其对应匹配块之间的距离，若该距离大于或等于预设阈值，则该图像块被判定为缺陷候选块；若该距离小于预设阈值，则该图像块不被确定为缺陷候选块。
需要说明的是，对全景图像和参考图像进行划分图像块时，划分图像块的数量可以多于全景图像中子区域的数量。比如，每一帧全景图像假设包括8个子区域(用A-F来表示上述8个子区域)，对应于8个摄像头的采集区域；而每一帧全景图像例如分割成1000*1000(即106)个图像块，在该106个图像块中，假设通过计算共确定了3个缺陷候选块，则该3个缺陷候选块可以能分别对应上述8个子区域中的不同子区域，也可能其中部分缺陷候选块对应同一个子区域等。例如，第一缺陷候选块和第二缺陷候选块同属于子区域C，而第三缺陷候选块属于子区域E，则第一和第二缺陷候选块对应的位置信息均为PC(即在采集该帧全景图像中的子区域C时所对应的位置信息)，而第三缺陷候选块对应的位置信息为PE(即在采集该帧全景图像中的子区域E时所对应的位置信息)。
根据本公开的实施例，图像处理模块211在确定缺陷候选块后，可以在参考图像中确定与该缺陷候选块对应的那个匹配块，将该缺陷候选对应的匹配块所对应的水下管道外壁实际位置集合发送给地面观测终端3。
例如，上述例子中第三缺陷候选块对应的位置信息为PE，在参考图像中能够确定与该第三缺陷候选块对应的那个匹配块(假设用PE’表示该匹配块)。假设对齐后，每一帧全景图像被分割为106个图像块，而参考图像也被分割为106个图像块，则根据对齐后的位置关系，可以得到每一帧全景图像中每个图像块在参考图像中对应的图像块(即匹配块)。其中，参考图像被分割得到的106个图像块(其中，106仅作为举例说明，实际数量不限于此)，例如可以预先得到参考图像中该106个图像块分别对应的水下管道外壁实际位置。比如，可以采用xyz坐标系，将管道的轴向作为z轴方向，在管道截面上选取两个垂直半径方向作为x轴和y轴方向，由此，参考图像中每个图像块对应的水下管道外壁实际位置可以用三维坐标表示。此外，在其他例子中，也可以采用柱坐标系，即可以采用一个z轴(管道轴线方向)和一个角度(参考图像中每个图像块中心处对应的水下管道外壁实际位置所在截面半径与预设0度半径之间的夹角)，这里不再赘述。
此外，根据本公开的实施例，水下移动平台1还可以包括高清视频传输单元，高清视频传输单元可以在图像处理模块211确定缺陷候选块之后，将该缺陷候选块对应的位置信息处的高清视频通过第一通信单元15实时发送给水面服务器端2，并由水平服务器端2发送给地面观测终端3。例如，缺陷候选块对应的位置信息处的高清视频的分辨率高于预设阈值。
例如，视频输出模块124封装成的多媒体流文件是经过压缩编码处理的，而高清视频传输单元所传输的“缺陷候选块对应的位置信息处的高清视频”是未经上述压缩编码处理的，或者虽然经过压缩，但压缩后的视频分辨率仍然高于预设阈值(而视频输出模块124封装成的多媒体流文件的视频分辨率是低于该预设阈值的)。
根据本公开的实施例，数据采集单元13可以包括检测换能器，检测换能器可利用高速超声扫描水下管道外壁并接收反射信号，将接收的反射信号实时地发送至水面服务器端2。检测换能器例如可以固定于水下移动平台1上。
此外，如图4所示，数据分析模块212例如可以通过对水面服务器端2接收的反射信号包含的信息进行处理，以提取管道裂纹缺陷数据。数据分析模块212例如可以将得到的管道裂纹缺陷数据发送至地面观测终端3。
此外，根据图像处理模块211确定的一个或多个缺陷候选块的位置信息(或者对应的水下管道外壁实际位置集合)以及数据分析模块212得到的管道裂纹缺陷数据对应的位置信息(如上文所述的检测结果数据中的每个数据可以分别对应一个位置信息，这里，管道裂纹缺陷数据相当于检测结果数据的示例)，当缺陷候选块的位置信息(或者对应的水下管道外壁实际位置集合)与数据分析模块212得到的管道裂纹缺陷数据对应的位置信息之间存在交叠时(即交集)，也就是说，一个或多个位置可能既被确定属于某个缺陷候选块、又被确定对应于某些管道裂纹缺陷数据，则该一个或多个位置对应真正的表面缺陷处的概率相对更大，由此可以将该结果提供给地面观测终端3以供处理。相比于现有技术而言，本实施例的检测准确度更高。
根据本公开的实施例，如图5所示，地面观测终端3还可以包括交互单元31，交互单元31适于接收用户的输入而生成对应的控制指令，并通过第三通信单元33发送至水面服务器端2，以由水面服务器端2转发给水下移动平台1，或通过第三通信单元33直接发送给水下移动平台1。
根据一个实现方式，交互单元31例如可以根据用户输入生成拍照指令，以获得当前显示单元32所显示的图像或其局部图像。
根据另一实现方式，交互单元31可以根据用户输入生成拍照指令，向图片输出模块123发送请求图片指令以获得对应的多路图片，该多路图片是未经压缩处理的。
此外，根据本公开的实施例，地面观测终端3可以包括一个或多个电子设备，电子设备例如是PC机、智能手机以及平板电脑等中的任一种或多种。
此外，本公开的实施例还提供了上述结合图1-5所描述的任一种基于图像的水下管道检测装置的检测方法，水下管道检测方法包括：地面观测终端3发送控制指令控制水下移动平台1在水下管道附近三维空间运动，以通过图像采集单元12采集水下管道表面的全景视频信息，并通过数据采集单元13对水下管道外壁进行异常缺陷检测以获得检测结果数据，将采集到的全景视频信息和检测结果数据通过第一通信单元15实时发送给水面服务器端2进行处理，并发送至地面观测终端3以供实时观测。
根据一个实现方式，该方法中可以对接收到的全景视频信息中的每一帧全景图像进行如下处理：基于该帧全景图像中各子区域的位置信息，将该帧全景图像与参考图像进行对齐；比较对齐后的该帧全景图像和参考图像，以确定该帧全景图像中的缺陷候选块，并将该缺陷候选块对应的局部图像部分和位置信息发送给地面观测终端3。
根据一个实现方式，该方法中还可以采用检测换能器，利用高速超声扫描水下管道外壁并接收反射信号，将接收的反射信号实时地发送至水面服务器端2。例如，可以通过对水面服务器端2接收的反射信号包含的信息进行处理，以提取管道裂纹缺陷数据。数据分析模块212例如可以将得到的管道裂纹缺陷数据发送至地面观测终端3。
这样，根据确定的一个或多个缺陷候选块的位置信息(或者对应的水下管道外壁实际位置集合)以及得到的管道裂纹缺陷数据对应的位置信息(如上文所述的检测结果数据中的每个数据可以分别对应一个位置信息，这里，管道裂纹缺陷数据相当于检测结果数据的示例)，当缺陷候选块的位置信息(或者对应的水下管道外壁实际位置集合)与所得到的管道裂纹缺陷数据对应的位置信息之间存在交叠时(即交集)，也就是说，一个或多个位置可能既被确定属于某个缺陷候选块、又被确定对应于某些管道裂纹缺陷数据，则该一个或多个位置对应真正的表面缺陷处的概率相对更大，由此可以将该结果提供给地面观测终端3以供处理。相比于现有技术而言，本实施例的检测准确度更高。
综上，本公开提供了以下方案：
方案1.基于图像的水下管道检测装置，其特征在于，水下管道检测装置包括水下移动平台1、水面服务器端2和地面观测终端3；
水下移动平台1上设有图像采集单元12、数据采集单元13、控制单元14和第一通信单元15；
其中，图像采集单元12适于采集水下管道表面的全景视频信息，数据采集单元13适于对水下管道外壁进行异常缺陷检测以获得检测结果数据；图像采集单元12和数据采集单元13将采集到的全景视频信息和检测结果数据通过第一通信单元15实时发送给水面服务器端2；控制单元14适于根据来自地面观测终端3的控制指令来控制水下移动平台1的移动以及图像采集单元12和数据采集单元13的采集；
水面服务器端2包括设置在水面上的相互连接的处理单元21、存储单元22和第二通信单元23，处理单元21适于接收来自图像采集单元12和数据采集单元13的全景视频信息和检测结果数据，并存储于存储单元22中，通过第二通信单元23将接收到的全景视频信息和检测结果数据中的至少部分发送给地面观测终端3；
地面观测终端3包括显示单元32和第三通信单元33，地面观测终端3通过第三通信单元33向控制单元14发送控制指令，以及接收来自水面服务器端2的全景视频信息和检测结果数据中的至少部分，并通过显示单元32显示接收到的全景视频信息和/或检测结果数据。
方案2.根据方案1的水下管道检测装置，其特征在于，水下移动平台1上还设有位置获取单元11，位置获取单元11适于实时获取图像采集单元12的位置信息，图像采集单元12和数据采集单元13将采集到的全景视频信息和检测结果数据连同位置获取单元11获取的位置信息一起相关联地通过第一通信单元15实时发送给水面服务器端2；
其中，全景视频信息中的每一帧包括一个或多个子区域，每个子区域分别对应一个位置信息；
检测结果数据中的每个数据分别对应一个位置信息。
方案3.根据方案1或2的水下管道检测装置，其特征在于，图像采集单元12包括照明模块121和摄像模块122；当水下光线不足时，照明模块121为摄像模块122提供额外光照。
方案4.根据方案3的水下管道检测装置，其特征在于，摄像模块122适于采集其视野内多个视角对应的多路图片数据。
方案5.根据方案4的水下管道检测装置，其特征在于，摄像模块122包括一个或多个鱼眼摄像头或一个或多个广角摄像头组成的摄像模组。
方案6.根据方案4或5的水下管道检测装置，其特征在于，图像采集单元12还包括视频输出模块124，视频输出模块124适于将采集到的多路图片数据进行全景图像拼接，并对拼接后的图像进行压缩编码处理，以封装成视频的标准格式的多媒体流文件进行分发。
方案7.根据方案4-6中任一项的水下管道检测装置，其特征在于，图像采集单元12还包括图片输出模块123，图片输出模块123适于当接收到请求图片指令时，输出相应多路图片。
方案8.根据方案1-7中任一项的水下管道检测装置，其特征在于，处理单元21包括图像处理模块211，图像处理模块211适于接收来自图像采集单元12的全景视频信息。
方案9.根据方案8的水下管道检测装置，其特征在于，图像处理模块211适于对接收到的全景视频信息中的每一帧全景图像进行如下处理：
基于该帧全景图像中各子区域的位置信息，将该帧全景图像与参考图像进行对齐；
比较对齐后的该帧全景图像和参考图像，以确定该帧全景图像中的缺陷候选块，并将该缺陷候选块对应的局部图像部分和位置信息发送给地面观测终端3。
方案10.根据方案9的水下管道检测装置，其特征在于，图像处理模块211在确定缺陷候选块后，在参考图像中确定与该缺陷候选块对应的匹配块，将该匹配块对应的水下管道外壁实际位置集合发送给地面观测终端3。
方案11.根据方案9或10的水下管道检测装置，其特征在于，水下移动平台1还包括高清视频传输单元，高清视频传输单元用于在图像处理模块211确定缺陷候选块之后，将该缺陷候选块对应的位置信息处的高清视频通过第一通信单元15实时发送给水面服务器端2，并由水平服务器端2发送给地面观测终端3。
方案12.根据方案11的水下管道检测装置，其特征在于，缺陷候选块对应的位置信息处的高清视频的分辨率高于预设阈值。
方案13.根据方案1-12中任一项的水下管道检测装置，其特征在于，数据采集单元13包括检测换能器，检测换能器适于利用高速超声扫描水下管道外壁并接收反射信号，将接收的反射信号实时地发送至水面服务器端2。
方案14.根据方案13的水下管道检测装置，其特征在于，处理单元21包括数据分析模块212，数据分析模块212适于通过对水面服务器端2接收的反射信号包含的信息进行处理，以提取管道裂纹缺陷数据。
方案15.根据方案14的水下管道检测装置，其特征在于，数据分析模块212将得到的管道裂纹缺陷数据发送至地面观测终端3。
方案16.根据方案1-15中任一项的水下管道检测装置，其特征在于，第一通信单元15、第二通信单元23和第三通信单元33采用有线或者无线双向通信方式，以实现水下移动平台1、水面服务器端2和地面观测终端3之间的通信。
方案17.根据方案1-16中任一项的水下管道检测装置，其特征在于，地面观测终端3还包括交互单元31，交互单元31适于接收用户的输入而生成对应的控制指令，并通过第三通信单元33发送至水面服务器端2，以由水面服务器端2转发给水下移动平台1，或通过第三通信单元33直接发送给水下移动平台1。
方案18.根据方案17的水下管道检测装置，其特征在于，交互单元31还根据用户输入生成拍照指令，以获得当前显示单元32所显示的图像或其局部图像。
方案19.根据方案1-18中任一项的水下管道检测装置，其特征在于，地面观测终端3包括一个或多个电子设备，电子设备包括以下任一种或多种：PC机或智能手机或平板电脑。
方案20.根据方案1-19中任一项的水下管道检测装置，其特征在于，地面观测终端3的数量为1个或多个。
方案21.如方案1-20中任一项的基于图像的水下管道检测装置的检测方法，其特征在于，水下管道检测方法包括：
地面观测终端3发送控制指令控制水下移动平台1在水下管道附近三维空间运动，以通过图像采集单元12采集水下管道表面的全景视频信息，并通过数据采集单元13对水下管道外壁进行异常缺陷检测以获得检测结果数据，将采集到的全景视频信息和检测结果数据通过第一通信单元15实时发送给水面服务器端2进行处理，并发送至地面观测终端3以供实时观测。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.基于图像的水下管道检测装置，其特征在于，所述水下管道检测装置包括水下移动平台(1)、水面服务器端(2)和地面观测终端(3)；
所述水下移动平台(1)上设有图像采集单元(12)、数据采集单元(13)、控制单元(14)和第一通信单元(15)；
其中，所述图像采集单元(12)适于采集水下管道表面的全景视频信息，所述数据采集单元(13)适于对所述水下管道外壁进行异常缺陷检测以获得检测结果数据；所述图像采集单元(12)和所述数据采集单元(13)将采集到的全景视频信息和检测结果数据通过所述第一通信单元(15)实时发送给水面服务器端(2)；所述控制单元(14)适于根据来自所述地面观测终端(3)的控制指令来控制水下移动平台(1)的移动以及所述图像采集单元(12)和所述数据采集单元(13)的采集；
所述水面服务器端(2)包括设置在水面上的相互连接的处理单元(21)、存储单元(22)和第二通信单元(23)，所述处理单元(21)适于接收来自所述图像采集单元(12)和所述数据采集单元(13)的全景视频信息和检测结果数据，并存储于所述存储单元(22)中，通过所述第二通信单元(23)将接收到的全景视频信息和检测结果数据中的至少部分发送给所述地面观测终端(3)；
所述地面观测终端(3)包括显示单元(32)和第三通信单元(33)，所述地面观测终端(3)通过所述第三通信单元(33)向所述控制单元(14)发送控制指令，以及接收来自所述水面服务器端(2)的全景视频信息和检测结果数据中的至少部分，并通过所述显示单元(32)显示接收到的全景视频信息和/或检测结果数据。
2.根据权利要求1所述的水下管道检测装置，其特征在于，所述水下移动平台(1)上还设有位置获取单元(11)，所述位置获取单元(11)适于实时获取所述图像采集单元(12)的位置信息，所述图像采集单元(12)和所述数据采集单元(13)将采集到的全景视频信息和检测结果数据连同所述位置获取单元(11)获取的位置信息一起相关联地通过所述第一通信单元(15)实时发送给水面服务器端(2)；
其中，所述全景视频信息中的每一帧包括一个或多个子区域，每个子区域分别对应一个位置信息；
所述检测结果数据中的每个数据分别对应一个位置信息。
3.根据权利要求1或2所述的水下管道检测装置，其特征在于，所述图像采集单元(12)包括照明模块(121)和摄像模块(122)；当水下光线不足时，所述照明模块(121)为摄像模块(122)提供额外光照。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的水下管道检测装置，其特征在于，所述处理单元(21)包括图像处理模块(211)，所述图像处理模块(211)适于接收来自所述图像采集单元(12))的全景视频信息。
5.根据权利要求4所述的水下管道检测装置，其特征在于，所述图像处理模块(211)适于对接收到的全景视频信息中的每一帧全景图像进行如下处理：
基于该帧全景图像中各子区域的位置信息，将该帧全景图像与参考图像进行对齐；
比较对齐后的该帧全景图像和参考图像，以确定该帧全景图像中的缺陷候选块，并将该缺陷候选块对应的局部图像部分和位置信息发送给所述地面观测终端(3)。
6.根据权利要求5所述的水下管道检测装置，其特征在于，所述图像处理模块(211)在确定缺陷候选块后，在参考图像中确定与该缺陷候选块对应的匹配块，将该匹配块对应的水下管道外壁实际位置集合发送给所述地面观测终端(3)。
7.根据权利要求5或6所述的水下管道检测装置，其特征在于，所述水下移动平台(1)还包括高清视频传输单元，所述高清视频传输单元用于在所述图像处理模块(211)确定缺陷候选块之后，将该缺陷候选块对应的位置信息处的高清视频通过所述第一通信单元(15)实时发送给水面服务器端(2)，并由水平服务器端(2)发送给地面观测终端(3)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的水下管道检测装置，其特征在于，所述数据采集单元(13)包括检测换能器，所述检测换能器适于利用高速超声扫描水下管道外壁并接收反射信号，将接收的反射信号实时地发送至水面服务器端(2)。
9.根据权利要求8所述的水下管道检测装置，其特征在于，所述处理单元(21)包括数据分析模块(212)，所述数据分析模块(212)适于通过对所述水面服务器端(2)接收的反射信号包含的信息进行处理，以提取管道裂纹缺陷数据。
10.如权利要求1-9中任一项所述的基于图像的水下管道检测装置的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
地面观测终端(3)发送控制指令控制水下移动平台(1)在水下管道附近三维空间运动，以通过图像采集单元(12)采集水下管道表面的全景视频信息，并通过数据采集单元(13)对所述水下管道外壁进行异常缺陷检测以获得检测结果数据，将采集到的全景视频信息和检测结果数据通过第一通信单元(15)实时发送给水面服务器端(2)进行处理，并发送至地面观测终端(3)以供实时观测。
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