CN111540002A - 一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法及装置 - Google Patents

一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法及装置。本发明一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法，包括：获取第一图像和第一图像的位置信息，所述第一图像包括至少一个，所述第一图像为360°水平激光器沿管柱中心轴移动时投射在管柱内壁的环形图像；确定第一图像的平面坐标；根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型；输出三维模型。本发明一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法实现了无接触测量管柱变形，分辨率高，并且能够适应不同管径的检测。

Description

一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法及装置
技术领域
本发明涉及检测技术，尤其涉及一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法及装置。
背景技术
油、气井套管、油管以及油气输送管道在服役期间由于受到腐蚀、地层外部应力以及管道内作业的影响，可能发生扩径、缩径或者形变，影响生产安全。
传统方法采用机械多臂井径仪来检测管径的变化。然而多臂井径仪在使用时存在以下问题：
1、测量时探测臂需要张开接触管壁进行测量，管壁变形或破损时增大了仪器遇阻的风险；
2、径向分辨率取决于探测臂的数量，数量越多分辨率越高，但由于结构尺寸的限制，管径较小时能安装的探测臂较少，管径大时能安装的探测臂较多，但总的来说径向分辨率不高。而且探测臂较多时成本和发生机械故障的概率增加；
3、由于探测臂张开角度的限制，管径变化的动态范围较小，不同管径需要不同的仪器。
发明内容
本发明提供一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法及装置，实现无接触测量管柱变形，分辨率高，并且能够适应不同管径的检测。
本发明提供一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法，包括：
获取第一图像和第一图像的位置信息，所述第一图像包括至少一个，所述第一图像为360°水平激光器沿管柱中心轴移动时投射在管柱内壁的环形图像；
确定第一图像的平面坐标；
根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型；
输出三维模型。
进一步的，所述根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型之前，还包括：
根据插值算法补齐第一图像的平面坐标。
进一步的，获取管柱的填充颜色数据；
所述根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型，包括：
根据第一图像的平面坐标、第一图像的位置信息及管柱的填充颜色数据绘制管柱的三维模型。
进一步的，所述获取管柱的填充颜色数据之前，还包括：
根据所述第一距离与管柱管径的差值确定第一图像所在位置对应的管柱的填充颜色数据，所述第一距离为所述第一图像的轮廓距离第一图像的中心点的距离。
本发明还提供一种激光扫描视觉三维建模检测管柱状态的装置，包括：
摄像机、360°水平激光器及处理单元；
所述摄像机，用于获取第一图像和第一图像的位置信息，所述第一图像包括至少一个，所述第一图像为360°水平激光器沿管柱中心轴移动时投射在管柱内的环形图像；
所述360°水平激光器，设置于摄像机前方，用于向管柱内壁投射激光形成第一图像；
所述处理单元，用于确定第一图像的平面坐标；根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型；输出三维模型。
进一步的，所述处理单元，还用于根据插值算法补齐第一图像的平面坐标。
进一步的，所述处理单元，还用于获取管柱的填充颜色数据；
所述根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型，包括：
根据第一图像的平面坐标、第一图像的位置信息及管柱的填充颜色数据绘制管柱的三维模型。
进一步的，所述处理单元，还用于根据所述第一距离与管柱管径的差值确定第一图像所在位置对应的管柱的填充颜色数据，所述第一距离为所述第一图像的轮廓距离第一图像的中心点的距离。
本发明一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法及装置，通过记录管柱内壁的图像，根据记录图像绘制管柱的三维模型，从而为用户提供直观的管柱图像参考，实现管柱的无接触检测，分辨率高，并且能够适应不同管径的检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法实施例一的流程图；
图2为本发明一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法实施例二的流程图；
图3为本发明一种激光扫描视觉三维建模检测管柱状态的装置实施例一的结构示意图；
图4为本发明一种激光扫描视觉三维建模检测管柱状态的装置在管柱中的结构示意图；
图5为本发明360°水平激光器投射在管柱内壁的环形图像示意图；
图6为本发明中输出的三维图像的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：
S101、获取第一图像和第一图像的位置信息，所述第一图像包括至少一个，所述第一图像为360°水平激光器沿管柱中心轴移动时投射在管柱内壁的环形图像；
S102、确定第一图像的平面坐标；
S103、根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型；
S104、输出三维模型。
本实施例中，可通过摄像机获取第一图像，具体的，可通过摄像机摄像获取视频，然后对视频进行图像采集，获取第一图像，可根据实际需求设置采集频率，获取多个第一图像，第一图像数量越多，三维模型精度越高。
本实施例中，第一图像为360°水平激光器沿管柱中心轴移动时投射在管柱内壁的环形图像；即360°水平激光器向水平方向投射激光，在管柱内部形成光环，光环即第一图像。参考图5所示，图5为本发明360°水平激光器投射在管柱内壁的环形图像示意图。
本实施例中，获取到第一图像后，对第一图像进行扫描，均匀采样，确定第一图像的坐标，用于三维图像的绘制。
本实施例中，还要获取第一图像的位置信息，第一图像的位置信息可根据视频的对应时间确定，由于摄像机和360°水平激光器沿中心轴匀速移动，因此，可根据视频对应的时间确定位置信息。另一可选的实施方式，第一图像的位置也可用视频图像的帧序号来确定。对于第一图像的位置信息也可以通过其他常规的方式来获得，本发明对此不做具体限定。
本实施例中，根据第一图像的平面坐标和位置信息可以绘制管柱的三维模型，输出三维模型，如在显示器上显示三维模型，使得工作人员可通过观测三维模型发现管柱的变化和形变。
本实施例中，也可通过计算机软件对三维模型进行分析，输出管柱状态报告。
本实施例一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法，通过记录管柱内壁的图像，根据记录图像绘制管柱的三维模型，从而为用户提供直观的管柱图像参考，实现管柱的无接触检测，分辨率高，并且能够适应不同管径的检测。
图2为本发明一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法实施例二的流程图，图2所示实施例是在图1所示实施例的基础上，具体的，图2所示的方法包括：
S201、获取第一图像和第一图像的位置信息，所述第一图像包括至少一个，所述第一图像为360°水平激光器沿管柱中心轴移动时投射在管柱内壁的环形图像；
S202、确定第一图像的平面坐标；
S203、获取管柱的填充颜色数据；
S204、根据第一图像的平面坐标、第一图像的位置信息及管柱的填充颜色数据绘制管柱的三维模型；
S205、输出三维模型。
本实施例中，输出的三维模型包括颜色信息，通过获取管柱的填充颜色数据，绘制三维模型，从而输出有颜色标识的三维模型，更便于工作人员观测。
本实施例中，管柱的填充颜色数据可在获取管柱的填充颜色数据之前确定，具体的，可根据所述第一距离与管柱管径的差值确定第一图像所在位置对应的管柱的填充颜色数据，所述第一距离为所述第一图像的轮廓距离第一图像的中心点的距离。
具体的，所述方法可包括：
确定第一图像的中心点；
确定的第一图像的轮廓距离第一图像的中心点的第一距离；
确定第一距离与与管柱管径的差值；
根据所述第一距离与管柱管径的差值确定第一图像所在位置对应的管柱的填充颜色数据；
根据第一图像的平面坐标、第一图像的位置信息及管柱的填充颜色数据绘制管柱的三维模型。
本实施例中，计算机软件可自动分析第一图像的中心点，第一图像的轮廓，即第一图像的边，第一图像的轮廓距离第一图像的中心点的第一距离即圆的半径，然而，在产生形变时，第一图像并不是一个标准的圆，可是椭圆或者其他不规则的环形图像，可通过软件来分析确定环形的中心和第一距离，本发明对具体分析算法不做具体限定。
本实施例中，根据所述第一距离与管柱管径的差值确定第一图像所在位置对应的管柱的填充颜色数据，即不同的形变程度对应不同的颜色来表示，使得绘制的三维模型可视性更好。本实施例中，可预先设置好差值对应的填充颜色数据，便于绘制时调取。
本实施例中管柱管径即管柱管径标称值，即管柱在无变形时的管径，是已知的固定数据。
本实施例中，可将多个位置处的第一图像的平面坐标、第一图像的位置信息及管柱的填充颜色数据形成数据矩阵，根据数据矩阵进行三维表面绘图。
可选的，所述根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型之前，还包括：
根据插值算法补齐第一图像的平面坐标。
具体的，激光扫描时，由于管柱变形遮挡或者图像处理的噪声影响，会使得某些采样点没有数据，利用邻域数据通过插值算法补齐采样数据。对于具体的补齐方法采用现有技术中常规的方法，本发明对此不做具体限定。
本实施例中一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法，输出的三维模型包括颜色信息，通过获取管柱的填充颜色数据，绘制三维模型，从而输出有颜色标识的三维模型，更便于工作人员观测。
图3为本发明一种激光扫描视觉三维建模检测管柱状态的装置实施例一的结构示意图，图4为本发明一种激光扫描视觉三维建模检测管柱状态的装置在管柱中的结构示意图；如图3、图4所示，本实施例的装置可以包括：
摄像机31、360°水平激光器32及处理单元33；
所述摄像机31，用于获取第一图像和第一图像的位置信息，所述第一图像包括至少一个，所述第一图像为360°水平激光器沿管柱中心轴移动时投射在管柱内的环形图像；
所述360°水平激光器32，设置于摄像机前方，用于向管柱34内壁投射激光形成第一图像；
所述处理单元33，用于确定第一图像的平面坐标；根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型；输出三维模型。
本实施例的装置，可以用于执行图1-2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
可选的，所述处理单元，还用于根据插值算法补齐第一图像的平面坐标。
可选的，所述处理单元，还用于获取管柱的填充颜色数据；
所述根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型，包括：
根据第一图像的平面坐标、第一图像的位置信息及管柱的填充颜色数据绘制管柱的三维模型。
可选的，所述处理单元，还用于根据所述第一距离与管柱管径的差值确定第一图像所在位置对应的管柱的填充颜色数据，所述第一距离为所述第一图像的轮廓距离第一图像的中心点的距离。
图6为本发明中输出的三维图像的示意图。如图6所示，工作人员可直观的看到管柱的形变情况。
本发明一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法及装置，通过记录管柱内壁的图像，根据记录图像绘制管柱的三维模型，从而为用户提供直观的管柱图像参考，实现管柱的无接触检测，分辨率高，并且能够适应不同管径的检测。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种激光扫描视觉三维建模检测管柱的方法，其特征在于，包括：
获取第一图像和第一图像的位置信息，所述第一图像包括至少一个，所述第一图像为360°水平激光器沿管柱中心轴移动时投射在管柱内壁的环形图像；
确定第一图像的平面坐标；
根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型；
输出三维模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型之前，还包括：
根据插值算法补齐第一图像的平面坐标。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取管柱的填充颜色数据；
所述根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型，包括：
根据第一图像的平面坐标、第一图像的位置信息及管柱的填充颜色数据绘制管柱的三维模型。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述获取管柱的填充颜色数据之前，还包括：
根据所述第一距离与管柱管径的差值确定第一图像所在位置对应的管柱的填充颜色数据，所述第一距离为所述第一图像的轮廓距离第一图像的中心点的距离。
5.一种激光扫描视觉三维建模检测管柱状态的装置，其特征在于，包括：
摄像机、360°水平激光器及处理单元；
所述摄像机，用于获取第一图像和第一图像的位置信息，所述第一图像包括至少一个，所述第一图像为360°水平激光器沿管柱中心轴移动时投射在管柱内的环形图像；
所述360°水平激光器，设置于摄像机前方，用于向管柱内壁投射激光形成第一图像；
所述处理单元，用于确定第一图像的平面坐标；根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型；输出三维模型。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述处理单元，还用于根据插值算法补齐第一图像的平面坐标。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述处理单元，还用于获取管柱的填充颜色数据；
所述根据第一图像的平面坐标和第一图像的位置信息绘制管柱的三维模型，包括：
根据第一图像的平面坐标、第一图像的位置信息及管柱的填充颜色数据绘制管柱的三维模型。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述处理单元，还用于根据所述第一距离与管柱管径的差值确定第一图像所在位置对应的管柱的填充颜色数据，所述第一距离为所述第一图像的轮廓距离第一图像的中心点的距离。
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