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原文传递一种管道内壁缝隙测量系统及方法

专利名称：	一种管道内壁缝隙测量系统及方法
摘要：	一种管道内壁缝隙测量系统及方法，属于非接触测量技术领域。所述管道内壁缝隙测量系统，包括图像采集模块、光照模块和图像处理模块，图像采集模块包括依次连接的相机、镜头和镜头转向器，镜头转向器位于被测管道内部，光照模块包括两个LED灯，两个LED灯对称设置在管道内壁缝隙所在平面的两侧，图像处理模块与图像采集模块连接，图像处理模块采用PC机，PC机通过内嵌程序执行以下功能：均值滤波处理、中值滤波处理、设定感兴趣区域、单调化处理、图像增强处理和计算平均缝隙宽度。所述管道内壁缝隙测量系统及方法，能够实现非接触式的测量，能够进行高效、高精度的管道内壁缝隙测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	沈阳航空航天大学
发明人：	姜春英;孟向臻;王丽卿;周旭;闫子龙
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910648219.5
公开号：	CN110412047A
代理机构：	沈阳东大知识产权代理有限公司
代理人：	尚云飞
分类号：	G01N21/90(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	110136 辽宁省沈阳市道义经济开发区道义南大街37号
主权项：	1.一种管道内壁缝隙测量系统，其特征在于，包括图像采集模块、光照模块和图像处理模块；所述图像采集模块包括依次连接的相机、镜头和镜头转向器，所述镜头转向器位于被测管道内部；所述光照模块包括两个LED灯，两个LED灯对称设置在管道内壁缝隙所在平面的两侧；所述图像处理模块与图像采集模块连接，所述图像处理模块采用PC机，所述PC机通过内嵌程序执行以下功能： 1)对相机传来的电信号进行均值滤波处理，滤掉线性噪声； 2)对均值滤波处理后的信号进行中值滤波处理，滤掉非线性噪声； 3)对中值滤波处理后的信号根据管道内壁缝隙测量需求设定感兴趣区域，减少图像处理区域的尺寸； 4)对感兴趣区域内的信号进行单调化处理，使原本凹凸不平的灰度值曲线趋于单调化； 5)对单调化处理后的信号进行图像增强处理，得到管道内壁缝隙一侧边缘的像素坐标和管道内壁缝隙另一侧边缘的像素坐标； 6)根据管道内壁缝隙一侧边缘的像素坐标和管道内壁缝隙另一侧边缘的像素坐标计算平均缝隙宽度，即得到管道内壁缝隙一侧边缘和管道内壁缝隙另一侧边缘之间的距离。 2.根据权利要求1所述的管道内壁缝隙测量系统，其特征在于，两个所述LED灯设置在镜头转向器输入端。 3.根据权利要求1所述的管道内壁缝隙测量系统，其特征在于，两个所述LED灯发射的光信号与管道内壁缝隙所在平面的夹角小于等于60度。 4.根据权利要求1所述的管道内壁缝隙测量系统，其特征在于，所述相机与PC机通过通信模块连接，所述通信模块为网口通信。 5.根据权利要求1所述的管道内壁缝隙测量系统，其特征在于，所述相机采用COMS面阵相机。 6.根据权利要求1所述的管道内壁缝隙测量系统，其特征在于，所述PC机设置有显示屏。 7.一种管道内壁缝隙测量方法，采用权利要求1所述的管道内壁缝隙测量系统，其特征在于，包括以下步骤： S1：两个LED灯发射光信号，使光信号照射在被测管道的管道内壁缝隙及其周围区域，同时被测管道同轴转动； S2：照射在的管道内壁缝隙及周围区域的光信号经镜头转向器反射到镜头并成像于相机的感光元件上； S3：感光元件将光信号转变为电信号通过网口通信传送给图像处理模块； S4：图像处理模块对接收到的电信号进行处理，得到平均缝隙宽度，具体方法如下： S4.1：对相机传来的电信号进行均值滤波处理，滤掉线性噪声； S4.2：对均值滤波处理后的信号进行中值滤波处理，滤掉非线性噪声； S4.3：对中值滤波处理后的信号根据管道内壁缝隙测量需求设定感兴趣区域，减少图像处理区域的尺寸； S4.4：对感兴趣区域内的信号进行单调化处理，使原本凹凸不平的灰度值曲线趋于单调化； S4.5：对单调化处理后的信号进行图像增强处理，得到管道内壁缝隙一侧边缘的像素坐标和管道内壁缝隙另一侧边缘的像素坐标i＝0,1,2,3,…,n； S4.6：计算管道内壁缝隙一侧边缘的像素坐标和管道内壁缝隙另一侧边缘的像素坐标之间的距离Si，再计算平均缝隙宽度S1，k为像素尺寸，即得到管道内壁缝隙一侧边缘和管道内壁缝隙另一侧边缘之间的距离。 8.根据权利要求7所述的管道内壁缝隙测量方法，其特征在于，所述步骤S4.4中，所述单调化处理具体步骤为：在感兴趣区域内寻找最小灰度值的像素坐标，并以该像素坐标为原点分别向其两侧依次判断各像素坐标的灰度值的大小，位于原点同一侧的相邻的两个像素坐标的灰度值为A和B，其中，A的像素坐标靠近原点，B的像素坐标远离原点，当A≤B时，则A和B的值不变；当A＞B时，则将A的值赋给B；继续判断下一组相邻的两个像素坐标的灰度值，直到分别判断完原点两侧所有的像素坐标的灰度值的大小，使原本凹凸不平的灰度值曲线趋于单调化。
所属类别：	发明专利