基于X射线检测图像的电力金具三维重建方法研究

发布时间：2020-07-01 04:38

【摘要】：目前X射线检测技术在电力设备无损检测中已有大量应用,但从检测效果的角度来说,仍存在较大的发展空间。X射线检测得到的是设备内部二维图形,而电力设备本身是空间三维体,利用X射线检测系统得到的二维平面的投影图像来反映三维体的情况,在直观显示上存在着局限性。因此通过三维重建技术将二维图像还原为电力设备三维结构对于电力设备X射线检测具有十分重要的意义。本文提出了一种基于X射线检测图像的电力金具三维重建方法。首先给出了该方法的总体方案,以电力金具碗头挂板为实体模型,获取其二维X射线图像,然后依次进行图像匹配、相机标定、三维坐标计算和三维表面重建。研究了获取被拍摄电力金具三维点坐标的方法,具体如下:首先将一个电力金具放置在旋转台上,用X光摄像机拍摄该金具随旋转台旋转一周的多幅X射线序列图像;运用Sift算法,计算并得出相邻两幅X射线图像的对应轮廓特征匹配关系;然后根据匹配关系计算得到基础矩阵;接着根据基础矩阵估计X射线无损检测设备内参数初值;最后基于改进Kruppa方程自标定算法优化内参数,得到X射线图像三维重建自标定内参数;结合标定出的相机内参数及匹配后的对应点坐标,计算出外参数矩阵,得到两幅图像间对应点的三维点坐标以及投影矩阵;以两幅图像三维点坐标计算方法为基础,对多幅序列图像进行匹配计算,得到电力金具的空间三维点坐标。基于多幅序列图像获取的三维点坐标,研究了一种三维表面重建方法。该方法首先对三维重建轮廓线进行排序,然后针对不同表面选择不同的插值函数进行曲面插值,最后绘制曲面。实验结果表明,该方法成功地重建了三维碗头挂板表面模型,从形状和关键尺寸误差两方面进行对比,验证了该方法的可行性,同时具备低成本、高效能的优势,在实现电力设备的检测成果可视化方面有良好的应用价值。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TM75
【图文】：

三维重建,射线图像,广泛应用,计算机辅

华北电力大学硕士学位论文判断，而对 X 射线图像进行三维重建和计算机辅助检得到广泛应用，在工业生产方面三维重建和计算机辅未能得到广泛应用。解决以上问题，本文基于有限幅零件的 X 射线图像，测图像的电力金具三维重建的方法。设计型重建主要工作包括：图像特征提取与匹配、相机标表面重建等。本文提出的基于电力设备 X 射线图像三图 1-1 所示：

坐标系,像素,图像,逆关系

图 2-1 图像坐标系系 O1xy 是以毫米为单位的坐标系，坐标系 Ouv 是以像素为 O1在 Ouv 坐标系下坐标为（u0，v0），图像中任意一个像坐标为（u，v），在 O1xy 坐标系下的坐标为（x，y），像只有位置，没有长宽，在 O1xy 坐标系中有物理尺寸，设其则有公式 2-1：0 0,x yu u v vdx dy 表示成式(2-2)：0010101 10 0 1udxu xv v ydy 逆关系如式(2-3)所示：

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