基于k领域快速搜索的改进ICP算法在管道检测中的应用

发布时间：2021-08-28 23:11

　　为了快速有效地获取管道内壁信息,设计了一种管道内壁激光检测装置.该装置采用激光位移传感器扫描管道内壁,对获取的原始点云数据进行后续处理,采用基于自适应空间球的k领域快速搜索加速ICP算法完成对点云数据的拼接工作,通过仿真与现场实验,得到直观立体的管道内壁三维轮廓图,证明了该算法相较于传统ICP算法在迭代次数、速度以及精度上都有一定的提高,可有效运用在管道检测中. 

【文章来源】：测试技术学报. 2019,33(02)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图２管道内壁激光检测装置Ｆｉｇ．２Ａｌａｓｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｆｏｒｔｈｅｉｎｎｅｒｗａｌｌｏｆｔｈｅｐｉｐｅ

确实有效地提高实际检测效率．４现场试验图２为本文设计的管道内壁激光检测装置，现场实验图如图３所示，步骤如下：１）直行电机以４．４ｍｍ／ｓ的速度带动装置匀速前行，激光位移传感器的采样频率为３０００Ｈｚ，ｙ方向轮廓间距约为０．００１５ｍｍ．２）起始位置位于炮口有膛线处，每次爬行到管道尾端结束此次测量．３）旋转电机以２０°／ｓ的速度旋转，每次测量６０°范围内的管道，以１５２口径为例，可测得２５．３ｍｍ宽的数据，每个数据点之间的间隔（即ｘ方向）约为０．００２８ｍｍ，共分６次测量完整管道．４）对采集到的数据进行处理、拼接等后续工作，可得到内膛表面完整的三维轮廓图．图２管道内壁激光检测装置Ｆｉｇ．２Ａｌａｓｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｆｏｒｔｈｅｉｎｎｅｒｗａｌｌｏｆｔｈｅｐｉｐｅ图３现场实验图Ｆｉｇ．３Ｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ图４为管道内壁激光检测设备工作２５ｓ后根据数据形成的图像，原数据共有７５０００个点，经过数据处理后，形成了宽２５．３ｍｍ，长约１１０ｍｍ的三维轮廓图；图５为两个点云数据拼接后的宽５０．６ｍｍ，长１１０ｍｍ的图像．由实验结果可知，通过该设备采集的数据进行处理得到的三维轮廓图像，较好地描述了管道内壁的实际情况，可直观清楚地了解到管道内壁的各种信息，对判断疵病损伤有极大的帮助．图４初始轮廓图Ｆｉｇ．４Ｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｔｏｕｒ图５轮廓拼接图Ｆｉｇ．５Ｃｏｎｔｏｕｒｓｐｌｉｃｉｎｇ５结论本文以一种管道内壁激光检测装置为例，简要介绍了它的工作原理，重点介绍了采集的点云数

确实有效地提高实际检测效率．４现场试验图２为本文设计的管道内壁激光检测装置，现场实验图如图３所示，步骤如下：１）直行电机以４．４ｍｍ／ｓ的速度带动装置匀速前行，激光位移传感器的采样频率为３０００Ｈｚ，ｙ方向轮廓间距约为０．００１５ｍｍ．２）起始位置位于炮口有膛线处，每次爬行到管道尾端结束此次测量．３）旋转电机以２０°／ｓ的速度旋转，每次测量６０°范围内的管道，以１５２口径为例，可测得２５．３ｍｍ宽的数据，每个数据点之间的间隔（即ｘ方向）约为０．００２８ｍｍ，共分６次测量完整管道．４）对采集到的数据进行处理、拼接等后续工作，可得到内膛表面完整的三维轮廓图．图２管道内壁激光检测装置Ｆｉｇ．２Ａｌａｓｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｆｏｒｔｈｅｉｎｎｅｒｗａｌｌｏｆｔｈｅｐｉｐｅ图３现场实验图Ｆｉｇ．３Ｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ图４为管道内壁激光检测设备工作２５ｓ后根据数据形成的图像，原数据共有７５０００个点，经过数据处理后，形成了宽２５．３ｍｍ，长约１１０ｍｍ的三维轮廓图；图５为两个点云数据拼接后的宽５０．６ｍｍ，长１１０ｍｍ的图像．由实验结果可知，通过该设备采集的数据进行处理得到的三维轮廓图像，较好地描述了管道内壁的实际情况，可直观清楚地了解到管道内壁的各种信息，对判断疵病损伤有极大的帮助．图４初始轮廓图Ｆｉｇ．４Ｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｔｏｕｒ图５轮廓拼接图Ｆｉｇ．５Ｃｏｎｔｏｕｒｓｐｌｉｃｉｎｇ５结论本文以一种管道内壁激光检测装置为例，简要介绍了它的工作原理，重点介绍了采集的点云数

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应空间球的k最近邻域快速搜索算法[J]. 杨军,林岩龙,王小鹏,张瑞峰.  计算机工程. 2014(10)
[2]利用空间微分块与动态球策略的k近邻搜索算法研究[J]. 马娟,方源敏,赵文亮,冯瑜瑾.  武汉大学学报(信息科学版). 2011(03)
[3]三维点云数据拼接中ICP及其改进算法综述[J]. 解则晓,徐尚.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2010(01)



本文编号：3369410