螺纹桶内壁多路视频监控及全景拼接技术研究

发布时间：2020-07-20 08:14

【摘要】：螺纹桶作为核电站物料传输通道的重要封锁工具,其内壁螺纹的完整性与清洁度对防止核泄漏十分关键。目前,部分核电站采用单摄像头在桶内螺旋下降采集视频,人工观察缺陷,检测耗时长,且质检主观性强、易产生视觉疲劳,难以准确定位内壁生锈损坏处。为了提高检测效率和精度,避免视觉疲劳产生的误检以及核辐射对工人的安全隐患,本文采用机器视觉技术,通过多摄像头多视角拍摄获取螺纹桶内壁图像序列,研究适用于螺纹图像的畸变校正预处理、横向配准、纵向配准和图像融合技术,开发了相应的多路视频监控、全景拼接及螺纹生锈自动检测系统,论文主要工作如下。首先,考虑到原始采集图像存在径向失真,对所用成像设备进行标定,求出相机内参数;以多项式法逼近成像设备的径向失真,通过多参数协同调节获取畸变参数;然后,利用相机内参数和畸变参数对原始图像进行校正,还原螺纹无失真原貌,有效地解决了图像径向失真问题。为了实现多个成像设备随时间移动、在不同视角获取多幅图像的完整场景拼接,将图像拼接分为横向拼接和纵向拼接。首先,提取横向相邻螺纹图像标定重叠区域内的SIFT特征点,基于FLANN进行粗匹配,然后通过坐标约束和RANSAC提纯得到精确匹配,确定横向重叠区域;再对纵向相邻螺纹图像进行霍夫直线特征提取、直线筛选和直线匹配,确定纵向相邻螺纹图像间的偏移量;接着,在完成场景横向拼接的基础上,完成多个摄像头的纵向拼接,基于局部亮度调整和最佳缝合线搜索,实现图像间的多分辨率融合和自然过渡。本文基于C++语言实现了螺纹桶内壁多路视频监控及全景拼接系统。横、纵向局部拼接测试结果表明,横向螺纹走势衔接自然,纵向螺纹间距一致且排列均匀,验证了该拼接算法的准确性;生锈、洁净螺纹桶的整体全景拼接测试结果表明,全景拼接图像中的螺纹数与实际一致,均为35根螺纹,且能准确定位生锈损坏处,验证了该拼接算法的鲁棒性;与传统单摄像头螺旋下降监测方案相比,本系统将原来监测耗时1分钟下降到20秒,大大提升了监测效率,且颜色直方图检测螺纹生锈程度展示了本系统对螺纹缺陷检测的智能性。此外,该系统还可应用于其它环形设备的全方位监测以及全景拼接领域。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM623;TP391.41
【图文】：

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6图 2-1 螺纹桶外观视频监控及全景拼接系统，必须考虑像头个数太多，会增加多路视频同步于桶内拍摄，而摄像头太少则导致需行图像拼接时，若重合区过小，则可稳定性和可靠性；若重合区过大，则高。因此，在拍摄范围覆盖螺纹桶内量和拍摄图像数，以提高该系统的全尺寸、拍摄物距、多摄像头拍摄以及摄像头竖直排列，并设计机械支架将一周拍摄内壁分块图片，然后进行全

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）针对螺纹桶内壁图像特征，选取有效的拼接算法，对拼接后均衡处理，在保证拼接图像清晰自然的前提下尽可能保留原图）摄像头拍摄完螺纹桶内壁所有分块图像后，后台完成全景拼全景图片显示在工控机界面上；）要求软件稳定，在出现异常或输入错误时弹出警告信息。纹桶内壁多路视频监控及全景拼接系统硬件选桶内壁多路视频监控及全景拼接系统的硬件部分可划分为 3 块、机械模块和工控机。机械模块与图像采集模块通过轴承像采集模块伸入螺纹桶内旋转一周采集图像与视频，完成后将车运动至下一个螺纹桶重复观测；工控机则实时监测摄像头图像，并完成螺纹桶内壁全景拼接图像显示。若全景拼接图，则打开气缸开关，向螺纹桶内住入清洗液进行清洗，其硬图 2-2 所示。

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r dart 工业相机，作为目前符合 US度与安全性，可提供高达 350MB口设计灵活，可搭配各种镜头，且显微镜非工业领域以及各种交通应传感器外观如图 2-3 所示。表 2-1 basler COMS 传感器参数名称参数型号 daA1280-54分辨率 1280×960感光芯片 Aptina AR0尺寸（光学） 1/3”光芯片技术 CMOS，全局素尺寸（μm） 3.75×3.75帧速率 54fps接口 USB 3.0功耗 1.3W重量 15g

【参考文献】