基于机器视觉的立面检测装置和检测方法与流程

本发明涉及机器视觉领域，具体涉及基于机器视觉的立面检测装置和检测方法。

背景技术：

目前锅炉内部主要的检测方法有：目测、无损检测、超声波检测。目测对于一些有变形或变薄的管件无法观察到，且对于大型锅炉，高度相对较高，无法检测的部位，需要搭建脚手架，危害检测人员的安全；无损检测是在不破坏锅炉整体结构的情况下，通过磁粉原理，对锅炉进行检测，磁粉检测虽较为简便，但还需要对工件磁化情况进行检测，并且只能检查出水管渗漏现象，对过烧、变形现象无法检测到；超声波检测设备复杂，成本高。目前锅炉最主要的检测方式还是人工检测，需要消耗很大的劳动力，且效率低，工作人员的生命安全更是无法保障。由于锅炉空间结构的特殊性，许多自动行走装置都无法实施，且装置大都比较笨拙，或依靠人力去推，对于较高位置的检测更是不便，对于立体面的检测更是没有。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决上述不足，提供基于机器视觉的立面检测装置和检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于机器视觉的立面检测装置，包括支吊架、图像捕捉标志点、主蒸汽管道、高清双目摄像机、交换机、发射网桥、接收网桥和服务器，支吊架下部连接图像捕捉标志点，图像捕捉标志点下部连接主蒸汽管道，主蒸汽管道右侧设置有高清双目摄像机，高清双目摄像机连接交换机，交换机连接发射网桥，发射网桥连接接收网桥，接收网桥连接服务器。

高清双目摄像机为600万像素高清摄像机，电源供应为ac24v或poe，通讯接口为rj4510m/100m/1000m自适应以太网口10m/100m/1000m自适应以太网口。

发射网桥和接收网桥均采用采用集成天线。

基于机器视觉的立面检测方法，计算机得到视频流图像，并对视频流中的每帧图像按前述图像处理方法进行处理，得到标志圆的像素坐标，进而得到标志圆圆心的空间三维坐标，以视频流中第一帧图像为基准图，之后每帧图像与第一帧图像比较，根据支吊架与管道交点坐标的变化量计算蒸汽管道某点处在x、y、z三个方向的宏观位移,根据各个支吊架与管道交点之间的距离的变化情况计算管道某一段的位移，即该段处的蠕变情况；利用边缘像素点的局部梯度信息来减少计算量，并且可以提供较高的圆心位置估计精度，先对原始灰度图像进行边缘特征提取，获取像素点的灰度变化梯度，根据给定的梯度闽值对边缘检测所得的梯度图像进行二值化，若该点梯度幅值大于给定闽值就将该点像素值赋值为255并记录该点的梯度方向，若梯度幅值小于给定闽值，则给该像素点赋值为，最后遍历二值化后的图像，过每一个像素值为255的像素点并沿该点的梯度方向在相应的二维累加阵列各单元进累加1，对所有像素值为255的像素点进行上述处理后，累加数组中的局部最大值就代表了圆心的位置。

本发明具有如下有益的效果：

本发明采用了标志圆视觉检测算法，即先对图像进行灰度化及灰度直方图分析，接着进行图像去噪处理，之后对图像进行二值化，并通过边缘特征提取标志圆的轮廓，用hough变换检测标志圆，获得标志圆圆心的像素坐标，最后根据针孔成像模型得到标志圆圆心的三维坐标。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

如图1所示，基于机器视觉的立面检测装置，包括支吊架1、图像捕捉标志点2、主蒸汽管道3、高清双目摄像机4、交换机5、发射网桥6、接收网桥7和服务器8，支吊架1下部连接图像捕捉标志点2，图像捕捉标志点2下部连接主蒸汽管道3，主蒸汽管道3右侧设置有高清双目摄像机4，高清双目摄像机4连接交换机5，交换机5连接发射网桥6，发射网桥6连接接收网桥7，接收网桥7连接服务器8。

高清双目摄像机为600万像素高清摄像机，电源供应为ac24v或poe，通讯接口为rj4510m/100m/1000m自适应以太网口10m/100m/1000m自适应以太网口。

发射网桥和接收网桥均采用采用集成天线。

如图2所示，基于机器视觉的立面检测方法，计算机得到视频流图像，并对视频流中的每帧图像按前述图像处理方法进行处理，得到标志圆的像素坐标，进而得到标志圆圆心的空间三维坐标，以视频流中第一帧图像为基准图，之后每帧图像与第一帧图像比较，根据支吊架与管道交点坐标的变化量计算蒸汽管道某点处在x、y、z三个方向的宏观位移,根据各个支吊架与管道交点之间的距离的变化情况计算管道某一段的位移，即该段处的蠕变情况；利用边缘像素点的局部梯度信息来减少计算量，并且可以提供较高的圆心位置估计精度，先对原始灰度图像进行边缘特征提取，获取像素点的灰度变化梯度，根据给定的梯度闽值对边缘检测所得的梯度图像进行二值化，若该点梯度幅值大于给定闽值就将该点像素值赋值为255并记录该点的梯度方向，若梯度幅值小于给定闽值，则给该像素点赋值为，最后遍历二值化后的图像，过每一个像素值为255的像素点并沿该点的梯度方向在相应的二维累加阵列各单元进累加1，对所有像素值为255的像素点进行上述处理后，累加数组中的局部最大值就代表了圆心的位置。

工作原理：采集部分的图像捕捉标志点安装在支吊架上，图像捕捉标志点采用圆柱体，表面涂层采用无反光防水彩色涂料。在支吊架附近选择适宜位置安装搞清双目摄像机，其中一个图像捕捉标志点和一台高清摄像机、一个电源控制箱为一套采集装置，每套采集装置配有一个发射网桥。

技术特征：

技术总结
本发明公开了基于机器视觉的立面检测装置和检测方法，包括支吊架、图像捕捉标志点、主蒸汽管道、高清双目摄像机、交换机、发射网桥、接收网桥和服务器，支吊架下部连接图像捕捉标志点，图像捕捉标志点下部连接主蒸汽管道，主蒸汽管道右侧设置有高清双目摄像机，高清双目摄像机连接交换机，交换机连接发射网桥，发射网桥连接接收网桥，接收网桥连接服务器，本发明采用了标志圆视觉检测算法，即先对图像进行灰度化及灰度直方图分析，接着进行图像去噪处理，之后对图像进行二值化，并通过边缘特征提取标志圆的轮廓，用Hough变换检测标志圆，获得标志圆圆心的像素坐标，最后根据针孔成像模型得到标志圆圆心的三维坐标。

技术研发人员：金光;曲素荣;王喜燕;申超楠;裴慧霞;王子铭
受保护的技术使用者：郑州铁路职业技术学院
技术研发日：2019.05.28
技术公布日：2019.08.27