基于主动式全景视觉的管道形貌缺陷检测系统

汤一平; 鲁少辉; 吴挺; 韩国栋

doi:10.3788/IRLA201645.1117005

基于主动式全景视觉的管道形貌缺陷检测系统

doi: 10.3788/IRLA201645.1117005

1.
浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州 310023

基金项目:

国家自然科学基金（61070134）

详细信息

作者简介:
汤一平(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事全方位视觉传感器应用、物联网和计算机视觉方面的研究。Email:typ@zjut.edu.cn

中图分类号: TP391.4

Pipe morphology defects inspection system with active stereo omnidirectional vision sensor

1.
College of Information Engineering,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310023,China

摘要: 针对现有的管道缺陷检测技术不能同时对管道的形、貌缺陷进行检测与评估这一工程难题，在前期研究工作的基础上，设计了一种基于主动式全景视觉的管道内部缺陷检测系统，能够快速获取管壁密集点云的三维坐标，同时对内壁表面缺陷进行检测与评估。首先利用主动式全景视觉传感器（AODVS）实时获取内壁全景图像和激光横断面扫描全景图像，然后对管道内壁全景图像进行柱状展开、预处理和缺陷检测及分类等处理；然后对激光横断面扫描全景图像处理，计算管道内壁点云的三维坐标，进一步对管道缺陷部分进行定量分析，最后利用三维建模技术重构带有真实纹理信息的管道模型。实验结果表明：文中设计的检测系统能够对管道凹凸形变、孔洞、管壁裂缝、腐蚀等缺陷进行检测与分析，具有较高的检测精度，为管道内表面三维测量和重构提供了一种新的手段。
- 主动式全景视觉传感器 /
- 视觉三维测量 /
- 全景激光 /
- 管道缺陷检测
Abstract: For the engineering problem of low efficiency of defects inspection and assessment of pipe with existing method, an i-pipe internal inspection system based on active stereo omnidirectional vision sensor(AODVS) was presented to acquire 3D coordinates of point cloud and detect the defects on the inner surface of pipes in real time. First, inner surface panoramic images and laser streak panoramic images were captured with AODVS, Inner surface images were processed as follow:unwrapping, preprocessing, feature extracting and defects classification, Laser streak images reflecting the shape of inner pipe were processed to calculate 3D coordinates of the point cloud of inner surface. Finally, the pipe's triangular grid model with real texture information was reconstructed by 3D modeling technique. Experiment results show the efficiency of proposed method to detect racial variation, holes, cracks and corrosions with high accuracy, this system provide a new online inspection approach to 3D measurement and reconstruction of industrial pipes.
- AODVS /
- vision 3D measurement /
- omnidirectional laser /
- pipe defect detection

[1]	Xin Wei, Ding Keqin, Huang Donglin, et al. Pulse eddy current detection simulation of the pipe corrosion with insulation layer[J]. Nondestructive Testing, 2009, 31(7):509-512. (in Chinese)辛伟, 丁克勤, 黄冬林, 等. 带保温层管道腐蚀缺陷的脉冲涡流检测技术仿真[J]. 无损检测, 2009, 31(7):509-512.
[2]	Comez F, Althoeef K, Senevirayne L D. Modeling of ultrasound sensor for pipe inspection[J]. IEEE, 2003, 2(9):2555-2560.
[3]	Tang Ying, Pan Mengchun, Luo Feilu, et al. Detection of corrosion in pipeline using pulsed magnetic flux leakage testing[J]. Computer Measurement Control, 2010, 18(1):38-43. (in Chinese)唐莺, 潘孟春, 罗飞路, 等. 管道腐蚀检测中的脉冲漏磁检测技术[J]. 计算机测量与控制, 2010, 18(1):38-43.
[4]	Wang Ying, Wang Jianlin. Optoelectronic inspection of in-pipe surfaces[J]. Journal of Applied Optics, 2008, 29(5):735-739. (in Chinese)王颖, 王建林. 细管道内表面光电检测方法研究[J]. 应用光学, 2008, 29(5):735-739.
[5]	Duran O, Althoefer K, Seneviratne L D. Automated pipe defect detection and categorization using camera/laser-based profiler and artificial neural network[J]. IEEE Transactions on Automation Science Engineering, 2007, 4(1):118-126.
[6]	Wu Bin, Xing Xiukui, Zhang Yunhao. Flexible in-line measurement technology for surface defectsof small bores[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(10):2944-2951. 吴斌, 邢秀奎, 张云昊. 微细管道内壁缺陷柔性在线测量技术研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(10):2944-2951.
[7]	Koch C, Georgieva K, Kasireddy V, et al. A review on computer vision based defect detection and condition assessment of concrete and asphalt civil infrastructure ☆[J]. Advanced Engineering Informatics, 2015, 29:196-210.
[8]	Kannala J, Brandt S S, HeikkilJ. Measuring and modelling sewer pipes for video[J]. Machine Vision and Applications, 2008, 19(2):73-83.
[9]	Wang Ying, Zhang Rui. In-pipe surface circular structured light 3D vision inspection system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(3):891-896. (in Chinese)王颖, 张瑞. 管道内表面圆结构光视觉三维测量系统[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3):891-896.
[10]	Tang Yiping, Ye Yongjie, Zhu Yihua, et al. The application research of intelligent omni-directional vision sensor[J]. Chinese Journal of Sensors and Actuators, 2007, 20(6):1316-1320. (in Chinese)汤一平, 叶永杰, 朱艺华, 等. 智能全方位传感器及其应用研究[J]. 传感技术学报, 2007, 20(6):1316-1320.
[11]	Yamazawa K, Yagi Y, Yachida M. Obstacle detection with omnidirectional image sensor hyperOmni vision[C]//IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1995(5):1062-1067.
[12]	Wang Qing, Tang Yiping, Zong Mingli, et al. Design of vertically aligned binocular omnistereo vision sensor[J]. Eurasip Journal on Image Video Processing, 2010, 7525(1):1-24.
[13]	Scaramuzza D, Martinelli A, Siegwart R. A toolbox for easily calibrating omnidirectional cameras[C]//IEEE International Conference on Intelligent Systems, 2006(6):5695-5701.

[1]	赵文赫, 白杨杨, 王劲凯, 张立中. 基于双PSD的三维测角传感器精度分析 . 红外与激光工程, 2024, 53(2): 20230543-1-20230543-11. doi: 10.3788/IRLA20230543
[2]	纪运景, 杜思月, 宋旸, 李振华. 基于线结构光旋转扫描和光条纹修复的三维视觉测量技术研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210894-1-20210894-9. doi: 10.3788/IRLA20210894
[3]	章秀华, 洪汉玉, 徐洋洋, 张天序. 复杂光照条件下矿石三维视觉实时筛选方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210125-1-20210125-11. doi: 10.3788/IRLA20210125
[4]	周杰, 杨泽后, 宋帅, 张国娟, 毛一江, 李晓锋, 金凡皓, 冯力天, 陈春利, 周鼎富. 应用于区域三维风场测量的船载激光测风雷达 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200189-20200189. doi: 10.3788/IRLA20200189
[5]	左超, 张晓磊, 胡岩, 尹维, 沈德同, 钟锦鑫, 郑晶, 陈钱. 3D真的来了吗？— 三维结构光传感器漫谈 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0303001-0303001-45. doi: 10.3788/IRLA202049.0303001
[6]	宋晓凤, 李居朋, 陈后金, 李丰, 万成凯. 多场景下结构光三维测量激光中心线提取方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0113004-0113004(8). doi: 10.3788/IRLA202049.0113004
[7]	刘晓利, 何懂, 陈海龙, 蔡泽伟, 殷永凯, 彭翔. 结构光三维传感器测量网相关技术 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0303007-0303007-10. doi: 10.3378/IRLA202049.0303007
[8]	王强, 胡秋平, 邱金星, 裴翠祥, 刘铭, 李欣屹, 周洪斌. 航空复合材料内部缺陷差动式激光红外热成像检测 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 504003-0504003(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0504003
[9]	李潇, 石柱, 代千, 覃文治, 寇先果, 袁鎏, 刘期斌, 黄海华. 64×64 InGaAs/InP三维成像激光焦平面探测器 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 806004-0806004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0806004
[10]	吴斌, 许友, 杨峰亭, 钱春强, 蔡蓓. 激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 806007-0806007(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0806007
[11]	邹媛媛, 李鹏飞, 左克铸. 三线结构光视觉传感器现场标定方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 617002-0617002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0617002
[12]	洪梓铭, 艾青松, 陈昆. 基于光纤激光的高精度三维视觉测量技术 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 803011-0803011(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0803011
[13]	冯婕, 李豫东, 文林, 郭旗. CMOS传感器辐射损伤对视觉位姿测量系统性能的影响机制 . 红外与激光工程, 2017, 46(S1): 69-73. doi: 10.3788/IRLA201746.S117002
[14]	曹霆, 王卫星, 杨楠, 高婷, 王峰萍. 基于三维激光扫描技术的路面断板深度检测 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 206006-0206006(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0206006
[15]	王力, 李广云, 杨新永, 王永乐, 周阳林, 崔谦. 车载三维激光扫描系统安置参数一站式标定 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1106005-1106005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1106005
[16]	吴斌, 邢秀奎, 张云昊. 微细管道内壁缺陷柔性在线测量技术研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2944-2951.
[17]	张振振, 杨爱玲, 赵扬, 南钢洋. 人工缺陷铝块试样的激光超声三维成像 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 57-62.
[18]	段洁, 段雨晗, 孙向阳, 付跃刚. 全景航空相机性能检测系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3977-3982.
[19]	王颖, 张瑞. 管道内表面圆结构光视觉三维测量系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 891-896.
[20]	孙雪晨, 姜肖楠, 傅瑶, 韩诚山, 文明. 基于机器视觉的凸轮轴表面缺陷检测系统 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1647-1653.

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基于主动式全景视觉的管道形貌缺陷检测系统

doi: 10.3788/IRLA201645.1117005

作者简介:
汤一平(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事全方位视觉传感器应用、物联网和计算机视觉方面的研究。Email:typ@zjut.edu.cn

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1. 浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州 310023

作者简介:
汤一平(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事全方位视觉传感器应用、物联网和计算机视觉方面的研究。Email:typ@zjut.edu.cn

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1. College of Information Engineering,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310023,China

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作者简介: 汤一平(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事全方位视觉传感器应用、物联网和计算机视觉方面的研究。Email:typ@zjut.edu.cn

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基于主动式全景视觉的管道形貌缺陷检测系统

doi: 10.3788/IRLA201645.1117005

1. 浙江工业大学 信息工程学院,浙江 杭州 310023

作者简介: 汤一平(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事全方位视觉传感器应用、物联网和计算机视觉方面的研究。Email:typ@zjut.edu.cn

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汤一平(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事全方位视觉传感器应用、物联网和计算机视觉方面的研究。Email:typ@zjut.edu.cn

1. 浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州 310023

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汤一平(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事全方位视觉传感器应用、物联网和计算机视觉方面的研究。Email:typ@zjut.edu.cn