[发明专利]一种复杂多管路系统检测方法

权利要求书

1.一种复杂多管路系统检测方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，前期准备：

所述的前期准备包括粘贴标志点和放置标尺；

步骤2，对被测管路系统进行拍摄：

按不同角度环绕该管路系统进行拍照；所拍摄的每张照片中包含至少8个非编码标志点；须使每个编码标志点至少在8张照片中出现；标尺被整体拍到的次数在三次以上，并且至少有一幅图像中拍摄了完整的标尺与被测量的管路系统；

步骤3，图像识别处理和重建标志点：

使用步骤2所采集到的图像数据，通过小波包降噪算法提取出图像数据中的高低频信号，将高频噪声信号进行剔除，即设定高频信号能量为零；重新进行小波包还原，从而剔除了采集图像中的高频噪声信号，进行图像降噪预处理；二值化处理后，在二维图像x,y方向求一阶导数，组合为4个方向的导数；所述4个方向的导数达到最大值的点即为二维图像边缘点；通过轮廓检测、椭圆匹配和椭圆参数拟合，计算所述各标志点中心在两个摄像机图像上的图像坐标，基于是否存在外围圆环区分编码标志点和非编码标志点，根据相机模型和共线方程，得到对应的误差方程：

V＝AX₁+BX₂+CX₃-L (1)

其中，V为像点坐标残差，X₁,X₂,X₃分别为内方位参数、外方位参数和物方点坐标的改正数，A,B,C分别为内方位参数、外方位参数和物方点坐标对应的偏导数矩阵，L为观测值，即图像点坐标；

通过多参数非线性优化，所有的摄像机内、外参数以及物体点三维坐标被不断地被迭代计算直到达到预先设定的精度要求，当迭代收敛后，既得到标志点的重建结果和相机的内外参数；

步骤4，管路系统三维重建；

首先，基于步骤3中的二维图像边缘点，判断每条边缘是否存在对称边缘，基于邻域最近边缘原则，提取管路真实边缘曲线，将非对称边缘作为干扰项进行剔除；通过对称边缘计算管路完整轴线，在多幅图像中，存在射影几何线对应关系，即每一幅图像的每一个像素在其他图像中存在唯一的投影直线，使用多幅图像的投影直线交点确定像素在其他图像中的对应位置，对应关系为：m'^TFm＝0，其中，F＝K^-1[t]RK，[t]为平移矩阵的反对称矩阵，m'^T和m分别为两幅图像中的共同编码标志点的二维图像坐标，F为两张图像间的相机外参数的基础矩阵，

将所述二维图像坐标带入三维重建方程：

V＝A₁X₁+A₂X₂+A₃X₃-L， (2)

式中,V为像点坐标残差，X₁,X₂,X₃为内方位参数、外方位参数和物方点坐标的改正数，

将同一管路在不同图像中的轴线通过公式(2)进行三维重建，获得一根完整的管路三维轴线参数；基于管路边缘离散点进行三维圆柱拟合，使用最小二乘法解方程：

获得一根完整管路的三维参数；所述三维参数包括管路轴线参数及不同位置的直径；重复上述步骤将所有管路进行重建，最终获得完整的管路系统的三维参数；

公式中，R为圆柱半径，(x₀,y₀,z₀)为弯管轴线上一点，(a，b，c)为弯管轴线的轴线向量；

至此完成了复杂多管路系统的检测。

2.如权利要求1所述复杂多管路系统检测方法，其特征在于，步骤1所述的粘贴标志点是在在待测管路系统中的附件的表面，根据被测管路系统大小以及测量要求粘贴标志点；所用标志点包括编码标志点和非编码标志点；并且每幅图像中编码标志点的总数不少于5个，相邻的两个图像中包含的共同编码标志点的数量大于3个；

所述的放置标尺是在管路系统边缘或其它紧邻管路系统但不遮挡的部位放置标尺，用于相机的像素尺寸与物理坐标系下的实际长度尺寸进行对应求解；所述标尺与被测管路系统的尺寸为1：1。