[发明专利]一种基于压缩感知的管道漏磁数据分级压缩方法

权利要求书

1.一种基于压缩感知的管道漏磁数据分级压缩方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：漏磁数据的预处理：实时采集管道原始漏磁数据H₀；设计低通滤波器，去除原始漏磁数据H₀中的高频干扰；去除原始漏磁数据H₀中的异常数据，对缺失数据进行插补；对原始漏磁数据H₀进行归一化处理，得到预处理后的漏磁数据H；

步骤2：漏磁数据的分级处理：实时采集预处理后的漏磁数据H，根据两个焊缝之间管段的长度确定每次分级计算时读取的漏磁数据长度，得到固定长度的待分级的漏磁数据f；对待分级的漏磁数据f进行基础分级阈值的计算，依据基础分级阈值的不同对待分级的漏磁数据f进行分级；对各管段内的漏磁数据均进行级别评定，得到分级后的漏磁数据H_F；

步骤3：稀疏变换基的构造：实时采集分级后的漏磁数据H_F，按照管道里程顺序，每次读取连着的同一级别的漏磁数据构成待压缩数据H_r；依据待压缩数据H_r的等级的不同，构造与等级相对应的稀疏变换基ψ，使待压缩数据H_r具有相应等级的稀疏性；

步骤4：漏磁数据的稀疏采集：构造与待压缩数据H_r的级别和大小相对应的观测矩阵φ，对待压缩数据H_r进行稀疏采集，得到观测值Y_r；依次对所述漏磁数据H中与所述待压缩数据H_r临近的下一级别的一段数据进行稀疏采集，最终得到所述漏磁数据H的观测值Y；

步骤5：漏磁数据的重构：利用正交匹配追踪算法，对漏磁数据H的观测值Y进行重构，最终得到重构的管道漏磁数据；

所述步骤2包括下述步骤：

步骤2.1：读取待分级数据：实时采集预处理后的漏磁数据H，确定每次分级计算时读取的漏磁数据长度为两个焊缝之间管段长度的γ倍，得到l段固定长度的待分级的漏磁数据所述待分级的漏磁数据f的每一行对应一个传感器通道的n个数据，环绕管道一周有m个传感器；其中，γ取1.3～1.8，H＝[H₁，...，H_l]，f＝H_k，k＝1,2,…,l；

步骤2.2：计算基础分级阈值：所述待分级的漏磁数据f的第i行的平均值为中位数为基础分级阈值为其中，i＝1,2,…,m，α为偏差系数，取0.2～0.4；

步骤2.3：评定待分级数据每一个元素的级别：依据管道漏磁数据的特点将待分级的漏磁数据f分为d个等级，其中，d＝5；依据所述待分级的漏磁数据f的第i行的基础分级阈值的大小来评定待分级的漏磁数据f的第i行第j列元素的级别F_ij：

当时，漏磁数据最为平缓，评定为一级，F_ij＝1；

当时，漏磁数据有轻微抖动，评定为二级，F_ij＝2；

当时，漏磁数据对应微小缺陷和大缺陷的谷部区域，评定为三级，F_ij＝3；

当时，漏磁数据对应为较大缺陷的峰部区域和焊缝，评定为四级，F_ij＝4；

当时，漏磁数据对应为金属增加和金属缺失的异常情况，评定为五级，F_ij＝5；

步骤2.4：评定待分级数据每一列的级别：依据所述待分级的漏磁数据f的第j列的级别数据[F_1j，...，F_mj]^T来评定所述待分级的漏磁数据f的第j列的级别：该列级别数据对应一个管道圆环，选取该列最高的级别作为该管道圆环的级别，也即待分级的漏磁数据f的第j列的级别F_j＝max{F_1j，...，F_mj}；重复上述步骤，继续评定其他列的级别，最终得到第k段管道分级后的漏磁数据其中，H_kF的第一行的每个元素对应每列漏磁数据的级别；

步骤2.5：重复上述步骤2.2、2.3和2.4，继续评定下一个待分级管段内漏磁数据的级别，直到数据读取结束，最终得到整个管道分级后的漏磁数据H_F＝[H_1F，...，H_kF，...，H_lF]。