[发明专利]融合多组双目视觉系统的管径测量方法、装置及设备

说明书

本发明公开了一种融合多组双目视觉系统的管径测量方法、装置及设备，属于工业管道测量技术领域，方法包括：利用点状激光光源对被测管道外表面进行标记，并通过多组双目摄像机获取管道的原始图像；对原始图像进行预处理操作，并提取出由点状激光标记的特征点；将特征点通过匹配算法，实现一组双目摄像机图像中同名特征点的匹配，并根据双目视觉测量原理实现特征点的三维重建，进而获得多组点云；基于点云之间的隐式关系，实现多组点云之间的坐标配准，即将所有点云统一到一个坐标系下；根据点云配准结果，拟合空间圆计算，获取所述管道的管径。本方案能够解决目前的检测方法和系统测量精度不足，无法实现在线测量，结构复杂的技术问题。

技术领域

本发明属于工业管道测量技术领域，具体涉及一种融合多组双目视觉系统的管径测量方法、装置及设备。

背景技术

大型管道被广泛应用于建筑、化工、石油和天然气等领域，用于传输流体介质。随着生产率的提高，用户和生产厂家都对管道产品的质量提出了更高的要求。管道尺寸参数的在线检测可以提供早期生产阶段的生产状态反馈，从而帮助制造商降低生产成本，提高生产合格率。管道的直径和周长是管道的重要质量参数，对保证管道施工的进度和质量起着关键作用。在管径超出规格的情况下，管道焊接过程中产生较大的残余应力，导致焊缝机械性能下降，管道安全性受损。然而，目前大多数生产线仍使用π卷尺进行人工管道测量，缺乏有效的在线测量系统。因此，在大型管道的生产过程中，对其尺寸参数的实时精确测量和控制已成为一项紧迫的任务。目前，考虑避免对被测量对象造成损伤、操作方便等多方面因素，非接触测量已成为管道尺寸参数测量研究领域的热点课题。

管道尺寸的非接触式测量法根据原理的不同，主要可分为激光扫描测量法、激光测距测量法、结构光测量法以及视觉测量法等，国内外学者针对管道的尺寸参数测量问题展开了大量研究工作。一些学者采用基于激光扫描法原理提出了一种通过对位移与散射光强度关系的分析来实现管道圆度测量的巧妙方法。但是，它并没有充分解决测量范围不足、维护复杂等问题。另一些学者则基于激光三角测距原理提出了一种由两个主要子系统组成的三维坐标测量系统：一个能够扫描零件完整截面的二维激光三角测量系统以及一个在测量平面中移动零件的移动平台。虽然激光测距仪的精度较高，但其维护复杂且成本较高。这些缺点可以用最先进的视觉测量技术来克服，机器视觉除了技术因其精度高、非接触、效率高等特点已被广泛应用于各种机械量的测量中。在管道尺寸视觉测量方面，国内外学者们提出了各种基于单目视觉的快速测量旋转对称工件的直线度或圆度的解决方案。在这些解决方案中，相机首先用于获取旋转工件的连续图像，然后对采集到的图像进行图像处理和建模分析，最后得到测量结果。学者基于从两幅图像中捕获的锻件的边界曲线或基线构建的三维模型，提出了一个类似的测量系统，使用两个高分辨率单镜头反射相机来计算旋转对称锻件的直线度。但是，由于管道的表面纹理较弱，往往很难达到理想的特征点匹配。因此，一些学者将结构光技术应用于管道测量。将结构光投影至被测管道表面，根据成像系统和投影系统的空间几何关系，投影在整个管道表面的特定图像可以转换为三维空间信息。在此基础上，为了获得更大的测量范围，有研究人员在伺服电机上安装带有CCD(电荷耦合器件)的线结构光，允许沿管道轴线运动和测量，使用全向激光器和全向相机进行测量，并将多组结构光获取的管道轮廓信息合并。由于伺服运动机构的增加，管道尺寸及形貌的测量中往往还附加了运动机构的误差，而且测量系统的结构也更加复杂，使得系统成本也大幅增加。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种融合多组双目视觉系统的管径测量方法、装置及设备，能够解决目前的检测系统测量精度不足而且无法实现在线测量，结构复杂的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种融合多组双目视觉系统的管径测量方法，多组双目视觉系统包括多组双目摄像机，多个激光器，支架，处理器以及管道，支架横跨于所述管道，多组双目摄像机和多个激光器设置于支架上，处理器与多组双目摄像机电连接，包括：

S101：利用点状激光光源对被测管道外表面进行标记，并通过所述多组双目摄像机获取所述管道的原始图像多组双目；