工業管道內壁損傷重建與檢測

趙 謙，張莉華，錢 渠

(1.西安科技大學通信與信息工程學院，西安 710054；2.南通智能感知研究院智能遙感事業部，南通 226400)

微細管道廣泛應用于石油、能源、化工、醫療、生物等諸多領域[1]。然而，在使用過程中管道受如介質腐蝕、機械震動、高溫、高壓等因素影響[2-3]，會出現結垢、裂紋、剝落和穿孔等損傷，如果損傷過大則會引起事故的發生從而造成重大損失[4-5]。因此對管道內壁的定期檢測[1,6]成為管道安全使用的重中之重，由于大多數管道的直徑為700 mm或更小，檢查員無法直接進入管道進行手動檢測。因此，克服空間限制的自動檢測方式深受人們推崇，并且人們也在不斷地提高實時性、準確性和魯棒性。當今，管道檢測方式包括無損檢測[7]和基于機器視覺[8-9]檢測。無損檢測方式有激光法[10]、超聲波[11]、渦流[12]、漏磁通法[13]等，這些檢測方式都依賴于信號的反復發送和接收，無法提供任何視覺線索，從而導致檢測效率低下。基于機器視覺檢測是一種新方法，可避免人工檢測的不足。目前已被廣泛用于評估管道的狀況或質量[14]。張廣軍等[15]研究了微細管道內表面缺陷，得出由于檢測時需對結構光視覺傳感器進行現場標定，限制了檢測范圍，也缺少管道內表面紋理信息，故無法達到對樹根、腐蝕、裂縫等缺陷的檢測。王穎等[16]提出一種圓結構光視覺檢測系統，實現了管道形變、彎曲等缺陷檢測。Kannala等[17]運用雙曲面鏡全景相機獲取管壁整個圓周的圖像，采用運動恢復結構(structure from motion，SFM)方法檢測，但由于特征點提取與匹配問題，所以檢測精度不高。……