水下直线目标处理算法在海底管道检测机器人中的应用
神秘的海洋对人类来说就是一个蕴藏着无穷宝藏的宝箱，尽管我们一直没有停止过对它的探索和追求，却始终未能看清它真正的面貌，而水下机器人的出现为我们提供了强有力的工具，来对这一神秘领域进行探索。 随着海上油气田的不断增多，海底管道已经在海底形成了纵横交错的网络，随之而来的对于其安全性的担忧也越发增多。影响海底管道安全性的因素有很多，但关键因素是腐蚀，因此对于腐蚀检测方法的研究具有重要的意义。传统的检测方法多为抽样检测，并不能全面的对海底管道进行检测，且成本较高，因此对与海底管道腐蚀检测新方法的研究十分必要。水下机器人作为目前为止最为先进的水下探测作业装备，对海底管道检测领域的发展具有重要的推动作用，因此本文中的海底管道检测技术就是以水下机器人为载体。依据海底管道产生腐蚀时周围电场会产生畸变的原理，在海底管道检测机器人上搭载磁探系统、定位系统、电位测量系统、视频采集系统等设备，通过非接触的方式对海底管道电位进行检测以得到管道的腐蚀情况。 海底管道电位非接触式检测系统主要包括硬件部分和软件部分，而软件部分作为该系统的重要组成部分，直接影响着腐蚀检测准确度的高低。因此本文前半部分对该系统的整体设计做了介绍，并详述了上位机软件的开发过程，重点介绍了通信协议的制定和采用分层式体系结构的软件设计。 众所周知，光在水中的衰减和散射作用比较严重，得到的水下图像不够清晰，但是作为信息量最为全面丰富的呈现，图像是我们需要进一步研究的关键点，它对于海底管道的检测和腐蚀情况的检测都具有十分重要的意义。因此本文后半部分对水下直线目标处理算法进行了研究，提出了一种基于轮廓信息的直线快速检测方法，并将其应用在海底管道检测机器人中。首先对采集到的水下图像进行预处理，通过平滑和增强来削弱图像的噪声污染，得到高质量的图像。然后利用小波变换取其二级低频子代，缩小图像的尺寸，利用Canny算子对其二级低频子代进行边缘检测，得到二值图像。最后利用Hough变换进行直线检测，得到图像中是否存在海底管道。 实验结果表明:本文提出的基于轮廓信息的直线快速检测方法，可以快速地从水下图像中提取出直线信息，满足实时性要求，在海底管道中的应用为后续海底管道检测的自动识别与处理奠定了基础。
海底管道;腐蚀检测;水下机器人;水下直线目标处理算法
中国海洋大学
硕士
控制工程
周丽芹
2015
中文
P756.2
63
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）