[实用新型]基于光视觉的水下管线巡检装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及海洋工程及海洋石油开发领域，具体涉及用于海底水油气管道及水下光电缆的巡检装置。

背景技术

水下管线常被建造来满足能源与通讯传输的需求，包括供水管、油气输运管道以及光电缆等多种管线形式。水下管线，特别是海底管线在设计的使用期限内，一般按最高标准设计和建造。但在这期间，由于受到设计、制造工艺、施工和服役环境的影响，不可避免地存在损伤和损坏。尤其是在强烈的水动力因素、不稳定的海底条件以及外界人为因素作用下，一旦发生管道破损油气泄漏、光电缆断裂通讯中断等事故，后果将十分严重。

按照现行的国内外海底管道系统规范要求和国际惯例，要对海底管道作定期检查(年度检查)和特别检查，以保证管道安全运行和延长使用期限。由于频繁发生的海底管线损坏事件，海底管线网络的监测检修已经成为目前国际上受到广泛重视的一个研究和产业领域。

潜水员的极限水下工作深度不超过100米。因此深度处于100米以上的管线就不能依靠传统的潜水员直接下水进行观察作业，必须依赖采用水密耐压结构的潜水器进行检测与维护，目前主要是由携带必要探测设备的ROV(即有缆遥控水下机器人)来代替人工完成管道检测任务。ROV需要由训练有素的操作人员在水面支持母船上遥控，然而当管线传输距离增加、照明度降低或者水流环境复杂时，遥控ROV检测管线的任务就会变得冗长而且容易引起人为失误。例如，对于100公里的海底石油管道巡检任务而言，ROV的正常速度为2节，就需要操作员连续进行27.5小时的监视与遥控。另一方面，ROV脐带缆会严重影响其活动范围，因此无法有效实现大范围长距离的水下管线检测。

实用新型的内容

为了克服上述现有技术的不足之处，申请人经过研究改进，提供一种基于光视觉的水下管线巡检装置，可自动识别水下管线并计算管线位置与方位，进行长距离的巡检，取代人工遥控驾驶。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于光视觉的水下管线巡检装置，包括水下光视觉处理计算机，以及与所述水下光视觉处理计算机连接的水下照明灯、图像采集卡和水下摄像机，所述图像采集卡与水下摄像机连接。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型根据水下摄像机获得的视频信息，自动识别水下管线并计算管线位置与方位，可以自主引导AUV(即无缆自治水下机器人)跟踪管线进行长距离的巡检，取代人工遥控驾驶。同时也可以作为ROV的水下管线巡检辅助工具，将人从冗长的管线巡检任务中解放出来，从事优先级更高的需要人工干预的任务中去。可实时准确报告管线的位置、走向，在AUV运动过程中实时存储视频录像，供相关人员事后分析管线的悬空及埋深状况；同时建立数据库，实现对管线的数字化管理。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是管线典型特征图像。

图3是三维环境建模图。

图4是试验一的管线跟踪轨迹。

图5是试验二的管线跟踪轨迹。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，本实用新型基于光视觉的水下管线巡检装置，包括水下光视觉处理计算机1，以及与水下光视觉处理计算机1连接的水下照明灯2、图像采集卡3和水下摄像机4，图像采集卡3与水下摄像机4连接。

下面说明本实用新型装置的工作步骤：

(1)采集视频信号以获得水下视频数字图像。

水下照明灯2对水下目标5进行照明，水下摄像机4对水下目标5进行拍摄，并将视频信号传输至图像采集卡3，图像采集卡3接收视频信号并进行数字化处理，最后数字图像进入到水下光视觉处理计算机1的内存中。

(2)图像预处理，采用中值滤波算法去除噪声，改善图像质量。

水下光视觉处理计算机1在获得水下视频数字图像后，针对水下图像颗粒噪声较为严重的情况，首先采用中值滤波算法去除噪声，改善图像质量。中值滤波是一种空间域非线性滤波技术，采用一个含有奇数个点的滑动窗口，用窗口中各点灰度值的中值来代替窗口中心点像素的灰度值。对于一个一维序列f₁，f₂，...f_n，取窗口长度m。对此序列进行中值滤波，就是从输入序列中顺序取出m个元素，将这m个元素按照数值大小排列，位于正中间的那个数值作为滤波输出。由于图像中的噪声大都以孤立点的形式存在，即噪声点的灰度值与周围不同，因此中值滤波的主要功能就是使拥有不同灰度的点看起来更接近于它的邻近值，从而可以消除孤立的噪声点。