本技術(shù)涉及管道檢測(cè)，具體而言，涉及一種管道自標(biāo)定孿生建模方法及相關(guān)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、對(duì)地下管道進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，常常會(huì)使用管道機(jī)器人對(duì)管道內(nèi)表面進(jìn)行孿生建模，并根據(jù)孿生建模結(jié)果識(shí)別管道是否有損傷。其中，使用管道機(jī)器人對(duì)管道內(nèi)表面進(jìn)行孿生建模時(shí)，一般是利用管道機(jī)器人攜帶的激光掃描設(shè)備對(duì)管道內(nèi)表面進(jìn)行掃描，得到多幀局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再把多幀局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接得到整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)，最后利用整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行孿生建模。

2、然而，一般的管道內(nèi)表面沒(méi)有明顯的區(qū)別于其它位置的局部特征，在進(jìn)行局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接時(shí)，無(wú)法從局部特征位置提取關(guān)鍵點(diǎn)作為拼接參考點(diǎn)，導(dǎo)致局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接處理難度大，且容易產(chǎn)生較大的拼接誤差，從而導(dǎo)致最終建模結(jié)果的真實(shí)性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于提供一種管道自標(biāo)定孿生建模方法及相關(guān)設(shè)備，能夠有效提高建模結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種管道自標(biāo)定孿生建模方法，基于攜帶激光掃描裝置、云臺(tái)攝像頭和定位激光燈的管道機(jī)器人，對(duì)被測(cè)管道進(jìn)行孿生建模；包括步驟：

3、a1.利用所述定位激光燈在所述被測(cè)管道內(nèi)壁上投影一組位置固定的定位特征圖案；一組所述定位特征圖案包括多個(gè)沿所述被測(cè)管道的軸向直線間隔排布的定位特征圖案；

4、a2.利用所述激光掃描裝置掃描所述被測(cè)管道得到多幀局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

5、a3.利用所述云臺(tái)攝像頭識(shí)別所述定位特征圖案，生成各幀所述局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征點(diǎn)添加到對(duì)應(yīng)的所述局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)中；

6、a4.基于所述關(guān)鍵特征點(diǎn)對(duì)所述局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，得到整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

7、a5.根據(jù)所述整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成所述被測(cè)管道的孿生模型。

8、通過(guò)在被測(cè)管道內(nèi)壁上投影定位特征圖案，并利用云臺(tái)攝像頭識(shí)別定位特征圖案生成關(guān)鍵特征點(diǎn)添加到局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)中，在進(jìn)行局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接時(shí)以關(guān)鍵特征點(diǎn)作為參考點(diǎn)，從而可以減小拼接誤差，有效提高建模結(jié)果的準(zhǔn)確性。

9、優(yōu)選地，一組所述定位特征圖案包括位于首端的第一二維碼和位于末端的第二二維碼以及多個(gè)位于所述第一二維碼和所述第二二維碼之間的不相同的第一特征圖；

10、步驟a3之后和步驟a4之前，還包括步驟：

11、a6.若所述云臺(tái)攝像頭檢測(cè)到所述第二二維碼，則更新所述定位特征圖案的投影位置后，返回執(zhí)行步驟a1，直到完成對(duì)所述被測(cè)管道的全部掃描。

12、由于定位激光燈的投影范圍有限，因此，每當(dāng)管道機(jī)器人前進(jìn)一定距離，就重新確定投影位置，進(jìn)行投影，使投影位置步進(jìn)式地隨管道機(jī)器人前移，其中，以第二二維碼作為同一組定位特征圖案的終止位置的標(biāo)識(shí)，用以觸發(fā)管道機(jī)器人進(jìn)行更新投影位置，從而實(shí)現(xiàn)投影位置的自動(dòng)化更新。

13、優(yōu)選地，步驟a1包括：

14、在所述管道機(jī)器人行進(jìn)過(guò)程中，根據(jù)所述管道機(jī)器人的實(shí)時(shí)位姿數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)所述定位激光燈的投影方向，以保持所述定位特征圖案的位置固定。

15、優(yōu)選地，所述實(shí)時(shí)位姿數(shù)據(jù)根據(jù)所述管道機(jī)器人攜帶的傳感器測(cè)得的測(cè)量位姿數(shù)據(jù)和基于所述管道機(jī)器人的收線車上的計(jì)米器測(cè)得的行進(jìn)距離確定。

16、在管道機(jī)器人攜帶的傳感器測(cè)得的測(cè)量位姿數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合收線車上的計(jì)米器測(cè)得的行進(jìn)距離來(lái)確定管道機(jī)器人的實(shí)時(shí)位姿數(shù)據(jù)，能夠提高實(shí)時(shí)位姿數(shù)據(jù)的精確度，更加有效地保證定位特征圖案的位置固定。

17、優(yōu)選地，步驟a2包括：

18、在所述管道機(jī)器人行進(jìn)過(guò)程中，利用所述激光掃描裝置掃描所述被測(cè)管道得到在激光掃描裝置坐標(biāo)系下的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，記為初步點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

19、把所述初步點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為參考坐標(biāo)系下的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，得到所述局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

20、優(yōu)選地，步驟a3包括：

21、在所述管道機(jī)器人行進(jìn)過(guò)程中，利用所述云臺(tái)攝像頭實(shí)時(shí)連續(xù)采集所述被測(cè)管道內(nèi)壁的圖像；

22、從各幀所述圖像中識(shí)別所述定位特征圖案，得到所述定位特征圖案在云臺(tái)攝像頭坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

23、把所述定位特征圖案在云臺(tái)攝像頭坐標(biāo)系下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為在參考坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，記為特征坐標(biāo)；

24、根據(jù)所述特征坐標(biāo)，生成各幀所述局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征點(diǎn)添加到對(duì)應(yīng)的所述局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)中。

25、第二方面，本技術(shù)提供了一種管道自標(biāo)定孿生建模裝置，基于攜帶激光掃描裝置、云臺(tái)攝像頭和定位激光燈的管道機(jī)器人，對(duì)被測(cè)管道進(jìn)行孿生建模；包括：

26、投影模塊，用于利用所述定位激光燈在所述被測(cè)管道內(nèi)壁上投影一組位置固定的定位特征圖案；一組所述定位特征圖案包括多個(gè)沿所述被測(cè)管道的軸向直線間隔排布的定位特征圖案；

27、掃描模塊，用于利用所述激光掃描裝置掃描所述被測(cè)管道得到多幀局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

28、識(shí)別模塊，用于利用所述云臺(tái)攝像頭識(shí)別所述定位特征圖案，生成各幀所述局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征點(diǎn)添加到對(duì)應(yīng)的所述局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)中；

29、拼接模塊，用于基于所述關(guān)鍵特征點(diǎn)對(duì)所述局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，得到整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

30、模型生成模塊，用于根據(jù)所述整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成所述被測(cè)管道的孿生模型。

31、第三方面，本技術(shù)提供了一種電子設(shè)備，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有所述處理器可執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)，運(yùn)行如前文所述管道自標(biāo)定孿生建模方法中的步驟。

32、第四方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)運(yùn)行如前文所述管道自標(biāo)定孿生建模方法中的步驟。

33、第五方面，本技術(shù)提供了一種管道自標(biāo)定孿生建模系統(tǒng)，包括地面終端、收線車和管道機(jī)器人，所述地面終端與所述收線車通信連接，所述收線車通過(guò)線纜與所述管道機(jī)器人連接；所述收線車用于收放所述線纜，并通過(guò)所述線纜向所述管道機(jī)器人供電以及與所述管道機(jī)器人通信；所述地面終端通過(guò)所述收線車對(duì)所述管道機(jī)器人進(jìn)行監(jiān)控；所述管道機(jī)器人上設(shè)置有激光掃描裝置、云臺(tái)攝像頭和定位激光燈；

34、所述地面終端用于執(zhí)行：

35、b1.利用所述定位激光燈在所述被測(cè)管道內(nèi)壁上投影一組位置固定的定位特征圖案；一組所述定位特征圖案包括多個(gè)沿所述被測(cè)管道的軸向直線間隔排布的定位特征圖案；

36、b2.利用所述激光掃描裝置掃描所述被測(cè)管道得到多幀局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

37、b3.利用所述云臺(tái)攝像頭識(shí)別所述定位特征圖案，生成各幀所述局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征點(diǎn)添加到對(duì)應(yīng)的所述局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)中；

38、b4.基于所述關(guān)鍵特征點(diǎn)對(duì)所述局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，得到整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

39、b5.根據(jù)所述整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成所述被測(cè)管道的孿生模型。

40、有益效果：本技術(shù)提供的管道自標(biāo)定孿生建模方法及相關(guān)設(shè)備，通過(guò)在被測(cè)管道內(nèi)壁上投影定位特征圖案，并利用云臺(tái)攝像頭識(shí)別定位特征圖案生成關(guān)鍵特征點(diǎn)添加到局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)中，在進(jìn)行局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接時(shí)以關(guān)鍵特征點(diǎn)作為參考點(diǎn)，從而可以減小拼接誤差，有效提高建模結(jié)果的準(zhǔn)確性。