一种基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法与流程

本发明涉及管网图像检测，特别是一种基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法。

背景技术：

1、城市排水管网内窥检测通常以管道机器人或推杆摄像设备获取连续视频，结合里程记录、镜头标定、畸变校正以及灰度边缘分析，对管壁、接口、管底以及水面等位置进行识别，通过人工判读或图像算法提取裂缝、错口、渗漏、沉积、障碍物等异常表征，用于管网养护评估、缺陷定位以及修复决策。

2、然而，常规方法在复杂排水环境中仍然存在两方面局限，一方面，常规方法通常以单帧或局部连续帧作为判读依据，对同一实际管壁位置缺少跨帧同位归集和择优机制，容易受可见面积、边缘清晰程度波动影响；另一方面，对反光、镜头挂水、污泥遮挡以及水面波纹等干扰边界与管壁附着异常边界的归属区分不够精细，复检依据相对不足。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法解决现有技术存在的同一实际管壁位置判读片段选择稳定性不足以及干扰边界与管壁附着异常边界归属易混淆的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、本发明提供了一种基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法，其包括：采集城市排水管网内窥视频，提取连续原始帧图像，识别管道内壁边界、接口环线、管底方向、可见性干扰边界以及动态干扰边界，建立管壁展开图像和坐标映射关系；根据管壁展开图像和坐标映射关系，建立管壁同位帧组，基于可见性干扰边界形成的干扰区域，确定可见管壁区域，计算连续可见面积、边缘清晰程度以及干扰面积占比，形成判读片段序列，确定首选判读片段和候补判读片段；根据首选判读片段，提取边界候选和区域候选，将边界候选和区域候选合并生成候选异常区，确定候选异常区边界、候选异常区面积以及候选类别，将候选异常区写入对应管壁同位帧组，建立绑定关系；根据候选异常区边界、候选类别、所属管壁位置编号、首选判读片段帧编号、管壁同位帧组、判读片段序列以及坐标映射关系，生成候选异常区同位实测边界和三类归属参考边界，计算管壁附着归属差异、反光遮挡干扰归属差异以及水面动态干扰归属差异，根据归属差异的唯一最小值确定归属类型并触发候补判读片段复检，生成严重程度表征值、检测内容、排除记录或复核内容。

5、作为本发明所述基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法的一种优选方案，其中，所述建立管壁展开图像和坐标映射关系包括：采集城市排水管网内窥视频，同步记录采集时间和行进距离，对原始帧图像执行畸变校正，生成校正帧图像，由校正帧图像生成灰度图像和校正彩色图像；对灰度图像和校正彩色图像执行边界识别和连通分析，获取管道内壁边界、管道中心位置、管底方向、水面边界、漂浮物边界、水流波纹边界、反光区域边界以及污泥遮挡区域边界；根据管道内壁边界、管道中心位置、管底方向以及行进距离，执行管壁投影展开，生成管壁展开图像、坐标映射关系、接口环线以及镜头挂水区域边界。

6、作为本发明所述基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法的一种优选方案，其中，所述建立管壁同位帧组包括：根据管壁展开图像和坐标映射关系，将不同校正帧图像中对应同一实际管壁位置的图像片段归集为管壁同位帧组。

7、作为本发明所述基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法的一种优选方案，其中，所述计算连续可见面积、边缘清晰程度以及干扰面积占比包括：根据坐标映射关系，将反光区域边界、镜头挂水区域边界、污泥遮挡区域边界以及水面边界映射至管壁同位帧组中各图像片段所在的管壁展开图像坐标下，合并形成干扰区域，从图像片段完整范围扣除干扰区域，生成可见管壁区域，对可见管壁区域进行连通分析，生成连续可见管壁区域和无可见管壁区域片段；对连续可见管壁区域进行面积统计，生成连续可见面积，对可见管壁区域内像素的灰度变化强度取中位数，生成边缘清晰程度，对干扰区域和图像片段完整范围进行面积统计，生成干扰面积占比。

8、作为本发明所述基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法的一种优选方案，其中，所述确定首选判读片段和候补判读片段包括：根据连续可见面积、边缘清晰程度、干扰面积占比以及采集时间，对具有可见管壁区域的图像片段进行字典序排序，将无可见管壁区域片段追加至排序末尾，生成判读片段序列；读取判读片段序列，将排序第一的图像片段确定为首选判读片段，将排序第二及排序第二之后的图像片段确定为候补判读片段。

9、作为本发明所述基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法的一种优选方案，其中，所述根据首选判读片段，提取边界候选和区域候选包括：根据首选判读片段，在候选提取范围内计算灰度变化，提取灰度突变像素并进行骨架化，生成边缘骨架，分析边缘骨架拓扑结构并赋予边界属性，形成边界候选，对候选提取范围内的灰度图像和校正彩色图像进行亮区、暗区以及颜色异常区连通分析，生成区域候选。

10、作为本发明所述基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法的一种优选方案，其中，所述确定候选异常区边界、候选异常区面积以及候选类别包括：将边界候选和区域候选置于管壁展开图像坐标下进行几何合并，生成候选异常区，提取候选异常区外缘作为候选异常区边界，计算候选异常区面积；根据接口环线、管底方向、水面边界、漂浮物边界以及候选异常区边界，按接口相关候选、管底相关候选以及管壁表面候选的顺序，对候选异常区逐一判断位置关系和形态特征，确定候选类别；根据候选异常区所属管壁位置编号，读取管壁同位帧组，将候选异常区边界、候选异常区面积、候选类别以及首选判读片段帧编号写入管壁同位帧组，建立绑定关系。

11、作为本发明所述基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法的一种优选方案，其中，所述生成候选异常区同位实测边界和三类归属参考边界包括：根据所属管壁位置编号读取管壁同位帧组和判读片段序列，根据首选判读片段帧编号和坐标映射关系，将候选异常区边界映射至同一管壁同位帧组内的每一帧校正帧图像，生成映射边界，在同一管壁位置范围内重新提取边界候选，生成候选异常区同位实测边界，将候选异常区同位实测边界统一映射至管壁展开图像坐标；根据映射边界，将映射边界作为管壁附着归属参考边界，将反光区域边界、镜头挂水区域边界以及污泥遮挡区域边界映射至管壁展开图像坐标下，生成反光遮挡干扰归属参考边界，将水面边界、漂浮物边界以及水流波纹边界映射至管壁展开图像坐标下，生成水面动态干扰归属参考边界，形成三类归属参考边界。

12、作为本发明所述基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法的一种优选方案，其中，所述根据归属差异的唯一最小值确定归属类型包括：根据候选异常区同位实测边界和三类归属参考边界，计算管壁附着归属差异、反光遮挡干扰归属差异以及水面动态干扰归属差异；比较管壁附着归属差异、反光遮挡干扰归属差异以及水面动态干扰归属差异，管壁附着归属差异为唯一最小值时，将候选异常区判定为管壁附着异常；反光遮挡干扰归属差异为唯一最小值时，调用候补判读片段重新执行候选异常区提取，对重新提取的候选异常区再次执行候选异常区同位实测边界生成、三类归属参考边界生成、三类归属差异计算以及归属类型判定；水面动态干扰归属差异为唯一最小值且候选类别为浮渣或障碍物时，保留候选异常区并记录为水面动态干扰归属下的功能性异常；水面动态干扰归属差异为唯一最小值且候选类别为裂缝、破裂、错口、脱节或渗漏时，调用候补判读片段重新执行候选异常区提取，对重新提取的候选异常区再次执行候选异常区同位实测边界生成、三类归属参考边界生成、三类归属差异计算以及归属类型判定；管壁附着归属差异、反光遮挡干扰归属差异以及水面动态干扰归属差异不存在唯一最小值时，生成复核内容。

13、作为本发明所述基于图像检测的城市排水管网内窥检测优化方法的一种优选方案，其中，所述生成严重程度表征值、检测内容、排除记录或复核内容包括：对于判定为管壁附着异常的候选异常区以及记录为水面动态干扰归属下的功能性异常的候选异常区，计算严重程度表征值，结合候选类别、轴向位置、环向位置以及归属类型，生成检测内容，对于经候补判读片段复检后未再次出现的候选异常区，生成排除记录，对于无候补判读片段、归属差异不存在唯一最小值、候补判读片段复检后仍不能形成管壁附着异常的候选异常区，生成复核内容。

14、本发明有益效果为：通过形成判读片段序列并确定首选判读片段和候补判读片段，实现同一实际管壁位置的跨帧择优判读，提高候选异常区提取基础的稳定性；通过生成候选异常区同位实测边界和三类归属参考边界，并根据归属差异触发候补判读片段复检，实现管壁附着异常、反光遮挡干扰以及水面动态干扰的归属判定，生成检测内容、排除记录或复核内容，提升内窥检测可信度和复检有效性。