水下视频检测方法及装置与流程

1.本技术涉及水下检测相关技术领域，尤其涉及一种水下视频检测方法及装置。


背景技术：

2.在工业领域，用于储存液体的金属结构水池长期服役在复杂的工况和环境中，其内壁存在开裂、点蚀及应力腐蚀开裂等风险，降低水池的承载能力，甚至会造成水池破裂、液体泄漏等严重后果。因此，在缺陷萌生的阶段需利用水下视频检测装置对其检测，并及时维修。
3.通常萌生阶段的缺陷尺寸相对较小，常规的目视和视频检查仅相当于人工目视检查，难以有效地对其进行发现和测量。另外，对于水池内壁的检查，传统的方法通常采用排空液体，在完全干式的环境下实施。然而，一些水池储存的液体性质特殊，无法直接排空或转存，经济代价巨大。
4.因此，如何在存液的状态下，提高检测精度，以有效地对微小缺陷进行发现，成为本领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种水下视频检测方法，其能够改善现有水下视频检测方法在水池存液的状态下检测精度低、难以有效发现微小缺陷的问题。
6.本技术的另一目的在于提供一种水下视频检测装置。
7.第一方面，本技术实施例提供一种水下视频检测方法，其包括：
8.在目标区域的外围构建局部干式区域；
9.透过局部干式区域对目标区域进行图像采集，得到目标图像；
10.分析目标图像中的图像特征，确定目标区域是否存在缺陷。
11.在上述实现过程中，在目标区域的外围构建局部干式区域，且透过局部干式区域对目标区域进行图像采集，保证目标图像的成像光路不受水层的影响，在水池存液的情况下，提高目标图像的清晰度及检测精度，能够有效发现微小缺陷。
12.在一种可能的实施方案中，上述局部干式区域的构建方法包括：
13.在目标区域的外围确定预选区域；
14.向预选区域内通入预定压力的气体，使预选区域内的水移动至预选区域之外，预选区域构成局部干式区域。
15.在上述实现过程中，该局部干式区域为动态局部干式区域，预选区域与目标区域相隔预设距离，在移动过程中，依然能够透过该局部干式区域对图像进行采集，在保证图像采集的清晰度的基础上，提高图像采集的效率，能够快速有效发现目标区域的微小缺陷。
16.在一种可能的实施方案中，调节通入局部干式区域的气体的压力，使局部干式区域的压力与局部干式区域外部的压力保持动态平衡。
17.在一种可能的实施方案中，在预选区域通入预定压力的气体形成局部干式区域
后、透过局部干式区域对目标区域进行图像采集之前，还包括：
18.透过局部干式区域对目标区域进行初筛图像采集；
19.在确定初筛图像具有预定分辨率的缺陷特征时，移动局部干式区域并使局部干式区域与目标区域形成密闭腔。
20.在上述实现过程中，首先，通过动态局部干式区域初筛目标区域的缺陷，当目标图像具有缺陷特征时，局部干式区域与目标区域形成密闭腔，即静态局部干式区域；然后，透过静态局部干式区域对图像进行采集，进一步提高目标图像的清晰度及检测精度。
21.在一种可能的实施方案中，局部干式区域的构建方法包括：
22.在目标区域的外围确定预选区域；
23.向预选区域内通入预定压力的气体，使预选区域内的水移动至预选区域之外；
24.调整预选区域与目标区域之间的距离，使预选区域与目标区域形成密闭腔，预选区域构成局部干式区域。
25.在上述实现过程中，该局部干式区域为静态局部干式区域，在静态下，能够透过该局部干式区域对图像进行采集，提高目标图像的清晰度及检测精度，能够有效发现目标区域的微小缺陷。
26.另一方面，本技术实施例提供一种水下视频检测装置，其包括：
27.排水单元，用于在目标区域的外围构建局部干式区域；局部干式区域与目标区域之间具有预定间隔；
28.成像单元，用于透过局部干式区域采集目标区域的图像。
29.在上述实现过程中，排水单元能够在目标区域的外围构建局部干式区域，且成像单元透过该局部干式区域对目标区域进行图像采集，保证了成像单元的成像光路无水层间隔，光路不受水层的影响，在水池存液的情况下，提高目标图像的清晰度及检测精度，能够有效发现微小缺陷。
30.在一种可能的实施方案中，排水单元包括：
31.带有内腔结构的罩体，罩体为向内凹陷的扁平状结构，且罩体的开口朝向目标区域并与目标区域之间具有预定间隔；
32.在罩体位于水下时，向罩体与目标区域形成的虚拟腔内通入预定压力的气体，所述充满气体的虚拟腔构成局部干式区域。
33.在一种可能的实施方案中，罩体的内部设有透光镜。
34.在一种可能的实施方案中，成像单元的光路垂直于目标区域。
35.在一种可能的实施方案中，成像单元的光路呈l型；成像单元的光路的折弯处设置反射镜。
36.在上述实现过程中，成像单元的光路与目标区域呈l型，即该水下视频检测装置横置放置在水池中，成像单元与目标区域平行，排水单元垂直于目标区域，能有效减小在移动过程中水对该装置的阻力。
37.在一种可能的实施方案中，成像单元的入射线与反射镜的入射角度可调。
38.在上述实现过程中，保证成像单元能够从多个角度对目标区域进行图像采集。
39.在一种可能的实施方案中，排水单元还配置有导向和防撞组件。
40.在一种可能的实施方案中，成像单元包括：
41.第一摄像模块；
42.第二摄像模块，具有低倍率放大成像功能；
43.第三摄像模块，具有高倍率放大成像功能。
44.与现有技术相比，本技术的有益效果：
45.1)该方法通过在目标区域的外围构建局部干式区域，且透过局部干式区域对目标区域进行图像采集，保证目标图像的成像光路不受水层的影响，在水池存液的情况下，提高目标图像的清晰度及检测精度，能够有效发现微小缺陷。
46.2)该方法能够在动态局部干式区域及静态局部干式区域两种状态下，对目标图像进行采集，且能够对水下能见度较差的目标区域进行图像采集，以实现对目标区域的检测。
47.3)该装置中，排水单元能够在目标区域的外围构建局部干式区域，保证了成像单元的成像光路无水层间隔，光路不受水层的影响，在水池存液的情况下，提高目标图像的清晰度及检测精度，能够有效发现微小缺陷。
48.4)该装置中，成像单元的光路与目标区域呈l型，且在成像单元的光路的折弯处设有反射镜，成像单元的入射线与反射镜的入射角度可调，保证成像单元能够从多个角度对目标区域进行图像采集。
附图说明
49.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
50.图1为根据本技术实施例示出的一种水下视频检测方法的示意图
51.图2为根据本技术实施例示出的一种水下视频检测装置的结构示意图；
52.图3为根据本技术实施例示出的一种水下视频检测装置的结构示意图；
53.图4为图2所示的水下视频检测装置的一种工作状态的示意图；
54.图5为图2所示的水下视频检测装置的一种工作状态的示意图；
55.图6为图5所述的水下视频检测装置工作状态下的局部放大图；
56.图7为图2所示的水下视频检测装置的一种工作状态的示意图。
57.图示说明：
58.100成像单元；110第一摄像模块；120第二摄像模块；130第三摄像模块；200调节机构；210第一调节机构；220第二调节机构；230第三调节机构；300排水单元；310罩体；311进气口；312出气口；320透光镜；330导向和防撞组件；340密封组件；400防护罩；500水池；510缺陷；600反射镜。
具体实施方式
59.下面结合附图对本技术具体实施方式的技术方案作进一步详细说明，这些实施方式仅用于说明本技术，而非对本技术的限制。
60.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，
也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
61.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”和“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
62.根据本技术的一个方面，提供了一种水下视频检测方法。参见图1，水下视频检测方法包括：
63.s1、在目标区域的外围构建局部干式区域；
64.s2、透过局部干式区域对目标区域进行图像采集，得到目标图像；
65.s3、分析目标图像中的图像特征，确定目标区域是否存在缺陷。
66.具体来说，本实施例中的目标区域为水池的内壁。
67.本技术的工作过程和工作原理：
68.在水池存液的情况下，对水池的内壁进行缺陷检测时，水会影响目标图像的清晰度和检测精度，这主要是由于水的透明度低且水中存在微小的无机物和有机物颗粒，这些颗粒会对图像采集的光线散射，从而影响目标图像的清晰度，不能有效发现微小缺陷。
69.而本技术的方法在水池存液的情况下，通过在目标区域的外围构建局部干式区域，且透过局部干式区域对目标区域进行图像采集，保证目标图像的成像光路不受水层的影响，在水池存液的情况下，提高目标图像的清晰度及检测精度，能够有效发现微小缺陷。
70.在一种实施方式中，步骤s1中，局部干式区域的构建方法包括：
71.在目标区域的外围确定预选区域；
72.向预选区域内通入预定压力的气体，使预选区域内的水移动至预选区域之外，预选区域构成局部干式区域。
73.具体来说，本实施方式中的局部干式区域为动态局部干式区域，预选区域与目标区域相隔预设距离，且预选区域与目标区域之间留有缝隙，预选区域与目标区域之间的距离介于0至10mm。在移动对目标区域的图像采集过程中，依然能够透过该局部干式区域对图像进行采集，在保证图像采集的清晰度的基础上，动态对目标区域进行扫查，提高图像采集的效率，能够快速有效发现目标区域的微小缺陷。
74.较佳地，调节局部干式区域的气体的压力，使局部干式区域的压力与局部干式区域外部的压力保持动态平衡。在对目标区域的图像采集的移动过程，使局部干式区域始终维持无水层状态。
75.在一种实施方式中，步骤s1中，在预选区域通入预定压力的气体形成局部干式区域后、透过局部干式区域对目标区域进行图像采集之前，还包括：
76.透过局部干式区域对目标区域进行初筛图像采集；
77.在确定初筛图像具有预定分辨率的缺陷特征时，移动局部干式区域并使局部干式区域与目标区域形成密闭腔。
78.具体来说，本实施方式先在动态下透过局部干式区域对目标区域进行图像采集，若采集得到的目标图像表明目标区域存在缺陷，则调整预选区域与目标区域的距离，使预选区域与目标区域形成密闭腔，局部干式区域构成静态局部干式区域。然后，在静态下，透过静态局部干式区域对图像进行采集，进一步提高目标图像的清晰度及检测精度。
79.在一种实施方式中，步骤s1中，局部干式区域的构建方法包括：
80.在目标区域的外围确定预选区域；
81.向预选区域内通入预定压力的气体，使预选区域内的水移动至预选区域之外；
82.调整预选区域与目标区域之间的距离，使预选区域与目标区域形成密闭腔，预选区域构成局部干式区域。
83.具体来说，本实施方式中的局部干式区域为静态局部干式区域，预选区域与目标区域形成密闭腔，在静态下，能够透过该局部干式区域对图像进行采集，提高目标图像的清晰度及检测精度，能够有效发现目标区域的微小缺陷。
84.根据本技术的另一个方面，提供了一种水下视频检测装置。参见图2，水下视频检测装置包括成像单元100和排水单元300，排水单元300用于在目标区域的外围构建局部干式区域；局部干式区域与目标区域之间具有预定间隔。成像单元100用于透过局部干式区域采集目标区域的图像。
85.具体来说，本实施例中的目标区域为水池500的内壁。
86.本技术的工作过程和工作原理：
87.该水下视频检测装置中的排水单元300和成像单元100利用上述的水下视频检测方法检测目标区域，以检测目标区域是否存在缺陷。排水单元300能够在目标区域的外围构建局部干式区域，且成像单元100透过该局部干式区域对目标区域进行图像采集，保证了成像单元100的成像光路无水层间隔，光路不受水层的影响，在水池500存液的情况下，提高目标图像的清晰度及检测精度，能够有效发现微小缺陷510。
88.在一种实施方式中，局部干式区域与目标区域之间的间隔为零，此时，局部干式区域与目标区域之间形成密闭腔，局部干式区域为静态局部干式区域，用于静态下成像单元100对目标区域进行图像采集。局部干式区域与目标区域之间的间隔范围介于0至10mm，局部干式区域与目标区域之间留有缝隙，局部干式区域为动态干式区域，用于动态下成像单元100对目标区域进行图像采集。
89.在一种实施方式中，参见图2，排水单元300包括带有内腔结构的罩体310。罩体310为向内凹陷的扁平状结构，且罩体310的开口朝向目标区域并与目标区域之间具有预定间隔。罩体310在目标区域的外围配置出用于构成局部干式区域的虚拟腔。优选地，该虚拟腔的纵截面呈等腰梯形状。罩体310上设有多个均匀分布的进气口311和出气口312。在罩体310位于水下时，通过进气管路由进气口311向罩体310的内部及虚拟腔内通入预定压力的气体，使罩体310内部及虚拟腔中的水移动至罩体310外部，充满气体的虚拟腔构成局部干式区域。
90.较佳地，调节局部干式区域的气体的压力，使局部干式区域的压力与局部干式区域外部的压力保持动态平衡。
91.较佳地，罩体310采用具有刚度的金属材质或非金属材质，保证罩体310在水下能够承受一定的压力且不损坏。
92.需要说明的是，罩体310及罩体310在目标区域的外围所配置出的虚拟腔的结构只是示例性的，本技术对于罩体310及罩体310在目标区域的外围所配置出的虚拟腔的结构不作具体限定，凡是能够实现在目标区域与排水单元300之间形成局部干式区域的结构均落在本技术的保护范围内。
93.在一种实施方式中，排水单元300还包括透光镜320。透光镜320设置罩体310的内部，且设置在成像单元100的光路上。透光镜320包括具有疏水涂层的表面，在罩体310内气体的吹扫作用下，透光镜320的表面能快速干燥，便于清晰显示目标区域。
94.在一种实施方式中，参见图2，排水单元300还包括密封组件340及导向和防撞组件330。导向和防撞组件330设置在排水单元300行进方向的两侧。
95.在一种实施方式中，参见图2，成像单元100的光路垂直于目标区域。成像单元100、排水单元300及目标区域均在同一直线上。当利用该水下视频检测装置对目标区域进行图像采集时，该水下视频检测装置竖置在目标区域的上方。
96.在一种实施方式中，参见图3，成像单元100的光路呈l型；成像单元100的光路的折弯处设置反射镜600。当利用该水下视频检测装置对目标区域进行图像采集时，该水下视频检测装置横置放置在目标区域的上方，即成像单元100与目标区域平行，排水单元300垂直于目标区域，能有效减小在移动过程中水对该装置的阻力。
97.较佳地，成像单元100的入射线与反射镜600的入射角度可调，保证成像单元100能够从多个角度对目标区域进行图像采集。具体地，反射镜600与驱动电机的输出轴连接，驱动电机驱动反射镜600旋转，以调节成像单元100的入射线与反射镜600的入射角度。
98.在一种实施方式中，参见图2～图3，该水下视频检测装置还包括防护罩400，成像单元100设置在防护罩400的内部，且防护罩400的开口处连有排水单元300。防护罩400与排水单元300构成水密舱，当该装置处于工作状态时，向排水单元300通入预设压力的气体后，防护罩400内部处于微正压状态，对防护罩400内部的成像单元100进行双重防水保护。
99.在一种实施方式中，参见图2～图3，成像单元100包括第一摄像模块110、第二摄像模块120和第三摄像模块130。成像单元100根据目标区域水环境的变化及图像采集需求选择适应的摄像模块。
100.第一摄像模块110包括高速摄像模块，主要用于对目标区域大范围进行图像采集，其在水环境中受水波动的影响较小，能获得清晰的目标图像。
101.第二摄像模块120，具有低倍率放大成像功能。具体为可变焦放大摄像模块，其变焦镜头由电动马达驱动，具有较低倍率的放大功能，有利于获取目标区域的细节，提高目标区域的检测精度。
102.第三摄像模块130，具有高倍率放大成像功能。具体为超景深显微成像模块，具有较大的焦距，在与目标区域呈相对较大的距离对目标区域进行显微成像，避免镜头与排水单元300产生干涉。
103.较佳地，第一摄像模块110、第二摄像模块120和第三摄像模块130均配置有独立的照明灯，保证第一摄像模块110、第二摄像模块120和第三摄像模块130的曝光量充足，能有效获取清晰的目标图像。
104.较佳地，第二摄像模块120配置有防抖功能，保证在移动状态下，第二摄像模块120仍然处于稳定状态，能对目标区域进行图像采集。
105.需要说明的是，成像单元100所包含摄像模块的数量及第一摄像模块110、第二摄像模块120、第三摄像模块130的种类只是示例性的，本技术对于成像单元100所包含摄像模块的数量及第一摄像模块110、第二摄像模块120、第三摄像模块130的具体种类不做具体限定，凡是能够实现对目标区域进行图像采集且获得清晰的目标图像的数量及种类均落入本
申请的保护范围。
106.在一种实施方式中，参见图2～图3，上述水下视频检测装置还包括调节机构200，用于调节成像单元100的位置，以调节成像单元100的检测范围、焦距和清晰度。
107.具体来说，调节机构200包括第一调节机构210、第二调节机构220和第三调节机构230。第一调节机构210用于驱动成像单元100在水平面内沿横向移动，用于扩大检测范围。第二调节机构220用于驱动成像单元100在水平面内沿纵向移动，用于扩大检测范围。第三调节机构用于调节成像单元100的焦距和清晰度。第一调节机构210、第二调节机构220和第三调节机构230均具有微调功能。
108.一种实施方式中，上述水下视频检测装置还配置有控制装置，控制装置与成像单元100、调节机构200及排水单元300通信连接。
109.本实施例中的水下视频检测装置对目标区域进行检测时的工作过程：
110.一、常规模式
111.参见图4，利用成像单元100中的第一摄像模块110直接透过水环境对目标区域进行大范围观察和快速寻找。此时，调整第一摄像模块110的位置，使第一摄像模块110具有合适的检测范围。
112.二、动态局部干式模式
113.参见图5和图6，在常规模式在定位到目标区域后，调节排水单元300的位置使排水单元300与目标区域相隔预设距离，排水单元300与目标区域之间留有缝隙，并利用排水单元300在目标区域的外围构建动态局部干式区域。待排水单元300中的透射镜320干燥后，调节第一调节机构210和第二调节机构220使第二摄像模块120处于排水单元300的中心线上，调节第三调节机构230和第二摄像模块120，设置所需的放大倍率，并得到清晰的目标图像。该目标图像的分辨率较低。判断目标图像的图像特征，确定目标区域是否有缺陷510。此时，该装置能在移动过程中对目标区域的图像进行采集，且成像光路始终处于无水层状态；在浑浊或者能见度较差的水环境中也能得到目标区域的图像。
114.三、静态局部干式模式
115.参见图7，在动态局部干式模式在确定目标区域存在缺陷510后，保持装置处于静止状态，增大局部干式区域的气体的压力，以增强对局部干式区域的排水功能。调整排水单元300与目标区域的距离，使排水单元300与目标区域接触以形成密闭腔。然后，打开罩体300的出气口312，由进气口311通入热气体使目标区域完全烘干，降低气体压力，使罩体310内部腔体保持微正压。在第三摄像模块130处于较低放大倍率下调节其位置，以定位目标区域的缺陷510，在第三摄像模块130处于较大放大倍率下，对缺陷510进行图像采集，得到高分辨率的目标图像。
116.在该模式下，对微小缺陷510检测完后，增大局部干式区域的气体的压力，调整排水单元300与目标区域的距离，使排水单元300与目标区域保持预设距离，排水单元300与目标区域留有缝隙，使气体从罩体310底部边缘和与目标区域之间的缝隙中排出，重新形成动态干式环境。继续移动装置，重复上述检测步骤。
117.本装置能够搭配水下机器人、履带车及浮游器等设备使用。
118.本技术的有益效果：
119.1)本技术中的方法通过在目标区域的外围构建局部干式区域，且透过局部干式区
域对目标区域进行图像采集，保证目标图像的成像光路不受水层的影响，在水池存液的情况下，提高目标图像的清晰度及检测精度，能够有效发现微小缺陷。
120.2)本技术中的方法能够在动态局部干式区域及静态局部干式区域两种状态下，对目标图像进行采集，且能够对水下能见度较差的目标区域进行图像采集，以实现对目标区域的检测。
121.3)本技术中的装置，排水单元300能够在目标区域的外围构建局部干式区域，保证了成像单元100的成像光路无水层间隔，光路不受水层的影响，在水池500存液的情况下，提高目标图像的清晰度及检测精度，能够有效发现微小缺陷510。
122.4)本技术中的装置，成像单元100的光路呈l型，且在成像单元100的光路的折弯处设有反射镜600，成像单元100的入射线与反射镜600的入射角度可调，保证成像单元100能够从多个角度对目标区域进行图像采集。
123.5)本技术中的装置，成像单元100根据目标区域水环境的变化及图像采集需求选择适应的摄像模块，有效保证目标图像的质量。
124.以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本技术的保护范围。