2024年9月24日发(作者：汝德元)
第
27
卷 第
5
期
2006
年
9
月
文章编号
:
0253
Ο
2697
(
2006
)
05
Ο
0127
Ο
04
石油学报
Vol.
27
No.
5
Sept.
2006
ACTAPETROLEISINICA
用红外成像法探测埋地输油管道
周 鹏 王明时 陈书旺 葛家怡 张 锐 孙红霞
(
天津大学精密仪器与光电子工程学院 天津
300072
)
摘要
:
为了辅助埋地石油管道巡线以及快速定位与排查偷油支管和泄漏点
,
提出了利用红外热成像技术探测埋地输油管道的方
法。应用热力学传导理论
,
对埋地输油管道上方土壤层温度场分布进行了数学建模
,
论证了此方法的可行性。完成了基于非制冷
红外焦平面阵列及具有便携、实时成像特点的红外管道探测仪的硬件设计
,
运用图像增强、图像分割、骨架跟踪等图像处理算法实
现了埋地输油管道的自动检测。油田现场试验证明
,
用这种红外管道探测仪可以方便、直观、快速地探测地下输油管道的位置、走
向及分支状况。
关键词
:
输油管道
;
自动检测
;
红外成像法
;
热力学传导理论
;
温度场分布
;
数学模型
;
红外管道探测仪
中图分类号
:TE
873
1
6
文献标识码
:A
Detectionofundergroundpetroleumpipelinewithinfraredimagingmethod
ZhouPeng
WangMingshi
ChenShuwang
GeJiayi
ZhangRui
SunHongxia
(
CollegeofPrecisionInstrumentandOptoelectronicsEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China
)
Abstract:Inordertoassistingperambulationofundergroundpetroleumpipeline,aninfraredimagingmethodforrapidlydetectingthe
maticmodelforsimulatingthetemperaturedistri
2
butionoftheearth
π
ssurfaceabovetheunddel
dwarearchitectureofinfraredpipelinedetectorwasdesigned.
Thishardwaretakesanuncooledinfraredfocalplanearrayasasensorandhasthecapabilityofreal
2
timeimagingandportability.
Moreover,theautomaticdetectionoftheundergroundpetroleumpipelinebycomputerwasachievedbysomeimageprocessingalgo
2
rithms,suchasimageenhancement,imagesegmentation,ldexperimentshowsthatthisinfraredpipeline
detectorcanbeusedtodetectthelocation,trendandbranchofundergroundpipelineeasily.
Keywords:petroleumpipeline;automaticdetection;infraredimagingmethod;heatexchangetheory;temperaturedistribution;
mathematicalmodel;infraredpipelinedetector
为了解决埋地石油管道偷油漏油问题
,
急需一种
埋地管道检测技术。目前国际上常用于管道检测的方
法主要有以下几种
[
1
]
:
①物质平衡检测法
;
②负压波检
测法
[
2
]
;
③声波检测法
;
④光纤振动传感器检测法
;
⑤
漏磁通检测法
;
⑥管道机器人检测技术。其中
,
方法①
实现简单
,
但无法辅助巡线
,
也不能对偷油支管和泄漏
位置进行定位
;
方法②只适用于快速监测偷油和泄漏
,
对长期慢速偷油和泄漏则无能为力
,
同时也不能辅助
巡线
;
方法③和④可以快速检测打孔偷油时的管道振
动
,
但由于其受外界振动干扰严重
,
误报警率极高
,
同
时也不能辅助管道巡线
;
方法⑤可以对埋地金属管道
进行巡线
,
但对非金属的偷油支管无法识别
,
也无法进
行泄漏检测
;
方法⑥是近年来国际上研究管道检测技
术的一个很有潜力的方法
,
但由于其技术还不够成熟
,
而且成本高
,
还不能应用于实际。鉴于现有埋地管道
检测技术都不能满足实际需要
,
笔者提出了用红外热
成像技术探测埋地输油管道的新方法。
1
埋地管道上方土壤层温度场分布
模型
1
1
1
埋地管道和周围土壤层热交换过程
被加热的原油
[
3
]
在埋地管道中传输时
,
会与四周
土壤进行热交换
,
管道与周围环境的热交换大致分为
[
4
]
3
个过程
:
①管道外壁和保温层间的热传导
;
②保温
层与周围土壤之间的热传导
;
③地表与大气之间的热
对流。埋地管道热交换示意图如图
1
所示。
1
1
2
温度场分布模型
传热过程的热流量为
[
5
]
Φ
=Ak
(
T
in
-
T
out
)
=
(
T
in
-
T
out
)
/R
(
1
)
式中
A
为换热面积
,m
2
;
k
为传热系数
,W/
(
m
2
・
K
)
;
作者简介
:
周 鹏
,
男
,
1978
年
11
月生
,
2004
年获天津大学工学硕士学位
,
现在天津大学精密仪器与光电子工程学院攻读博士学位
,
主要研究方向为
红外成像技术
,
管道检测技术及图像处理。
E
2
mail:zpzpa
@
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
128
石 油 学 报
2006
年 第
27
卷
R
为传热热阻
,K/W;
T
in
为管内油温
,K;
T
out
为外部
表
1
管道横剖面地表温度分布
Table1
Temperaturedistributionoftheearth
π
ssurface
ontheverticalsectionplaneoftheundergroundpipeline
中心距
/m
0
0
1
2
0
1
4
0
1
6
0
1
8
空气温度
,K
。
地表温度
/
℃
21
1
31
21
1
28
21
1
19
21
1
06
20
1
94
中心距
/m
1
1
0
1
1
2
1
1
4
1
1
6
1
1
8
地表温度
/
℃
20
1
82
20
1
72
20
1
63
20
1
56
20
1
50
图
1
埋地管道热交换示意图
Fig.1
Heatexchangeofundergroundpipeline
总传热热阻等于管道外壁向保温层外壁导热的热
阻、保温层外壁向地表导热的热阻以及地表与空气之
间对流换热的热阻之和
,
即
ln
(
d
b
/d
w
)
ln
(
d
t
/d
b
)
1
R=R
1
+R
2
+R
3
=++
πλπλ
απ
d
t
L
22
b
L
t
L
(
2
)
图
2
管道横剖面地表温差分布曲线
Fig.2
Distributionoftemperaturedifferenceofearth
π
ssurface
ontheverticalsectionplaneofundergroundpipeline
式中
R
1
为管道外壁向保温层外壁导热的热阻
,
K/W;
R
2
为保温层外壁向地表导热热阻
,K/W;
R
3
为
地表与空气之间对流换热热阻
,K/W;
d
w
为管道外
径
,m;
d
b
为保温层的外径
,m;
管道轴心到地表某点的
距离为
d
t
/
2
;
L
为管道长度
,m;
α
为空气的对流换热系
数
,W/
(
m
2
・
K
)
;
λ
K
)
;
b
为保温层的导热系数
,W/
(
m
・
λ
K
)
。
t
为土壤的导热系数
,W/
(
m
・
传热热流密度定义为
Φ
-
q=
L
=
(
T
in
方地表形成了特征温场分布
,
而且可以通过热成像的
方法来分辨温差
,
这说明用红外热成像法探测埋地输
油管道的方案是可行的。
2
红外管道探测仪的硬件设计
根据实际埋地石油管道巡线以及支管与泄漏检测
的需要
,
红外管道探测仪的硬件设计遵循可便携野外
操作、实时成像及自动管道检测等原则。其整体结构
框架如图
3
所示。
T
out
)
/R
′
(
3
)
其中
R
′
=
ln
(
d
b
/d
w
)
πλ
2
b
+
ln
(
d
t
/d
b
)
πλ
2
t
+
απ
d
t
1
(
4
)
式中
q
为热流密度
,W/m
。
地表某点温度
T
d
的计算式为
π
d
t
L
)
T
d
=T
out
+
Φ
R
3
=T
out
+
Φ
/
(
α
π
d
t
)
=T
out
+q/
(
α
1
1
3
应用算例
(
5
)
图
3
硬件整体结构框架
Fig.3
Architectureofhardware
根据已有参数
:
T
in
=333
K;
T
out
=293
K;
d
w
=300
mm;
(
d
b
-d
w
)
/
2=10
mm;
地表至主管道轴心的垂
直距离
h=1
m;
α
=7
W/
(
m
2
・
K
)
;
λ
K
)
;
t
=0
1
55
W/
(
m
・
λ
K
)
,
则计算结果如表
1
所示。地表温
b
=0
1
04
W/
(
m
・
差分布曲线如图
2
所示。
由数值计算可知
,
对于加热到
60
℃、埋深为
1
m,
管径为
300
mm
的埋地管道
,
其上方地表温度场分布
发生了明显的变化
,
管道上方中心处和距中心
2
m
处
有近
1
℃的温差。
理论推导和数值模拟计算表明
,
埋地输油管道上
光学系统将被测物体的红外辐射聚焦到红外探测
器
,
经后端的数据采集与处理电路将原始图像信息通
过
USB
2
1
0
传到计算机处理系统进行实时显示和图
像处理。光学系统是通过红外锗镜头将被测对象的热
辐射聚焦在红外焦平面阵列探测器。根据实际需要
,
采用北京蓝思特公司生产的
BLST
319
红外镜头。该
镜头由
3
片镜片组成
,
材料为单晶锗
,
透射波段为
8
～
14
μ
m,
焦距为
19
mm,
通光口径为
25
mm,
视场角为
45
1
6
°×
35
1
0
°。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第
5
期周 鹏等
:
用红外成像法探测埋地输油管道
129
红外探测器是整个系统的核心部件
[
6
]
,
它的性能
参数的确定与选择决定着红外管道探测仪的整体
性能。本研究采用法国
ULIS
公司生产的型号为
ULIS
01101
的微测热辐射计非制冷焦平面阵列红外探
测器。它由非晶硅电阻辐射计通过微桥结构连接到硅
读出集成电路
,
将光信号转换为表征热辐射的图像电
信号。其主要特点为无须制冷
,
可实时成像
,
并且具有
功耗低、工作寿命长、可靠性高、体积小、质量轻、可操
作性强的特点。主要性能参数
:
像元数为
320
×
240
;
像元尺寸为
45
μ
m
×
45
μ
m;
温度分辨率为
0
1
08
℃
;
光
谱响应范围为
8
～
14
μ
m
中远红外波段
;
工作环境温度
范围为
-40
℃～
80
℃
;
噪声等效温差
NETD
为
85
mK;
热响应时间常数为
4
ms;
外形尺寸为
6
cm
×
6
cm
。
热图采集与预处理模块是用
14
位精度的
A/D
进
行模数转换
,
由数字信号处理器
(
DSP
)
系统完成非均
匀性校正、帧存储、滤波、灰度统计、直方图以及测温等
功能。
计算机处理系统主要负责红外图像的实时显示、
伪彩变换、图像存储与图像分析等功能。在充分考虑
了整机的尺寸、重量以及图像处理速度等要求的前
提下
,
选择了华硕
S
200
笔记本电脑。
CPU
为迅驰
1
GHz,
硬盘
40
G,
显示屏为
22
1
6
cm,
分辨率为
1024
×
1024
,
重量为
880
g
。使用
USB
2
1
0
接口将经过前
面采集电路预处理过的热图数字信号传输到计算机。
电源主要负责红外传感器、采集与预处理电路和
USB
的供电。根据仪器野外操作的时间一般在
3
h
左
右
,
选择了
21
CR
3165
型锂离子蓄电池组
,
额定容量为
4
1
5
A
・
h
。
由于硬件结构设计使用了非制冷红外焦平面阵列
作为传感器
,
使得本红外管道探测仪具有便携、无须制
冷以及可实时成像的特点
,
很好地满足了实际需要。
使用高性能的笔记本电脑作为人机控制界面和显示设
备
,
可以充分利用笔记本电脑强大的数据处理功能对
图像进行各种算法的在线处理
,
改进图像的质量
;
而且
当发现可疑区域时
,
可以随时对图像进行存储
,
便于以
后的离线处理。
图
4
软件设计框图
Fig.4
Architectureofsoftware
3
1
1
原始图像去噪技术
未经处理的埋地管道原始红外图像都存在着一定
程度的噪声干扰
,
包括散粒噪声和高斯噪声两类。噪声
恶化了图像质量
,
使图像模糊
,
甚至湮没特征
,
给分析带
来困难
,
所以必须首先去除嗓声。消除散粒噪声的有效
方法是帧内中值滤波
[
7
]
。经过对比试验
,
选用
5
×
5
的
正方形二维中值滤波算法对管道红外图像进行了平滑
滤波
,
能够较好地抑制噪声
,
又不损害图像细节。
对于高斯噪声成分
,
采用了基于运动检测的帧间
平均滤波算法加以去除
[
8
]
。其
IIR
滤波形式如下
:
)
g
(
x,y,k
)
+
γ
s
(
x,y,k
)
=
(
1
-
γ
g
(
x,y,k
-
1
)
(
6
)
其中
γ
2024年9月24日发(作者：汝德元)
第
27
卷 第
5
期
2006
年
9
月
文章编号
:
0253
Ο
2697
(
2006
)
05
Ο
0127
Ο
04
石油学报
Vol.
27
No.
5
Sept.
2006
ACTAPETROLEISINICA
用红外成像法探测埋地输油管道
周 鹏 王明时 陈书旺 葛家怡 张 锐 孙红霞
(
天津大学精密仪器与光电子工程学院 天津
300072
)
摘要
:
为了辅助埋地石油管道巡线以及快速定位与排查偷油支管和泄漏点
,
提出了利用红外热成像技术探测埋地输油管道的方
法。应用热力学传导理论
,
对埋地输油管道上方土壤层温度场分布进行了数学建模
,
论证了此方法的可行性。完成了基于非制冷
红外焦平面阵列及具有便携、实时成像特点的红外管道探测仪的硬件设计
,
运用图像增强、图像分割、骨架跟踪等图像处理算法实
现了埋地输油管道的自动检测。油田现场试验证明
,
用这种红外管道探测仪可以方便、直观、快速地探测地下输油管道的位置、走
向及分支状况。
关键词
:
输油管道
;
自动检测
;
红外成像法
;
热力学传导理论
;
温度场分布
;
数学模型
;
红外管道探测仪
中图分类号
:TE
873
1
6
文献标识码
:A
Detectionofundergroundpetroleumpipelinewithinfraredimagingmethod
ZhouPeng
WangMingshi
ChenShuwang
GeJiayi
ZhangRui
SunHongxia
(
CollegeofPrecisionInstrumentandOptoelectronicsEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China
)
Abstract:Inordertoassistingperambulationofundergroundpetroleumpipeline,aninfraredimagingmethodforrapidlydetectingthe
maticmodelforsimulatingthetemperaturedistri
2
butionoftheearth
π
ssurfaceabovetheunddel
dwarearchitectureofinfraredpipelinedetectorwasdesigned.
Thishardwaretakesanuncooledinfraredfocalplanearrayasasensorandhasthecapabilityofreal
2
timeimagingandportability.
Moreover,theautomaticdetectionoftheundergroundpetroleumpipelinebycomputerwasachievedbysomeimageprocessingalgo
2
rithms,suchasimageenhancement,imagesegmentation,ldexperimentshowsthatthisinfraredpipeline
detectorcanbeusedtodetectthelocation,trendandbranchofundergroundpipelineeasily.
Keywords:petroleumpipeline;automaticdetection;infraredimagingmethod;heatexchangetheory;temperaturedistribution;
mathematicalmodel;infraredpipelinedetector
为了解决埋地石油管道偷油漏油问题
,
急需一种
埋地管道检测技术。目前国际上常用于管道检测的方
法主要有以下几种
[
1
]
:
①物质平衡检测法
;
②负压波检
测法
[
2
]
;
③声波检测法
;
④光纤振动传感器检测法
;
⑤
漏磁通检测法
;
⑥管道机器人检测技术。其中
,
方法①
实现简单
,
但无法辅助巡线
,
也不能对偷油支管和泄漏
位置进行定位
;
方法②只适用于快速监测偷油和泄漏
,
对长期慢速偷油和泄漏则无能为力
,
同时也不能辅助
巡线
;
方法③和④可以快速检测打孔偷油时的管道振
动
,
但由于其受外界振动干扰严重
,
误报警率极高
,
同
时也不能辅助管道巡线
;
方法⑤可以对埋地金属管道
进行巡线
,
但对非金属的偷油支管无法识别
,
也无法进
行泄漏检测
;
方法⑥是近年来国际上研究管道检测技
术的一个很有潜力的方法
,
但由于其技术还不够成熟
,
而且成本高
,
还不能应用于实际。鉴于现有埋地管道
检测技术都不能满足实际需要
,
笔者提出了用红外热
成像技术探测埋地输油管道的新方法。
1
埋地管道上方土壤层温度场分布
模型
1
1
1
埋地管道和周围土壤层热交换过程
被加热的原油
[
3
]
在埋地管道中传输时
,
会与四周
土壤进行热交换
,
管道与周围环境的热交换大致分为
[
4
]
3
个过程
:
①管道外壁和保温层间的热传导
;
②保温
层与周围土壤之间的热传导
;
③地表与大气之间的热
对流。埋地管道热交换示意图如图
1
所示。
1
1
2
温度场分布模型
传热过程的热流量为
[
5
]
Φ
=Ak
(
T
in
-
T
out
)
=
(
T
in
-
T
out
)
/R
(
1
)
式中
A
为换热面积
,m
2
;
k
为传热系数
,W/
(
m
2
・
K
)
;
作者简介
:
周 鹏
,
男
,
1978
年
11
月生
,
2004
年获天津大学工学硕士学位
,
现在天津大学精密仪器与光电子工程学院攻读博士学位
,
主要研究方向为
红外成像技术
,
管道检测技术及图像处理。
E
2
mail:zpzpa
@
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
128
石 油 学 报
2006
年 第
27
卷
R
为传热热阻
,K/W;
T
in
为管内油温
,K;
T
out
为外部
表
1
管道横剖面地表温度分布
Table1
Temperaturedistributionoftheearth
π
ssurface
ontheverticalsectionplaneoftheundergroundpipeline
中心距
/m
0
0
1
2
0
1
4
0
1
6
0
1
8
空气温度
,K
。
地表温度
/
℃
21
1
31
21
1
28
21
1
19
21
1
06
20
1
94
中心距
/m
1
1
0
1
1
2
1
1
4
1
1
6
1
1
8
地表温度
/
℃
20
1
82
20
1
72
20
1
63
20
1
56
20
1
50
图
1
埋地管道热交换示意图
Fig.1
Heatexchangeofundergroundpipeline
总传热热阻等于管道外壁向保温层外壁导热的热
阻、保温层外壁向地表导热的热阻以及地表与空气之
间对流换热的热阻之和
,
即
ln
(
d
b
/d
w
)
ln
(
d
t
/d
b
)
1
R=R
1
+R
2
+R
3
=++
πλπλ
απ
d
t
L
22
b
L
t
L
(
2
)
图
2
管道横剖面地表温差分布曲线
Fig.2
Distributionoftemperaturedifferenceofearth
π
ssurface
ontheverticalsectionplaneofundergroundpipeline
式中
R
1
为管道外壁向保温层外壁导热的热阻
,
K/W;
R
2
为保温层外壁向地表导热热阻
,K/W;
R
3
为
地表与空气之间对流换热热阻
,K/W;
d
w
为管道外
径
,m;
d
b
为保温层的外径
,m;
管道轴心到地表某点的
距离为
d
t
/
2
;
L
为管道长度
,m;
α
为空气的对流换热系
数
,W/
(
m
2
・
K
)
;
λ
K
)
;
b
为保温层的导热系数
,W/
(
m
・
λ
K
)
。
t
为土壤的导热系数
,W/
(
m
・
传热热流密度定义为
Φ
-
q=
L
=
(
T
in
方地表形成了特征温场分布
,
而且可以通过热成像的
方法来分辨温差
,
这说明用红外热成像法探测埋地输
油管道的方案是可行的。
2
红外管道探测仪的硬件设计
根据实际埋地石油管道巡线以及支管与泄漏检测
的需要
,
红外管道探测仪的硬件设计遵循可便携野外
操作、实时成像及自动管道检测等原则。其整体结构
框架如图
3
所示。
T
out
)
/R
′
(
3
)
其中
R
′
=
ln
(
d
b
/d
w
)
πλ
2
b
+
ln
(
d
t
/d
b
)
πλ
2
t
+
απ
d
t
1
(
4
)
式中
q
为热流密度
,W/m
。
地表某点温度
T
d
的计算式为
π
d
t
L
)
T
d
=T
out
+
Φ
R
3
=T
out
+
Φ
/
(
α
π
d
t
)
=T
out
+q/
(
α
1
1
3
应用算例
(
5
)
图
3
硬件整体结构框架
Fig.3
Architectureofhardware
根据已有参数
:
T
in
=333
K;
T
out
=293
K;
d
w
=300
mm;
(
d
b
-d
w
)
/
2=10
mm;
地表至主管道轴心的垂
直距离
h=1
m;
α
=7
W/
(
m
2
・
K
)
;
λ
K
)
;
t
=0
1
55
W/
(
m
・
λ
K
)
,
则计算结果如表
1
所示。地表温
b
=0
1
04
W/
(
m
・
差分布曲线如图
2
所示。
由数值计算可知
,
对于加热到
60
℃、埋深为
1
m,
管径为
300
mm
的埋地管道
,
其上方地表温度场分布
发生了明显的变化
,
管道上方中心处和距中心
2
m
处
有近
1
℃的温差。
理论推导和数值模拟计算表明
,
埋地输油管道上
光学系统将被测物体的红外辐射聚焦到红外探测
器
,
经后端的数据采集与处理电路将原始图像信息通
过
USB
2
1
0
传到计算机处理系统进行实时显示和图
像处理。光学系统是通过红外锗镜头将被测对象的热
辐射聚焦在红外焦平面阵列探测器。根据实际需要
,
采用北京蓝思特公司生产的
BLST
319
红外镜头。该
镜头由
3
片镜片组成
,
材料为单晶锗
,
透射波段为
8
～
14
μ
m,
焦距为
19
mm,
通光口径为
25
mm,
视场角为
45
1
6
°×
35
1
0
°。
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第
5
期周 鹏等
:
用红外成像法探测埋地输油管道
129
红外探测器是整个系统的核心部件
[
6
]
,
它的性能
参数的确定与选择决定着红外管道探测仪的整体
性能。本研究采用法国
ULIS
公司生产的型号为
ULIS
01101
的微测热辐射计非制冷焦平面阵列红外探
测器。它由非晶硅电阻辐射计通过微桥结构连接到硅
读出集成电路
,
将光信号转换为表征热辐射的图像电
信号。其主要特点为无须制冷
,
可实时成像
,
并且具有
功耗低、工作寿命长、可靠性高、体积小、质量轻、可操
作性强的特点。主要性能参数
:
像元数为
320
×
240
;
像元尺寸为
45
μ
m
×
45
μ
m;
温度分辨率为
0
1
08
℃
;
光
谱响应范围为
8
～
14
μ
m
中远红外波段
;
工作环境温度
范围为
-40
℃～
80
℃
;
噪声等效温差
NETD
为
85
mK;
热响应时间常数为
4
ms;
外形尺寸为
6
cm
×
6
cm
。
热图采集与预处理模块是用
14
位精度的
A/D
进
行模数转换
,
由数字信号处理器
(
DSP
)
系统完成非均
匀性校正、帧存储、滤波、灰度统计、直方图以及测温等
功能。
计算机处理系统主要负责红外图像的实时显示、
伪彩变换、图像存储与图像分析等功能。在充分考虑
了整机的尺寸、重量以及图像处理速度等要求的前
提下
,
选择了华硕
S
200
笔记本电脑。
CPU
为迅驰
1
GHz,
硬盘
40
G,
显示屏为
22
1
6
cm,
分辨率为
1024
×
1024
,
重量为
880
g
。使用
USB
2
1
0
接口将经过前
面采集电路预处理过的热图数字信号传输到计算机。
电源主要负责红外传感器、采集与预处理电路和
USB
的供电。根据仪器野外操作的时间一般在
3
h
左
右
,
选择了
21
CR
3165
型锂离子蓄电池组
,
额定容量为
4
1
5
A
・
h
。
由于硬件结构设计使用了非制冷红外焦平面阵列
作为传感器
,
使得本红外管道探测仪具有便携、无须制
冷以及可实时成像的特点
,
很好地满足了实际需要。
使用高性能的笔记本电脑作为人机控制界面和显示设
备
,
可以充分利用笔记本电脑强大的数据处理功能对
图像进行各种算法的在线处理
,
改进图像的质量
;
而且
当发现可疑区域时
,
可以随时对图像进行存储
,
便于以
后的离线处理。
图
4
软件设计框图
Fig.4
Architectureofsoftware
3
1
1
原始图像去噪技术
未经处理的埋地管道原始红外图像都存在着一定
程度的噪声干扰
,
包括散粒噪声和高斯噪声两类。噪声
恶化了图像质量
,
使图像模糊
,
甚至湮没特征
,
给分析带
来困难
,
所以必须首先去除嗓声。消除散粒噪声的有效
方法是帧内中值滤波
[
7
]
。经过对比试验
,
选用
5
×
5
的
正方形二维中值滤波算法对管道红外图像进行了平滑
滤波
,
能够较好地抑制噪声
,
又不损害图像细节。
对于高斯噪声成分
,
采用了基于运动检测的帧间
平均滤波算法加以去除
[
8
]
。其
IIR
滤波形式如下
:
)
g
(
x,y,k
)
+
γ
s
(
x,y,k
)
=
(
1
-
γ
g
(
x,y,k
-
1
)
(
6
)
其中
γ