基于热红外图像的管道泄漏检测方法与流程

本发明涉及图像处理，具体涉及基于热红外图像的管道泄漏检测方法。

背景技术：

1、燃气管道最近几年得到迅速发展，城镇居民很多都通过天然气管道输送燃气，然而居民家中的燃气管道由于长时间的使用，可能出现老化漏气的现象，影响到居民生活安全，故针对室内管道气体泄漏的检测处理尤为重要。

2、传统对气体泄漏的检测常为人工手持热红外仪检测拍摄单帧热红外泄漏气体图像分析，这种方法的缺点是劳动强度大，对检测人员的安全存在一定威胁，且分析单帧红外图像使得检测气体泄漏严重程度的精确性较差。

技术实现思路

1、本发明提供基于热红外图像的管道泄漏检测方法，以解决现有的问题。

2、本发明的基于热红外图像的管道泄漏检测方法采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了基于热红外图像的管道泄漏检测方法，该方法包括以下步骤：

4、获取历史rgb图像、现有rgb图像、历史红外图像和现有红外图像；

5、根据历史rgb图像和历史红外图像的差异性、现有rgb图像和现有红外图像的差异性得到不同阈值下的历史差值图像和不同阈值下的现有差值图像；根据不同阈值大小和差值叠加图像灰度值得到不同阈值下的差值图像的叠加权值；根据不同阈值下的差值图像的叠加权值对不同阈值下的历史差值图像进行图像叠加得到历史差值叠加图像，根据不同阈值下的差值图像的叠加权值对不同阈值下的现有差值图像进行图像叠加得到现有差值叠加图像；根据历史差值叠加图像和现有差值叠加图像得到历史差值叠加图像的管道泄漏气体区域和现有差值叠加图像的管道泄漏气体区域；

6、获取历史差值叠加图像的管道泄漏气体区域的若干个局部区域和现有差值叠加图像的管道泄漏气体区域的若干个局部区域；根据历史差值叠加图像的管道泄漏气体区域的若干个局部区域和现有差值叠加图像的管道泄漏气体区域的若干个局部区域的稳定程度得到管道泄漏气体的异常程度；

7、获取管道泄露气体的气体泄漏范围；根据管道泄漏气体的异常程度、管道泄露气体的气体泄漏范围以及管道泄露气体的气体泄漏范围的可信程度得到管道泄漏气体的严重程度；根据管道泄漏气体的严重程度完成管道泄露检测。

8、优选的，所述根据历史rgb图像和历史红外图像的差异性、现有rgb图像和现有红外图像的差异性得到不同阈值下的历史差值图像和不同阈值下的现有差值图像，包括的具体步骤如下：

9、对历史rgb图像、现有rgb图像、历史红外图像和现有红外图像进行不同阈值下的canny边缘检测，得到不同阈值下的历史rgb图像的边缘检测结果图、现有rgb图像的边缘检测结果图、历史红外图像的边缘检测结果图和现有红外图像的边缘检测结果图；

10、对不同阈值下历史rgb图像的边缘检测结果图和历史红外图像的边缘检测结果图进行作差，得到不同阈值下的温度变化前的差值图像记为不同阈值下的历史差值图像；对不同阈值下现有rgb图像的边缘检测结果图和现有红外图像的边缘检测结果图进行作差，得到不同阈值下的温度变化后的差值图像记为不同阈值下的现有差值图像。

11、优选的，所述根据不同阈值大小和差值叠加图像灰度值得到不同阈值下的差值图像的叠加权值的具体公式如下：

12、

13、式中，表示阈值下的历史差值图像的叠加权值；表示边缘检测的阈值；表示温度变化前阈值下的历史差值图像中有值像素点个数；表示以自然常数为底数的指数函数。

14、优选的，所述根据不同阈值下的差值图像的叠加权值对不同阈值下的历史差值图像进行图像叠加得到历史差值叠加图像，包括的具体步骤如下：

15、对不同阈值下的历史差值图像进行图像叠加得到历史差值图像的叠加图像的计算表达式为：

16、

17、式中，表示历史差值图像的叠加图像；表示边缘检测的阈值；表示边缘检测的阈值数量；表示温度变化前阈值下的历史差值图像；表示阈值下的历史差值图像的叠加权值。

18、优选的，所述获取历史差值叠加图像的管道泄漏气体区域的若干个局部区域和现有差值叠加图像的管道泄漏气体区域的若干个局部区域，包括的具体步骤如下：

19、对于历史差值叠加图像的管道泄漏气体区域，以平行历史差值叠加图像的长轴的直线依次由管道内方向平移至管道外方向，将历史差值叠加图像的管道泄漏气体区域依次分为若干个局部区域，得到历史差值叠加图像的管道泄漏气体区域的若干个局部区域；此时记录将历史差值叠加图像的管道泄漏气体区域进行划分的各个平行直线的位置，在现有差值叠加图像的管道泄漏气体区域中保留所述的平行直线的位置，通过所述的平行直线进而将现有差值叠加图像的管道泄漏气体区域进行同样的划分；得到现有差值叠加图像的管道泄漏气体区域的若干个局部区域。

20、优选的，所述根据历史差值叠加图像的管道泄漏气体区域的若干个局部区域和现有差值叠加图像的管道泄漏气体区域的若干个局部区域的稳定程度得到管道泄漏气体的异常程度，包括的具体公式如下：

21、

22、式中，表示管道泄漏气体的异常程度；表示将管道泄漏气体区域划分的局部区域总数量，为预设参数；表示历史差值叠加图像的第k个局部区域的像素叠加值的均值；表示现有差值叠加图像的第k个局部区域的像素叠加值的均值；表示现有差值叠加图像的管道泄漏气体区域的第k个局部区域的稳定程度。

23、优选的，所述获取管道泄露气体的气体泄漏范围，包括的具体步骤如下：

24、将历史差值叠加图像的管道泄漏气体区域的两侧泄漏边界像素点集，使用最小二乘法原理拟合成两条存在角度偏差的直线段，记两条直线段的构成的角度范围为气体泄漏范围。

25、优选的，所述根据管道泄漏气体的异常程度、管道泄露气体的气体泄漏范围以及管道泄露气体的气体泄漏范围的可信程度得到管道泄漏气体的严重程度的具体公式如下：

26、

27、式中，表示管道泄漏气体的严重程度；表示管道泄漏气体的异常程度；表示管道泄漏气体的气体泄漏范围；表示管道泄漏气体的气体泄漏角度范围的可信程度；表示以自然常数为底数的指数函数；为线性归一化函数。

28、优选的，所述管道泄露气体的气体泄漏范围的可信程度的获取方法如下：

29、将历史差值叠加图像的管道泄漏气体区域的两侧泄漏边界像素点集，使用最小二乘法原理拟合成两条存在角度偏差的直线段，记两条直线段的构成的角度范围为气体泄漏范围，将两侧泄漏边界像素点集中的所有像素点到与其最近的拟合直线的距离之和记为，则1/为管道泄漏气体的气体泄漏角度范围的可信程度。

30、优选的，所述根据管道泄漏气体的严重程度完成管道泄露检测，包括的具体步骤如下：

31、根据获得的管道泄漏气体的严重程度对管道气体泄漏严重程度进行判断，若管道泄漏气体的严重程度大于预设阈值，则判定管道气体泄漏严重，需要立即进行维护和修理措施。

32、本发明的技术方案的有益效果是：针对传统对气体泄漏的检测的劳动强度大，对检测人员的安全存在一定威胁，且分析单帧红外图像使得检测气体泄漏严重程度的精确性较差等问题，本发明通过降低室温，实时采集室温改变后初始帧和稳定帧的气体泄漏图像，通过初始帧和稳定帧红外图像的差异性得到室温降低后图像中大致的泄漏气体区域，进而通过气体浓度差异得到初始帧和稳定帧图像中更为准确的的泄漏气体区域，根据降低室温后初始帧与稳定帧中泄漏气体区域特征判断泄漏气体的稳定程度，进而得到泄露气体的异常程度，结合泄漏角度判断出气体泄漏区域的气体泄漏严重程度，使得检测出气体泄漏严重程度的精确性得到进一步提升，进而完成对管道泄漏气体的精确检测。