排水管道多波束声呐探测成像方法研究

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1、北京信息科技大学硕士学位论文排水管道多波束声呐探测成像方法研究姓名：刘潇申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：黄民20081226摘要本文针对排水管道内壁漏损、变形、淤积等问题，将多波束声呐相控检测与成像技术应用于管道内壁检测，着重研究声呐探测成像及图像处理技术。通过声呐对被测管道内壁进行探测扫描，将采集的数据进行相位变换及寻峰处理，得到径向一维距离信息，然后将一维距离数据转化为管道内壁的二维截面图像，进而实现管道内壁的三维声成像。在此基础上，通过数学形态学对缺陷进行特征提取、定性和定量分析，实现对排水

2、管道内壁缺陷的自动检测和智能识别。通过建立基于相位移理论的数学模型，形成阵相移波束，将采集的数据进行信号数字化处理和误差修正，通过相位变化得到反映不同方位距离的声呐信息。对处理后的声呐信息进行寻峰处理，从而得到从传感器到管道内壁的一维距离数据。将同一截面的径向距离数据转化成二维图像，实现数据从一维N-维的转换。通过小波算法和数学形态学算法对二维截面数据进行边界检测和处理。通过坐标变换将管道二维截面图像及轴向位移信息恢复成管道内壁的三维图像，实现声呐信号的三维成像。针对成像后二维图像的缺陷识别，通过形态学图像分水

3、岭分割理论对图像进行目标物体分割识别和标定，使用基于Hu不变矩的缺陷特征提取方法对缺陷进行识别和辨别，通过与缺陷样本库中的样本进行比对，达到缺陷自动识别的目的。模拟实验证明了基于声呐检测、三维成像、目标识别方法的系统的实用性和有效性，实验取得了良好的预期效果。关键词：声呐探测；相移理论；信号处理；图像处理；缺陷识别。ABSTRACTInviewofwallpipesleakage，deformation，siltationandotherissues，thisarticleapplythephasedmulti

4、-beamsonardetectionandimagingtechnologytothedetectionofpipewall，focused0npipelinedetectionusingsonarimagingandimageprocessingtechnology．Throughthesonaronthetestpipewalldetectionscanning，makethedataphasetransformprocessingandpeak—findingprocessingtogettheone-

5、dimensionalradialdistanceinformation,andthentransformtheone—dimensionaldataintotwo．dimensionalcross．sectionimagesofthepipelinewalltoachievethethree-dimensionalimagingofthepipeinnerwall．Onthisbasis，throughthemathematicalmorphologyofthedefectfeatureextraction，

6、qualitativeandquantitativeanalysis，torealizedthedischargepipewalldefectsautomaticdetectionandintelligentidentification．Throughtheestablishmentofbasedonthephase-shifttheoryofmathematicalmodels，Weformaphase-shiftingarraybeam．Thenprocessthedatawithdigitalsignal

7、processinganderrorcorrectionmethodtoacquiresonarinformation．Throughthephasechangetobereflectedindifferentdirectionsawayfromthesonarinf．onnation．Makethesonarinformationpeak·findingprocessingtogettheone．dimensionaldistancedataofthepipewallfromthesensor．1mmsfo彻

8、theradialdistancedataofthesamecross—sectionintotwo．dimensionalimagestoachievetheconversionofone-dimensionaltotwo—dimensional．Carryontheboundarydetectionandprocessingthroughthewaveletalgorithmand