基于前视声纳的水下管线泄漏检测方法设计与实现

摘要

本文的主要目的是研究基于声纳图像处理手段的水下管线泄漏检测方法，从而为搭载前视声纳的水下机器人进行管线自动探漏奠定基础。本文的研究内容主要分为三部分：
　　MATLAB下的泄漏气体识别算法研究。研究图像预处理、可疑区域提取、目标特征提取以及分类识别过程；选用了均值滤波、阈值分割等预处理方法，基于连通区域标记的可疑区域提取方法，基于不变矩的形状特征提取方法和基于灰度共生矩阵的纹理特征提取方法，基于感知器的分类识别方法。形成了一套识别正确率高且处理速度较快的泄漏气体识别算法。
　　嵌入式平台上的算法移植。PC/104主板具有体积小、稳定性强等特点；嵌入式操作系统VxWorks具有高实时性和高可靠性等特点。二者常搭配使用作为水下机器人的控制系统或通用信息处理系统。因此，选择将算法移植至PC/104和VxWorks系统组成的嵌入式系统平台。利用其多任务编程方法，设计了嵌入式管线泄漏检测模块。该模块具有接收声纳数据、生成并处理图像、处理结果上传等功能。
　　PC端的显示软件设计。该软件具有以下核心功能：模拟声纳系统将声纳数据发送至嵌入式管线泄漏检测模块，模拟机器人控制系统接受该模块模块返回结果并将之进行显示。除此之外，该软件还具有显示增强、进度控制、目标距离预报、录制参数显示等辅助功能。
　　最终形成了由PC/104和PC端显示软件组成的泄漏气体检测系统。该系统的工作流程为：PC端显示软件将声纳数据发送至嵌入式管线泄漏检测模块，该模块将识别声纳数据所对应的图像中是否含有泄漏气体并将识别结果返回，最终由PC端显示软件进行显示。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 水下管线泄漏检测技术研究现状

1.3 基于高分辨成像声纳的气体泄漏检测技术

1.4 本文主要研究内容

第2章 水下泄漏气体识别算法研究

2.1水下泄漏气体图像获取与特点分析

2.2 水下泄漏气体图像去噪方法研究

2.3 水下泄漏气体图像分割方法研究

2.4 水下泄漏气体图像可疑区域提取方法研究

2.5 水下泄漏气体图像特征提取方法研究

2.6 分类识别方法研究

2.7 泄漏气体等级预报方法研究与实验验证

2.8 本章小结

第3章 嵌入式管线泄漏检测模块设计

3.1 开发环境与硬件平台

3.2 嵌入式管线泄漏检测软件总体设计

3.3 数据通信相关任务设计与实现

3.4 图像生成与处理任务设计与实现

3.5 本章小结

第4章 水下管线泄漏检测显示软件设计

4.1 水下管线泄漏检测显示软件总体功能设计

4.2 水下管线泄漏检测显示软件显控程序设计

4.3 软件操作过程与显示结果

4.4 嵌入式管线泄漏检测模块和显示软件的联机测试

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢