一种船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测方法与系统

技术领域

本申请涉及大型设备的内部异常检测技术领域，具体而言，涉及一种船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测方法与系统。

背景技术

船舶动力系统，包括众多大型液体容器，如各种水箱、冷凝器、滑油箱等，其状态关系到船舶机电系统整体运行安全。此类液体容器的缺陷，如漏液、污垢等，会影响液体容器的运行效果。目前，针对漏液情况，多通过水位传感器对水位进行监测，但当持续有液体进入容器的情况下，容器的微小漏液没有办法进行测量，这种情况只能通过人工外观检查发现。同样的，对于内部污垢积存情况，也只能在容器停止运行情况下，进行人工检查。

发明内容

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测方法与系统。针对船舶低流速液体容器内部微小裂缝，采用示踪粒子成像技术，利用多目相机观测示踪粒子轨迹变化，实现对液体容器内部裂缝的早期检测。

第一方面，本申请实施例提供了一种船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测方法，所述方法包括：

获取船舶液体容器内的示踪粒子的连续帧图像，所述连续帧图像由多目相机所拍摄；

计算所述连续帧图像中相邻帧间所述示踪粒子的位移变化；

对多目视觉下各所述位移变化进行叠加，得到所述示踪粒子的三维轨迹；

基于各所述示踪粒子的三维轨迹确定容器裂缝的位置与尺寸。

优选的，所述示踪粒子的比重大于水，且所述示踪粒子由容器进口段均匀投放至容器液体内。

优选的，所述计算所述连续帧图像中相邻帧间所述示踪粒子的位移变化，包括：

通过特征点跟踪法计算所述连续帧图像中相邻帧间所述示踪粒子的位移变化。

优选的，所述基于各所述示踪粒子的三维轨迹确定容器裂缝的位置与尺寸，包括：

获取存在粒子轨迹偏离主要轨迹方向的异常三维轨迹，确定各所述异常三维轨迹的轨迹消失位置；

对各所述轨迹消失位置进行曲线拟合，得到容器裂缝的位置与尺寸。

第二方面，本申请实施例提供了一种船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测系统，所述系统包括：

获取模块，用于获取船舶液体容器内的示踪粒子的连续帧图像，所述连续帧图像由多目相机所拍摄；

计算模块，用于计算所述连续帧图像中相邻帧间所述示踪粒子的位移变化；

叠加模块，用于对多目视觉下各所述位移变化进行叠加，得到所述示踪粒子的三维轨迹；

确定模块，用于基于各所述示踪粒子的三维轨迹确定容器裂缝的位置与尺寸。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法。

本发明的有益效果为：利用示踪粒子技术，通过图像观测系统观察示踪粒子的轨迹变化，针对低流速粒子轨迹变化特点，采用多目相机精准描述示踪粒子在深度方向上的轨迹变化，获得三维轨迹信息，从而可在发生漏液时及时检测容器微小裂缝。具有高精度、瞬态、无接触、全场测量的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例提供的一种船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测方法的原理举例示意图；

图3为本申请实施例提供的侧视情况下粒子轨迹的原理举例示意图；

图4为本申请实施例提供的俯视情况下粒子轨迹的原理举例示意图；

图5为本申请实施例提供的一种船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测系统的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本发明也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本发明也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本发明内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。

参见图1，图1是本申请实施例提供的一种船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测方法的流程示意图。在本申请实施例中，所述方法包括：

S101、获取船舶液体容器内的示踪粒子的连续帧图像，所述连续帧图像由多目相机所拍摄。

所述多目相机在本申请实施例中可以理解为设置有多个镜头的相机，综合计算各镜头拍摄到的图像中物体即可确定物体相对于各镜头的方位，进而能够确定拍摄物体在三维空间上的位置。

在一种可实施方式中，所述示踪粒子的比重大于水，且所述示踪粒子由容器进口段均匀投放至容器液体内。

所述示踪粒子在本申请实施例中可以理解为投放入容器液体中的用于反映流场流动的粒子。

在本申请实施例中，如图2所示，多目相机可以是双目立体视觉或更多目相机，布置于船舶液体容器内部空间的上部，在多目相机旁搭配有特殊照明光源。在船舶液体容器的进口段，适量均匀投放示踪粒子，选取的示踪粒子比重略大于水，在流动情况下保持在容器液体下层区域，在液体容器内特殊照明光源的照射下，可被容器内多目相机良好观测拍摄。因而多目相机能够在示踪粒子流动于容器内液体中时拍摄到示踪粒子的连续帧图像。

S102、计算所述连续帧图像中相邻帧间所述示踪粒子的位移变化。

在一种可实施方式中，步骤S102包括：

通过特征点跟踪法计算所述连续帧图像中相邻帧间所述示踪粒子的位移变化。

在本申请实施例中，多目相机采集到的连续帧图像，将利用特征点跟踪算法持续跟踪示踪粒子，以此可以获得相邻帧间同一示踪粒子的位移变化情况T

S103、对多目视觉下各所述位移变化进行叠加，得到所述示踪粒子的三维轨迹。

在本申请实施例中，由于多目相机能够在多个拍摄镜头的多目视觉下对示踪粒子进行连续帧图像拍摄，即多目相机能够获得多个角度下的同一示踪粒子的位移变化情况，进而使得多目相机不仅能图像点水平位置变化信息，能够获得图像点深度变化信息，通过对同一示踪粒子的各位移变化进行叠加，从而恢复示踪粒子的三维轨迹。

S104、基于各所述示踪粒子的三维轨迹确定容器裂缝的位置与尺寸。

在一种可实施方式中，步骤S104包括：

获取存在粒子轨迹偏离主要轨迹方向的异常三维轨迹，确定各所述异常三维轨迹的轨迹消失位置；

对各所述轨迹消失位置进行曲线拟合，得到容器裂缝的位置与尺寸。

在本申请实施例中，针对液体容器的微小裂缝情况，由于存在液体从微小裂缝中漏出，会持续在漏液处发生示踪粒子消失。如图3、图4所示，反映到粒子轨迹，即会出现部分粒子轨迹偏离主要轨迹方向，并相对其他正常三维轨迹而言，发生偏离的异常三维轨迹还会出现部分粒子轨迹消失的情况。故通过分析轨迹特征，便可对出现裂缝、发生漏液等情况的判断。在确定了所有的异常三维轨迹后，对多条粒子轨迹末端消失位置进行曲线拟合，便可以大致估计出微小裂缝的具体位置和尺寸，使得维护人员能够清楚的知道裂缝的具体位置和形状大小，进而能够较好的对裂缝进行修补。

下面将结合附图5，对本发明实施例提供的船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测系统进行详细介绍。需要说明的是，附图5所示的船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测系统，用于执行本发明图1所示实施例的方法，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参考本发明图1所示的实施例。

请参见图5，图5是本发明实施例提供的一种船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测系统。如图5所示，所述系统包括：

获取模块501，用于获取船舶液体容器内的示踪粒子的连续帧图像，所述连续帧图像由多目相机所拍摄；

计算模块502，用于计算所述连续帧图像中相邻帧间所述示踪粒子的位移变化；

叠加模块503，用于对多目视觉下各所述位移变化进行叠加，得到所述示踪粒子的三维轨迹；

确定模块504，用于基于各所述示踪粒子的三维轨迹确定容器裂缝的位置与尺寸。

在一种可实施方式中，所述计算模块502具体用于：

通过特征点跟踪法计算所述连续帧图像中相邻帧间所述示踪粒子的位移变化。

在一种可实施方式中，所述确定模块504具体用于：

获取存在粒子轨迹偏离主要轨迹方向的异常三维轨迹，确定各所述异常三维轨迹的轨迹消失位置；

对各所述轨迹消失位置进行曲线拟合，得到容器裂缝的位置与尺寸。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例的技术方案可借助软件和/或硬件来实现。本说明书中的“单元”和“模块”是指能够独立完成或与其他部件配合完成特定功能的软件和/或硬件，其中硬件例如可以是现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGate Array，FPGA)、集成电路(Integrated Circuit，IC)等。

本发明实施例的各处理单元和/或模块，可通过实现本发明实施例所述的功能的模拟电路而实现，也可以通过执行本发明实施例所述的功能的软件而实现。

参见图6，其示出了本发明实施例所涉及的一种电子设备的结构示意图，该电子设备可以用于实施图1所示实施例中的方法。如图6所示，电子设备600可以包括：至少一个中央处理器601，至少一个网络接口604，用户接口603，存储器605，至少一个通信总线602。

其中，通信总线602用于实现这些组件之间的连接通信。

其中，用户接口603可以包括显示屏(Display)、摄像头(Camera)，可选用户接口603还可以包括标准的有线接口、无线接口。

其中，网络接口604可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。

其中，中央处理器601可以包括一个或者多个处理核心。中央处理器601利用各种接口和线路连接整个终端600内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器605内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器605内的数据，执行终端600的各种功能和处理数据。可选的，中央处理器601可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。中央处理器601可集成中央中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图像中央处理器(GraphicsProcessing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到中央处理器601中，单独通过一块芯片进行实现。

其中，存储器605可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的，该存储器605包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器605可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器605可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器605可选的还可以是至少一个位于远离前述中央处理器601的存储装置。如图6所示，作为一种计算机存储介质的存储器605中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及程序指令。

在图6所示的电子设备600中，用户接口603主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器601可以用于调用存储器605中存储的船舶低流速液体容器内部微小裂缝的检测应用程序，并具体执行以下操作：

获取船舶液体容器内的示踪粒子的连续帧图像，所述连续帧图像由多目相机所拍摄；

计算所述连续帧图像中相邻帧间所述示踪粒子的位移变化；

对多目视觉下各所述位移变化进行叠加，得到所述示踪粒子的三维轨迹；

基于各所述示踪粒子的三维轨迹确定容器裂缝的位置与尺寸。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(Random AccessMemory，RAM)、磁盘或光盘等。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。