石油套管图像的Halcon分割及计数方法

2016-01-19，，

机械与电子 2015年3期

关键词：图像分割计数

，，

(1.大庆油田钻探集团钻井三公司，黑龙江大庆 163412；

2.河北联合大学电气工程学院，河北唐山 063009)

Image Segmentation and Counting Method of Oil Casing Based on Halcon

WANG Fuping1， WANG Fubin2，WANG Yi1

(1.Third Company of Drilling and Exploration Group of Daqing Oilfield, Daqing 163412,China；

2.School of Electrical Engineering， Hebei United University, Tangshan 063009,China)

石油套管图像的Halcon分割及计数方法

王福平1，王福斌2，王一2

(1.大庆油田钻探集团钻井三公司，黑龙江大庆 163412；

2.河北联合大学电气工程学院，河北唐山 063009)

Image Segmentation and Counting Method of Oil Casing Based on Halcon

WANG Fuping1， WANG Fubin2，WANG Yi1

(1.Third Company of Drilling and Exploration Group of Daqing Oilfield, Daqing 163412,China；

2.School of Electrical Engineering， Hebei United University, Tangshan 063009,China)

摘要：成捆石油套管在入库前要对套管个数进行统计，为克服人工统计产生的误差，采用视觉的方法实现对成捆套管个数的计数。首先，采集成捆套管端面图像，进而采用Halcon软件对图像进行裁剪、处理和分割，最后实现套管计数。

关键词：成捆套管；图像分割；Halcon；计数

中图分类号：TP242.3

文献标识码：A

文章编号：1001-2257(2015)03-0003-02

收稿日期：2014-11-18

基金项目：河北省自然科学基金资助项目(E2013209266)

Abstract：The number of oil casing needs to be statistics before bundles of casing storage, To overcome the error produced by artificial statistic, using visual method to count the number of bundles of casing. First, acquire end face image of bundles of casing, then using Halcon software to crop, process and segment image, finally, counting casing.

作者简介：王福平(1970-)，男，山东定陶人，工程师，研究方向为采油工程。

Key words：bundles of casing；image segmentation; Halcon; count

0引言

油田钻井生产中要消耗大量的套管，套管入库前需对成捆套管数量进行统计。采用人工计数的方法往往由于视觉疲劳产生计数误差。对于大量的库存套管，如何实现高效的数量统计是具有实际工程意义的课题。在此，采用视觉的方法实现套管计数，搭建成捆套管端面图像采集系统，实时采集每捆套管端面的图像，进而对图像进行裁剪，去掉图像背景的影响。基于Halcon软件对图像进行形态学处理、分割，将粘连后的套管图像分离开，最后得到成捆套管的个数。

1Halcon软件

Halcon机器视觉算法软件包由德国MVtec公司开发，包含了众多独立的图像处理、机器视觉函数，极大地方便了机器视觉的应用。Halcon与Linux、Windows、Unix等兼容，通过HDevelop工具可以用C、C++、C#和VB等多种普通编程语言访问Halcon函数库。在图像采集方面，Halcon充分照顾到了目前存在的众多款式的工业相机接口问题，可为百余种工业相机、图像采集卡提供接口应用，常用的如GigE、1394和USB等形式的相机接口[1CD*22]。

HDevelop为HALCON交互式编程环境，可方便、有效地满足用户的图像采集及处理等方面的需求。当图像处理结果或视觉应用程序满足用户需求时，可将Halcon代码转换为C、C++和VB等源代码，进而集成到应用程序中。

Halcon函数库极为丰富，常用的功能有图像滤波、图像增强、亚像素边缘提取、Blob分析、图像分割、形态学处理、几何变换、模式匹配、条码及二维码识别、三维标定和双目立体视觉等，可方便地满足工业、医药和科研等领域的应用。

2套管图像的Halcon采集系统

为提高套管端面图像采集质量，采用结构光进行照明，套管端面图像采集系统如图1所示。相机选用德国映美晶DFK23G274工业相机，其主要性能指标为：相机分辨率1 600像素×1 200像素；像素尺寸4.4 μm×4.4 μm；帧速率20 fps；输出方式为千兆以太网；外部触发或内部触发。镜头选用日本pentax工业镜头，C接口形式。

图1　套管端面图像采集系统

图像采集时，结构光照射到套管端面以增强图像采集质量，工业相机采集的图像通过千兆网接口传至工控机，在上位机实现套管端面图像的处理、分割及计数输出。

3套管端面图像分割及计数

采用Halcon软件可方便地实现图像的采集、处理及特征提取。相机安装驱动程序并进行千兆网卡配置，设置网络的IP地址后，即可打开相机进行实时图像采集。编写Halcon程序时，首先打开HDevelop，采集套管端面图像，打开算子菜单，应用算子及后继算子对图像进行相关处理，套管端面图像处理及特征提取如图2所示。

图2　套管端面图像处理

进行阈值分割时，选用threshold算子，算子定义为：

(1)

根据原始图像的灰度直方图确定分割阈值，如图3所示。图3(a)为套管原始图像；图3(b)为其灰度直方图，从直方图看出，目标与背景灰度分布呈现出一定的双峰，选取分割阈值215，分割结果如图3(c)所示。

图3　套管端面图像阈值分割结果

分割结果中存在一定的粘连，图4(a)为分割后的粘连情况，从图4(a)可以看出，成捆的套管由于粘连被分为4个区域，这样会导致计数错误。为去掉套管之间的粘连及干扰，对分割结果再进行形态学处理处理，连通域分析，处理结果如图4(b)所示。经Halcon的select_shape算子选择了一定区域的形状后，用shape_trans算子处理成最小圆形[5CD*26]，如图4(c)所示，这样就方便了对数量的统计。