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关于图像处理技术的石油筛管割缝在线监测

作者:乐鱼体育登录网站  来源:  时间:2021-11-15 12:11  点击:

  随着近年来对石油需求量的不断增大,水平井技术和侧转井技术不断发展,割缝筛管作为油井机械防砂完井最重要的工具之一,其加工方式和制造方法也多种多样[1]。防砂是出砂油气藏开采中不可缺少的环节。机械防砂是当今油田最常用的一种油井防砂方法,目前全世界约有80%的出砂油气井采用这种防砂方法。

  而防砂筛管是机械防砂技术的核心部件之一,对防砂的效果、成本和油井的产量等都有很大的影响。目前在胜利油田机械防砂工艺中筛管防砂规模占93.4%,其中烧丝与割缝筛管防砂工作量占88.9%。筛管缝宽度对石油的提取量影响很大,传统的缝隙检测方法[2-3],一般是由

  塞尺抽检筛管缝隙宽度,但这种方式在实际应用中存在许多问题,无法保证精度。因此,本文基于这些问题,与天津帅超激光工程技术有限公司合作,研发出一套切缝自动检测系统,极大地提高了筛管的生产和检测水平。1 系统简介

  硬件系统包括1台工业相机MTV-1881CB、1个PCI采集卡MV-600、相机固定机械装置、PC和其他辅助设备。将相机通过一个机械固定结构安装在切头主轴上方,通过PCI采集卡与PC建立数据的传输。工业相机采集图像数据,经过采集卡传输到PC进行图像处理,提取切缝的宽度特征,主要步骤为:图像预处理,即图像滤波除噪声;特征提取算法,包括割缝的边缘检测和图像像素尺寸的亚像素级标定;上位机软件设计,包括图像的显示、存储和相关计算等。

  目前筛管的割缝布置形式有:平行缝、插花缝和螺旋缝,工业上采用最多的是平行缝。割缝筛管筛缝宽度选择的原则是缝隙必须挡住充填的所有砂砾,而且缝型断面多为矩形或者梯形。外窄内宽的梯形缝具有更强的自洁作用,沙砾进入缝腔之后很容易被油冲走,不易形成砂堵,具有更好的防砂效果[4]。本文中检测的筛管缝宽为0.45 mm,机床切割误差为50 μm。

  由于割缝边缘特征具有一定宽度的灰度渐变区域,因此直接对割缝采集图像进行二值化会对边缘提取的精度带来很大误差。本文采用高斯滤波,形态学腐蚀结合Sobel边缘检测以及Can

  (5) 对Canny提取的边缘图像进行直线拟合,可以看出,虽然边缘特征被精确提取,但是特征不连续。由此采用动态阈值法来分别获取两条边缘上的点集,进而拟合出两条边缘的所在直线所示。通过计算两条直线之间的距离得到割缝的像素宽度值。

  首先用灰度重心法初步确定标定圆的圆心和半径;其次基于初步确定的圆心和半径,用圆边缘检测法在提取的待测圆边缘上以60°角间隔,以确定6组待测圆边缘点坐标;最后基于待测圆的边缘点,利用最小二乘法拟合圆边缘,求圆心的位置和半径,算法的理论精度可达0.01像素。通过这种亚像素级尺寸标定得到圆半径像素个数,结合标定圆的实际尺寸,计算出图像中每个像素的实际尺寸。

  提取出的割缝像素宽度数据如表1所示。可以看出针对图像边缘检测的像素宽度提取较为精确,每次测量的个数误差不超过一个像素大小,平均割缝宽度为12.75像素。亚像素级像素尺寸的标定数据如表2所示。 由6个标定点坐标拟合得到圆的半径为132.62像素,由此可以计算出每个像素对应的实际尺寸为37.7 μm。

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  050图像传感器是一个100万像素的CCD,对角线毫米)。该传感器基于先进的5.5微米行间传输CCD平台,具有宽动态范围,出色的成像性能和灵活的读出架构,可使用1,2或4个输出,实现高达每秒120帧的全分辨率读数。垂直溢流排水结构可抑制图像模糊,并可实现电子模板,实现精确的曝光控制。其他功能包括低暗电流,可忽略的滞后和低污点。 传感器与基于5.5微米行间传输CCD平台的其他设备共享常见的引脚和电气配置,允许单个相机设计支持此传感器系列的多个成员。 特性 颜色或单色配置 逐行扫描读数 灵活的读数架构 高帧率 高灵敏度 低噪音架构 优秀的涂抹性能 应用 机器视觉 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  100图像传感器是一款高性能,50万像素的CCD。该传感器基于先进的6.0微米全帧CCD平台,具有超高分辨率,宽动态范围和四输出架构。横向溢流漏极抑制图像模糊,而集成的脉冲冲洗栅极通过单个电脉冲清除传感器上的残余电荷。快速转储门可用于选择性地移除电荷线以促进部分图像读出。与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,该传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 传感器与KAF-40000图像传感器共享一个通用的引脚和电气配置,允许单个相机设计支持该传感器系列的两个成员。 特性 高灵敏度的透明栅极电极 超高分辨率 宽动态范围 低噪音架构 大型活动成像区域 应用 数字化 制图/空中 摄影 科学 监视 电路图、引脚图和封装图...

  150图像传感器是一种720像素(1280 x 720像素)CCD,采用1/2英寸(8毫米对角线)光学格式。该传感器基于先进的5.5微米行间传输CCD平台,具有宽动态范围,出色的成像性能和灵活的读出架构,可使用1,2或4个输出,实现每秒138帧的全分辨率读数。垂直溢流排水结构可抑制图像模糊,并可实现电子模板,实现精确的曝光控制。 该传感器还提供稀疏彩色滤光片图案,与标准色拜耳部件相比,该技术可将光敏度提高2倍。 该传感器与基于5.5微米行间传输CCD平台的其他设备共享通用PGA引脚和电气配置,允许单个相机设计支持该传感器系列的多个成员。 特性 单色,拜耳颜色和稀疏颜色过滤器模式配置 逐行扫描读数 灵活的读数架构 高帧率 高灵敏度,低噪声架构 卓越的涂抹性能 为设备标识保留的软件包引脚 应用 智能交通系统 机器Vi 医疗 科学 监视 电路图、引脚图和封装图...

  03图像传感器是一款高性能CCD(电荷耦合器件),具有3072H x 2048V光学有源像素,适用于各种图像传感应用。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照明多晶硅电极相比,传感器还使用透明栅极电极来提高灵敏度。 特性 真正的两相全帧架构 高灵敏度的透明栅极电极 100%填充因子 低暗电流 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  00图像传感器是一款高性能CCD(电荷耦合器件),具有2184H x 1472V光敏像素,专为各种图像传感应用而设计。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照明多晶硅电极相比,传感器还使用透明栅极电极来提高灵敏度。 特性 真正的两相全帧架构 高灵敏度的透明栅极电极 100%填充因子 低暗电流 Microlens选项 高输出灵敏度 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  803图像传感器是广受欢迎的KAF-16801图像传感器(4096 x 4096像素分辨率)的重新设计版本,其增强功能专门针对高性能数字放射成像应用的需求。改进包括提高量子效率,在较高空间频率下改善DQE,降低噪声以改善高密度区域的对比度,以及防晕染保护,以防止图像在患者体外区域过度暴露。 与使用标准正面照明多晶硅电极相比,传感器采用透明栅极电极来提高灵敏度,以及微透镜,以最大限度地提高光灵敏度。结合大成像区域和小像素尺寸,KAF-16803可提供高质量数字射线照片所需的灵敏度,分辨率和对比度。为了简化设备集成,KAF-16803图像传感器使用相同的引脚和封装。 KAF-16801E图像传感器。 特性 高灵敏度的透明栅极电极 高分辨率 大图像区域 高量子效率 低噪音架构 宽动态范围 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  801是一款高性能区域CCD(电荷耦合器件)图像传感器,具有4096H x 4096V光学有源像素,适用于各种图像传感应用。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照明多晶硅电极相比,传感器还使用透明栅极电极来提高灵敏度。 特性 真正的两相全帧架构 高灵敏度的透明栅极电极 70%填充因子具有抗晕染排水 低暗电流 高输出灵敏度 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  信息 KAF-40000图像传感器是一款高性能,40万像素的CCD。基于先进的6.0微米全帧CCD平台,该传感器具有超高分辨率,宽动态范围和四输出架构。横向溢流漏极抑制图像模糊,而集成脉冲冲洗门通过单个电脉冲清除传感器上的残余电荷。快速转储门可用于选择性地移除线路与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 该传感器与KAF-50100图像传感器共用一个引脚和电气配置,允许单个相机设计支持该传感器系列的两个成员。 高灵敏度的透明栅极电极 超高分辨率 宽动态范围 低噪声架构 大活动成像区域...

  200是一款单输出,高性能CCD(电荷耦合器件)图像传感器,具有4500(H)x 3600(V)光敏像素,专为各种彩色或单色图像传感应用而设计。每个像素通过横向溢流漏极包含抗晕光保护,从而防止在高亮度条件下图像损坏。每种6.0μm方形像素的彩色版本都选择性地覆盖有红色,绿色或蓝色着色滤光片,用于分色。添加微透镜以提高彩色和单色传感器的灵敏度。与使用标准的正面照射多晶硅电极相比,传感器利用透明栅电极来提高灵敏度。 特性 高灵敏度的透明栅极电极 高分辨率,APS-H光学格式 宽动态范围 低噪音 应用 天文摄影 科学成像 电路图、引脚图和封装图...

  20图像传感器是一款高性能单色区域CCD(电荷耦合器件)图像传感器,专为各种图像传感应用而设计。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,该传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 全成像阵列从四个输出读出,每个输出由低阻抗两级源跟随器驱动,提供高转换增益。这种组合可以在12 MHz的净读出率(每输出3MHz)下实现低噪声。 特性 真正的两阶段全帧架构 高灵敏度的透明栅极电极 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  03图像传感器是一款高性能单色区域CCD(电荷耦合器件)图像传感器,具有1536H x 1024V光敏像素,专为各种图像传感应用而设计。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,该传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 可选的微透镜通过透明栅极聚焦大部分光线,进一步增加光学响应。 特性 真正的两相全帧架构 高灵敏度的透明栅极电极 应用 科学 电路图、引脚图和封装图...

  01图像传感器是一种高性能电荷耦合器件(CCD),适用于各种图像传感应用。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,该传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 可选择的片上输出放大器允许根据不同的成像需求优化操作:低噪声(使用高灵敏度输出时)或最大动态范围(使用低灵敏度输出时)。 特性 真正的两阶段全帧架构 透明用于高灵敏度的栅极电极 100%填充因子 低暗电流 单读数寄存器 用户可选输出允许低噪音或高动态范围操作 应用 医学 科学 电路图、引脚图和封装图...

  000图像传感器结合了高分辨率和出色的灵敏度,专​​为满足下一代低成本数字放射成像和科学成像系统的需求而设计。 12微米方形像素的高灵敏度与低噪声架构相结合,使系统设计人员能够提高整体图像质量,或放宽系统容差以降低成本。 KAF-09000图像传感器的出色均匀性通过简化图像校正提高了整体图像的完整性,同时集成的防晕染保护功能可防止图像在明亮区域过度曝光时出现图像流失。为了简化设备集成,KAF-09000图像传感器使用与KAF-16801图像传感器相同的引脚和封装。 与使用标准正面照明多晶硅电极相比,传感器使用透明栅极电极来提高灵敏度。 特性 透明栅极电极高灵敏度 大像素大小 大图像区域 高量子效率 低噪音架构 宽动态范围 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  02图像传感器是一款高性能区域CCD(电荷耦合器件)图像传感器,具有768H x 512V光敏像素,专为各种图像传感应用而设计。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,该传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 可选的微透镜通过透明栅极聚焦大部分光线,进一步增加光学响应。 应用 科学 数字化 医疗 电路图、引脚图和封装图...

  001图像传感器可为要求苛刻的应用提供先进的成像性能,例如下一代低成本数字静态/运动放射成像和科学成像系统。在KAF-09000图像传感器成功的基础上,KAF-09001将高分辨率和出色的灵敏度与更新的输出设计相结合,提供全分辨率帧速率提高10倍,并支持分档输出,提供更快的吞吐量。 KAF-09001的高灵敏度和改进的帧速率可直接降低患者在医疗应用中的曝光率,并提高科学成像的效率。高灵敏度12微米全画幅CCD像素设计与低噪声输出架构相结合,使系统更加完美设计人员可以提高整体图像质量或放宽系统容差以降低成本。优异的均匀性通过简化图像校正来保持整体图像完整性,而集成的防晕染保护可防止图像明亮区域中过度曝光造成的图像流失。 特性 优势 高灵敏度12μm像素 减少拍摄图像所需的光线 binning 启用高灵敏度视频预览模式 高动态范围 捕捉高光和阴影中的关键细节 低噪声架构 启用低信号电平捕获 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  61图像传感器是一种高性能电荷耦合器件(CCD),适用于各种图像传感应用。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,该传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 可选择的片上输出放大器允许针对不同的成像需求进行优化操作:低噪声(使用高灵敏度输出时)或最大动态范围(使用低灵敏度输出时)。低暗KAF-0261的电流使该器件适用于低光成像应用,而不会牺牲充电容量。 特性 真正的两阶段全帧架构 高灵敏度的透明栅极电极 100%填充因子 低暗电流 用户可选输出允许低噪声或高动态范围操作 单读数寄存器 应用 科学 电路图、引脚图和封装图...

  KAE-08151 Interline Transfer EMCCD图像传感器 8.1 MP

  151图像传感器是一种8.1 Mp,4/3格式(22.2 mm对角线)的Interline Transfer EMCCD图像传感器,可在极低光照应用中提供卓越的成像性能。每个传感器的四个输出都包含一个传统的水平CCD寄存器和一个高增益EMCCD寄存器。 场内可切换增益功能逐个像素地对每个电荷包进行采样。这使得相机系统能够基于用户可选择的阈值确定电荷是通过正常增益输出还是EMCCD输出来路由。此功能可在极低光照条件下进行成像,即使明亮物体位于黑暗场景中,也可让单个相机捕​​获从阳光到星光的高质量图像。 此图像传感器基于先进的5.5微米Interline Transfer CCD平台,具有扩展的动态范围,出色的成像性能和灵活的读出架构,可使用1,2或4个输出。垂直溢出漏极结构可抑制图像模糊,提供出色的MTF,并可实现电子快门以实现精确曝光。 特性 场景内可切换增益 宽动态范围 低噪音架构 特殊低光成像 全局快门 出色的图像均匀性和MTF 应用 科学成像 监视 医学影像 智能交通系统 电路图、引脚图和封装图...

  KAE-02152 Interline Transfer EMCCD图像传感器 2.1 MP

  152图像传感器是一种2/3“光学格式的1080p CCD,与KAE-02150相比,可提供更高的量子效率(特别是近红外波长)。传感器的四个输出中的每一个都包括传统的水平CCD寄存器和高增益EMCCD寄存器。结果是具有出色的低光成像性能。 820 nm的QE大约翻了一番,可以在不降低设备调制传递函数(MTF)的情况下提高灵敏度。场景内可切换增益特征在逐个像素的基础上对每个电荷包进行采样。这使得相机系统能够基于用户可选择的阈值确定是否将通过正常增益输出或EMCCD输出来路由电荷。灵巧地管理在暗处设置中具有明亮物体的场景。从阳光到星光,单个相机可以捕捉到高质量的图像。 垂直溢流排水结构可抑制图像模糊,提供出色的MTF,并可实现电子模板,实现精确的曝光控制。 KAE -02152有两种封装配置:PGA和带集成热电冷却器(TEC)的PGA。 特性 优势 增加QE,在820 nm处改善2倍 改善近红外波长的灵敏度 场内可切换增益 在不断变化的条件下进行动态补偿 宽动态范围 在其他黑暗场景中对明亮区域进行成像 低噪声建筑ture 在T = 0C时EMCCD增益为20倍的子电子噪声 特殊的低光成像...

  KAE-04471 Interline Transfer EMCCD图像传感器 4.4 MP

  471图像传感器是一种4.4 Mp,4/3“格式的行间传输EMCCD图像传感器,可在极低光照应用中提供卓越的成像性能。传感器的四个输出均包含传统的水平CCD寄存器和高增益EMCCD寄存器。 场景内可切换增益特征逐个像素地对每个电荷包进行采样。这使得相机系统能够基于用户可选择的阈值确定电荷是通过正常增益输出还是EMCCD输出来路由。此功能可以在极低光照条件下进行成像,即使明亮物体位于黑暗场景中,也可以让单个相机捕​​获从阳光到星光的高质量图像。 特性 场景内可切换增益 宽动态范围 低噪音架构 例外低光成像 全局快门 出色的图像均匀性和MTF 应用 科学影像 医学影像 监视 国防成像 智能交通系统 电路图、引脚图和封装图...

  KAE-02150 Interline Transfer EMCCD图像传感器 2.1 MP

  150图像传感器是一款2/3“光学格式的1080p(1920 x 1080)CCD,可在极低光照应用中提供卓越的成像性能。传感器的四个输出均包含传统的水平CCD寄存器和高增益EMCCD寄存器。 场景内可切换增益特征逐个像素地对每个电荷包进行采样。这使得相机系统能够基于用户可选择的阈值确定电荷是通过正常增益输出还是EMCCD输出来路由。此功能可以在极低光照条件下进行成像,即使明亮物体位于黑暗场景中,也可以让单个相机捕​​获从阳光到星光的高质量图像。 该图像传感器基于5.5微米行间传输CCD平台,具有扩展的动态范围,出色的成像性能和灵活的读出架构,可使用1,2或4个输出。垂直溢出漏极结构可抑制图像模糊,提供出色的MTF,并可实现电子快门以实现精确的曝光控制。 特性 优势 场内可切换增益 变化条件下的动态补偿 宽动态范围 在其他黑暗场景中对明亮区域进行成像 低噪音架构 在T = 0C时EMCCD增益为20倍的亚电子噪声 特殊的低光成像 在各种条件下成像,阳光照射星光 全局快门 Excel 优秀的图像均匀性和MTF CCD技术提供出色的图像质量 拜耳颜色图案和单...

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