基于改进ORB算法的油水两相流油泡匹配方法

作     者：吴隆隆 付金明 刘兴斌 韩连福 WU Longlong;FU Jinming;LIU Xingbin;HAN Lianfu

作者机构：东北石油大学物理与电子工程学院黑龙江大庆163318 常熟理工学院电气与自动化工程学院江苏苏州215500 长春吉尔燃气工程设计有限公司吉林长春130000 

基　　金：国家自然科学基金面上项目“化学驱工艺下水平井携砂油气水三相流流动参数测量方法研究”(编号:51774092) 国家自然科学基金面上项目“网络模型的智能分层注水井压力脉冲数据传输方法”(编号:52174021) 江苏省高校青蓝工程项目“中青年学术带头人”(编号:202202) 黑龙江省自然科学基金项目“化学驱水平井小井筒内携砂油气水三相流流动参数测量方法研究”(编号:LH2020E012) 2022苏州市产业前瞻与关键核心技术项目“海油平台油气水三相流流动参数无分离在线测量仪研发”(编号:SYC2022150) 江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究重大项目“无人海洋采油平台油气水三相流流动参数测量机器人研究”(编号:2024005) 

出 版 物：《石油管材与仪器》 (Petroleum Tubular Goods & Instruments)

年 卷 期：2024年第10卷第5期

页      码：38-44页

摘      要：ORB算法能够快速匹配油水两相流中的油泡。相比SIFT算法和SURF算法,ORB算法拥有无可比拟的速度优势。然而,ORB算法匹配油泡的过程中,存在油泡匹配准确率低、角点提取速度慢、角点数量少等缺陷,降低了油速测量的准确度。为提升油泡匹配准确率和油速测量准确度,对ORB算法进行如下改进:角点提取方面,通过Shi-tomasi角点响应算法替代Harris角点响应算法,加快角点提取速度;通过对角点之间最小距离d值的探索优化,确定最佳d值,使Os区域,即油水两相流图像中不明显油泡所在的区域,能有效提取到角点,增加角点数量,同时优化角点分布。油泡匹配方面,在RANSAC算法基础上,融入GMS算法,进行RANSAC-GMS双重去除误匹配对,提高油泡匹配准确率,最大限度保留正确匹配对,提升正确匹配对数量。实验结果表明:改进的ORB算法在提取角点耗时上缩短至原始ORB算法的37%;角点数量是原始ORB算法的1.9倍;正确匹配对数量是原始ORB算法的2.3倍。改进的ORB算法提高了油泡匹配准确率。最后,基于改进的ORB特征点匹配的PTV算法对油速进行测量,实验结果表明油速测量准确度达94.0%,提升26.5%,能够用于实际油速测量。

主 题 词：ORB算法 油泡匹配 GMS算法 角点检测 油水两相流油速 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 08[工学] 082002[082002] 

D　O　I：10.19459/j.cnki.61-1500/te.2024.05.008

馆 藏 号：203144376...