• 一种孔内全景像对立体成像方法

    • 摘要:

      本发明公开了一种孔内全景像对立体成像方法,包含了基本原理,方法,优化设计和算法实现.根据立体成像的基本原理,利用双锥面镜的光学变换器件、成像装置和空间定位的技术组合,提出成像装置的包含定位信息的360°钻孔孔壁全景像对图像的成像方法;通过对孔内全景像对成像原理的理论分析,推导出全景像对图像的解算公式,并针对相关技术的参数和布局设计进行优化分析,建立相应的软件算法;针对算法实现的关键点和难点进行分析,并编制相应的实施方案和流程框图.本发明解决了孔内全景、立体探测的难题,为孔内精细化探测提供了一种科学方法,实现了钻孔摄像技术的突破性和实质性进展,具有显著的科学意义和经济实用价值.

    • 专利类型:

      发明专利

    • 申请/专利号:

      CN201310308144.9

    • 申请日期:

      2013.07.22

    • 公开/公告号:

      CN103362495A

    • 公开/公告日:

      2013-10-23

    • 发明人:

      王川婴 韩增强 胡胜

    • 申请人:

      中国科学院武汉岩土力学研究所

    • 主分类号:

      E21B47/002(2012.01)I,E,E21,E21B,E21B47

    • 分类号:

      E21B47/002(2012.01)I,G02B27/22(2006.01)I,E,G,E21,G02,E21B,G02B,E21B47,G02B27,E21B47/002,G02B27/22

    • 主权项:

      一种孔内全景像对立体成像方法,其特征在于,包括以下步骤,步骤1、选取第一锥面镜(21)和第二锥面镜(22),第一锥面镜(21)位于第二锥面镜(22)下部,第一锥面镜(21)和第二锥面镜(22)均为锥台形,第一锥面镜(21)的顶面与第二锥面镜(22)的底面重合并相交于公交圆(25);第一锥面镜(21)的延伸的锥顶角(23)大于第二锥面镜(22)的延伸的锥顶角(24);第一锥面镜(21)底面形成截底面(26),第二锥面镜(22)顶面形成截头面(27);步骤2、将第一锥面镜(21)和第二锥面镜(22)放置于被测孔中,将成像装置(4)放置于第二锥面镜(22)的顶部,成像装置(4)包括成像部件(41)和镜头(42),镜头(42)为成像部件(41)的配套定焦镜头;镜头(42)的主光轴、第一锥面镜(21)的中心线和第二锥面镜(22)的中心线重合;步骤3、通过成像装置(4)获得由第一锥面镜(21)和第二锥面镜(22)反射的孔壁的全景像对图像(6),同步获得全景像对图像(6)的对应的深度值和方位信息;步骤4、定义像平面坐标中心为成像部件(41)的像平面与镜头(42)的主光轴的交点,截头面(27)的外圆、公交圆(25)和截底面(26)的外圆在像平面上的成像依次为截头面外圆图像(723)、公交圆图像(721)和截底面外圆图像(722),在截底面外圆图像(722)和公交圆图像(721)之内设定与公交圆图像(721)同心的第一扫描线圆(724); 步骤5、以第一扫描线圆(724)为基准;对于第一扫描线圆(724)上的被测点(731),其方位线(732)为该点与圆心的连线;在公交圆图像(721)和截头面外圆图像(723)之内的方位线(732)上搜索与被测点(731)相同的点,即配准点(733); 步骤6、计算被测点对应于孔壁处的点到镜头的主光轴的距离和被测点对应于孔壁处的点与公交圆的高程差;R = (h*tg(a1+2*b1)*tg(a2+2*b2) + R1*tg(a2+2*b2) – R2*tg(a1+2*b1)) / (tg (a2+2*b2) – tg(a1+2*b1)))   ;ΔZ = ((R – R1) / tg(a1+2*b1)) – (R1 – R0)*tg(b1);R为被测点对应于孔壁处的点到镜头的主光轴的距离;ΔZ为被测点对应于孔壁处的点与公交圆的高程差;设定被测点对应在孔壁上的点为点P,F1点在第一锥面镜(21)上,点P经过F1点反射成像为被测点,F2点在第二锥面镜(22)上,点P经过F2点反射成像为配准点;b1为第一锥面镜(21)的底面内角;b2为第二锥面镜(22)的底面内角;a1为点P经过第一锥面镜(21)上的F1点反射后进入镜头中心的光线与镜头主光轴的夹角; a2为点P经过第二锥面镜(22)上的F2点反射后进入镜头中心的光线与镜头主光轴的夹角; R0为公交圆(25)的半径;R1为点P在第一锥面镜(21)上的反射点F1到镜头主光轴的距离;R2为点P在第二锥面镜(22)上的反射点F2到镜头主光轴的距离;h为反射点F1和反射点F2的高程差.