一种钻孔摄像探头误差校正方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种钻孔摄像探头误差校正方法、装置及系统，涉及地质勘察技术领域。本发明专利技术所述的钻孔摄像探头误差校正方法，包括：建立钻孔摄像灰度特征模型；获取钻孔孔壁展开图，根据所述钻孔孔壁展开图的图像灰度特征和所述钻孔摄像灰度特征模型确定钻孔摄像探头的三维坐标；根据所述三维坐标和所述钻孔摄像灰度特征模型确定偏心灰度误差和偏心透视误差；根据所述偏心灰度误差和所述偏心透视误差对所述钻孔孔壁展开图进行误差校正。本发明专利技术所述的技术方案，能够对钻孔摄像系统工作中由于探头偏心产生的灰度误差、透视误差实现误差校正，从而提高了钻孔摄像系统的测量准确性。从而提高了钻孔摄像系统的测量准确性。从而提高了钻孔摄像系统的测量准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔摄像探头误差校正方法、装置及系统


[0001]本专利技术涉及地质勘察
，具体而言，涉及一种钻孔摄像探头误差校正方法、装置及系统。

技术介绍

[0002]钻孔摄像技术是一类利用光学原理和使用相关设备在钻孔内获取钻孔孔壁图像的技术方法，运用钻孔成像技术，可以准确并快速地获取钻孔内的工程地质信息。钻孔摄像设备通常由钻孔摄像探头、控制器等部件组成。钻孔摄像探头包括光源、摄像机等部件。在钻孔摄像设备工作时，光源照亮钻孔孔壁，摄像机捕获钻孔孔壁图像。
[0003]现有的钻孔摄像技术存在以下问题：(1)现有的钻孔摄像设备工作时，无法保证钻孔摄像探头处于钻孔轴线，即存在探头偏心的情况，导致现有的钻孔摄像技术无法实现钻孔摄像探头在孔中的三维定位；(2)钻孔摄像探头偏心会导致钻孔图像存在灰度误差、透视误差。现有的钻孔摄像技术无法针对此类误差实现图像补偿。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是如何实现钻孔摄像探头误差校正。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种钻孔摄像探头误差校正方法，包括：
[0006]建立钻孔摄像灰度特征模型；
[0007]获取钻孔孔壁展开图，根据所述钻孔孔壁展开图的图像灰度特征和所述钻孔摄像灰度特征模型确定钻孔摄像探头的三维坐标；
[0008]根据所述三维坐标和所述钻孔摄像灰度特征模型确定偏心灰度误差和偏心透视误差；
[0009]根据所述偏心灰度误差和所述偏心透视误差对所述钻孔孔壁展开图进行误差校正。
[0010]可选地，所述钻孔摄像灰度特征模型表示为：
[0011][0012]其中，D(θ，h)表示所述钻孔孔壁展开图上点(θ，h)的灰度值，λ表示灰度参数，S表示点(θ，h)到光源的几何路程，r
B
表示钻孔孔壁半径。
[0013]可选地，所述灰度参数与设备参数、扫描线半径和孔壁反射率相关。
[0014]可选地，所述建立钻孔摄像灰度特征模型包括：
[0015]根据光学原理确定任一点的曝光量；
[0016]根据所述曝光量与摄像头的感光特性系数确定对应像素的灰度值。
[0017]可选地，所述根据所述钻孔孔壁展开图的图像灰度特征和所述钻孔摄像灰度特征模型确定钻孔摄像探头的三维坐标包括：采用最小二乘法进行拟合确定所述钻孔摄像探头
的三维坐标。
[0018]可选地，所述偏心灰度误差表示为：
[0019][0020]其中，B(θ，h)表示所述偏心灰度误差，S表示点(θ，h)到光源的几何路程，r
B
表示钻孔孔壁半径。
[0021]可选地，所述根据所述偏心灰度误差和所述偏心透视误差对所述钻孔孔壁展开图进行误差校正包括：
[0022]根据所述偏心灰度误差确定灰度校正后的钻孔孔壁展开图像；
[0023]根据所述偏心透视误差确定透视校正后的钻孔孔壁展开图像。
[0024]本专利技术所述的钻孔摄像探头误差校正方法，根据建立的钻孔摄像灰度特征模型和钻孔孔壁展开图的图像灰度特征确定钻孔摄像探头的三维坐标，基于图像灰度特征实现钻孔摄像探头的孔中三维定位，再根据探头在钻孔中的三维位置确定偏心灰度误差和偏心透视误差，对钻孔摄像系统工作中由于探头偏心产生的灰度误差、透视误差实现误差校正，从而提高了钻孔摄像系统的测量准确性。
[0025]本专利技术还提供一种钻孔摄像探头误差校正装置，包括：
[0026]建模单元，用于建立钻孔摄像灰度特征模型；
[0027]坐标单元，用于获取钻孔孔壁展开图，根据所述钻孔孔壁展开图的图像灰度特征和所述钻孔摄像灰度特征模型确定钻孔摄像探头的三维坐标；
[0028]误差单元，用于根据所述三维坐标和所述钻孔摄像灰度特征模型确定偏心灰度误差和偏心透视误差；
[0029]校正单元，用于根据所述偏心灰度误差和所述偏心透视误差对所述钻孔孔壁展开图进行误差校正。
[0030]所述钻孔摄像探头误差校正装置与上述钻孔摄像探头误差校正方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
[0031]本专利技术还提供一种钻孔摄像探头误差校正系统，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上钻孔摄像探头误差校正方法。所述钻孔摄像探头误差校正系统与上述钻孔摄像探头误差校正方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
[0032]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上钻孔摄像探头误差校正方法。所述计算机可读存储介质与上述钻孔摄像探头误差校正方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例的钻孔摄像探头误差校正方法的示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例的钻孔摄像灰度特征光学原理示意图；
[0035]图3为本专利技术实施例的孔壁坐标系、探头坐标系示意图。
[0036]附图标记说明：
[0037]1‑
钻孔孔壁；2
‑
钻孔摄像探头；3
‑
CMOS摄像头；4
‑
LED点阵光源；5
‑
截头锥面反射镜。
具体实施方式
[0038]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0039]如图1所示，本专利技术实施例提供一种钻孔摄像探头误差校正方法，包括：
[0040]建立钻孔摄像灰度特征模型；
[0041]获取钻孔孔壁展开图，根据所述钻孔孔壁展开图的图像灰度特征和所述钻孔摄像灰度特征模型确定钻孔摄像探头的三维坐标；
[0042]根据所述三维坐标和所述钻孔摄像灰度特征模型确定偏心灰度误差和偏心透视误差；
[0043]根据所述偏心灰度误差和所述偏心透视误差对所述钻孔孔壁展开图进行误差校正。
[0044]具体地，钻孔摄像探头误差校正方法包括：
[0045]一、建立钻孔摄像灰度特征模型：结合图2所示，在钻孔摄像系统工作时，根据光学原理，钻孔摄像探头2的孔中位置在相应深度上的钻孔图像上表现为一系列灰度特征。钻孔摄像探头在钻孔中工作时，LED点阵光源4经锥面反射镜反射对钻孔孔壁1进行照明。CMOS摄像头3经截头锥面反射镜5反射捕获孔壁全景图像。
[0046]根据光学成像原理，对于CMOS摄像头拍摄的钻孔内孔壁上一点，光源照射该点的几何路程S可以表示为：
[0047]S＝h
s
+ρcos(t)csc(t+2ψ)+h
l
[0048][0049]h
l
＝(r
‑
r0)tan(ψ)
[0050]其中，ρ为探头中心与孔壁上一点的水平距离；r为扫描线半径；h
l
为扫描线与截头锥面镜锥顶面的距离；t为参数；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻孔摄像探头误差校正方法，其特征在于，包括：建立钻孔摄像灰度特征模型；获取钻孔孔壁展开图，根据所述钻孔孔壁展开图的图像灰度特征和所述钻孔摄像灰度特征模型确定钻孔摄像探头的三维坐标；根据所述三维坐标和所述钻孔摄像灰度特征模型确定偏心灰度误差和偏心透视误差；根据所述偏心灰度误差和所述偏心透视误差对所述钻孔孔壁展开图进行误差校正。2.根据权利要求1所述的钻孔摄像探头误差校正方法，其特征在于，所述钻孔摄像灰度特征模型表示为：其中，D(θ，h)表示所述钻孔孔壁展开图上点(θ，h)的灰度值，λ表示灰度参数，S表示点(θ，h)到光源的几何路程，r
B
表示钻孔孔壁半径。3.根据权利要求2所述的钻孔摄像探头误差校正方法，其特征在于，所述灰度参数与设备参数、扫描线半径和孔壁反射率相关。4.根据权利要求2所述的钻孔摄像探头误差校正方法，其特征在于，所述建立钻孔摄像灰度特征模型包括：根据光学原理确定任一点的曝光量；根据所述曝光量与摄像头的感光特性系数确定对应像素的灰度值。5.根据权利要求1所述的钻孔摄像探头误差校正方法，其特征在于，所述根据所述钻孔孔壁展开图的图像灰度特征和所述钻孔摄像灰度特征模型确定钻孔摄像探头的三维坐标包括：采用最小二乘法进行拟合确定所述钻孔摄像探头的三维坐标。6.根据权利要求1所述的钻孔摄像探头误差校正方法，其特征在于，所述偏心...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈双源，韩增强，王益腾，李明鸿，焦玉勇，胡胜，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：