【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理，具体涉及基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法。
技术介绍
1、多铰点定向钻机钻孔是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施，如管道、电缆等的一种施工机械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等领域，具有施工速度快、施工精度低、成本低等特点。
2、由于地下环境复杂，当钻机受到障碍物影响发生异常时，由于钻洞内没有光线，钻洞内不同材质的物质的温度表现效果不同，因此可以通过微型机器人搭载热感应摄像机拍摄钻洞内部，得到钻洞内部的热感应图像，然后使用k均值聚类对热感应图像对应的灰度图像进行聚类分割，以对钻洞内的物质进行区分，方便钻孔的定位。
3、但是因为钻头挖掘时摩擦会产生温度，在热感应图像中会产生额外的温度区域，导致聚类分割结果存在误差，不能通过聚类准确的区分热感应图像中的各类物质，影响最终的钻孔定位结果。
技术实现思路
1、为解决上述一个或多个技术问题，本专利技术提出基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，该方法提高了钻孔定位的精度。具体采用如下技术方案：一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，包括：
2、采集钻孔内部的红外热成像图像，预处理得到灰度图像；
3、通过k均值聚类算法将所述灰度图像分割为多个区域；
4、对每个区域的每个边缘像素点按照预设范围进行分块；
5、基于每个分块中所有像素点的灰度值计算所述每个分块的物质混合程度；
6、根据所述每个分块中每
7、根据所述索引中相邻的像素点在所述灰度图像中的物理位置和灰度值，得到所述每个分块中每个像素点的物质差异程度；
8、根据所述每个分块中每个像素点的物质差异程度与索引中相邻的像素点的物质差异程度，得到所述每个像素点的物质连续性；
9、基于所述每个像素点的物质连续性，计算所述每个分块对应的每个边缘像素点的调整程度；
10、利用所有边缘像素点的调整程度对所述每个区域进行调整，根据调整后的区域进行钻孔定位。
11、进一步的，根据所述索引中相邻的像素点在所述灰度图像中的物理位置和灰度值，得到所述每个分块中每个像素点的物质差异程度，包括：
12、在所述分块中选取任一像素点作为目标像素点，根据所述分块中所有像素点的索引得到所述目标像素点的后相邻像素点；
13、获取所述目标像素点和目标像素点在索引中的后相邻像素点在所述灰度图像中的物理位置，并将二者的物理位置连接为第一直线，计算第一直线的斜率，记为第一斜率；
14、以所述分块中所有像素点的索引为横坐标，像素点的灰度值为纵坐标，构建灰度曲线；
15、将所述灰度曲线中所述目标像素点的灰度值与目标像素点在索引中的后相邻像素点的灰度值连接为第二直线，计算第二直线的斜率，记为第二斜率；
16、基于所述第一斜率、第二斜率、所述目标像素点的梯度方向与最大灰度像素点的梯度方向之间的夹角以及所述分块的物质混合程度，计算所述目标像素点的物质差异程度。
17、进一步的，所述目标像素点的物质差异程度，满足如下关系式：
18、
19、式中，为所述目标像素点的物质差异程度，为归一化函数，d为所述目标像素点的梯度方向与所述分块中最大灰度值像素点的梯度方向之间的夹角，为所述第一斜率，为所述第二斜率，为所述分块的物质混合程度。
20、进一步的，所述每个像素点的物质连续性，获得方法为：
21、将所述像素点的物质差异程度和所述像素点在索引中的前相邻像素点的物质差异程度的差值的绝对值，作为所述像素点的物质连续性。
22、进一步的，基于所述每个像素点的物质连续性，计算所述每个分块对应的每个边缘像素点的调整程度，包括：
23、获取所述分块的中心像素点；
24、基于所述分块中所有像素点的索引获取所述中心像素点的后相邻像素点；
25、在所述灰度图像中，作经过所述中心像素点与中心像素点的后相邻像素点的直线并延长；
26、获取延长后的直线上的所有像素点，记作所有的延长线像素点；
27、计算所述分块中所有像素点的物质连续性均值和所有延长线像素点的物质连续性均值的差值，以及所有延长线像素点的物质连续性的方差；
28、将所述差值与所述方差的乘积作为所述分块对应的边缘像素点的调整程度。
29、进一步的，所有的延长线像素点包括所述中心像素点。
30、进一步的，利用所有边缘像素点的调整程度对所述每个区域进行调整，包括：
31、预设调整程度阈值；
32、获取每个边缘像素点所在区域的最近相邻区域；
33、若所述边缘像素点的调整程度大于所述调整程度阈值，将所述边缘像素点归属为所述最近相邻区域的边缘像素点。
34、进一步的，所述每个分块的物质混合程度，计算方法为：
35、将所述分块内所有像素点的灰度值方差和灰度值极差的绝对值相乘，得到的数值作为所述分块的物质混合程度。
36、进一步的，对每个区域的每个边缘像素点按照预设范围进行分块，方法为：以边缘像素点为中心的m×m个像素点的大小范围作为一个分块，m为预设值。
37、进一步的，所述索引按照所述夹角从小到大的顺序建立。
38、本专利技术具有以下效果：
39、本专利技术通过对聚类分割后的每个区域的边缘像素点进行分块，根据分块内像素点的物理位置分布规律和灰度值分布特征，对每个区域的边缘像素点的归属进行调整，消除了钻头产生的温度对聚类分割的影响，得到准确的区域，根据准确的区域能对当前钻洞内的物质进行准确的区分，准确的区分结果有利于提高后续钻孔定位的精度。
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1.一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，根据所述索引中相邻的像素点在所述灰度图像中的物理位置和灰度值，得到所述每个分块中每个像素点的物质差异程度，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，所述目标像素点的物质差异程度，满足如下关系式：
4.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，所述每个像素点的物质连续性，获得方法为：
5.根据权利要求3所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，基于所述每个像素点的物质连续性，计算所述每个分块对应的每个边缘像素点的调整程度，包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，所有的延长线像素点包括所述中心像素点。
7.根据权利要求5所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，利用所有边缘像素点的调整程度
8.根据权利要求5所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，所述每个分块的物质混合程度，计算方法为：
9.根据权利要求5所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，对每个区域的每个边缘像素点按照预设范围进行分块，方法为：以边缘像素点为中心的M×M个像素点的大小范围作为一个分块，M为预设值。
10.根据权利要求5所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，所述索引按照所述夹角从小到大的顺序建立。
...【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，根据所述索引中相邻的像素点在所述灰度图像中的物理位置和灰度值，得到所述每个分块中每个像素点的物质差异程度，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，所述目标像素点的物质差异程度，满足如下关系式：
4.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，所述每个像素点的物质连续性，获得方法为：
5.根据权利要求3所述的一种基于图像处理的多铰点定向钻机钻孔定位方法，其特征在于，基于所述每个像素点的物质连续性，计算所述每个分块对应的每个边缘像素点的调整程度，包括：
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：张梓卓，常静，司鹏飞，曹明会，商正毅，
申请(专利权)人：中科钻探西安股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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