全方位钻孔数字电视系统的研究与应用

数字式全景面钻孔摄像系统的出现,为当今钻孔摄像技术发展过程中的一个里程碑,大大提高了钻孔图像的质量。随着其应用范围的推广,现有的定型产品已不能满足在任意方向钻孔中成像的需要。本文结合工程生产实际,研制出全方位数字式全景面钻孔摄像系统,能较好地解决工程难题,并就其系统存在的问题及数字式全景面钻孔摄像系统的发展前景作了展望。     

数字全景钻孔摄像系统在西沙琛航岛地质调查中的应用

在西沙琛航岛的地质调查中,数字全景钻孔摄像系统被应用到CK1孔和CK2孔的勘测中,获得了大量珊瑚礁地质的第一手资料,它不仅指导了现场的钻探工作,而且在后期的分析研究中,钻孔图像能够反映珊瑚礁的孔壁特征,并能够根据孔壁特征划分珊瑚礁的特殊区域,在与其他资料的对比中,发现勘测结果基本保持一致.从中可以得出的结论为:数字全景钻孔摄像系统在岛礁钻探过程中能够发挥重要作用;数字全景钻孔摄像系统能够准确有效地勘测出珊瑚礁的钻孔内地质特征;数字全景钻孔摄像系统能够划分珊瑚礁地层的特殊区域.     

数字钻孔图像岩体结构面自动化识别方法

数字钻孔摄像技术能准确获取钻孔中岩体结构面特征信息,针对现有数字钻孔图像分析人力需求量大、主观性强、计算量大的不足,研究提出方案实现数字钻孔摄像技术采集的钻孔内壁图像自动识别。首先,用二维伽马函数光照自适应矫算法对图像进行光照均匀处理,利用经过预训练的DexiNed网络对矫正后图像边缘进行特征提取;其次,提出Epremoval方法处理边缘点噪声提取感兴趣区域;最后,根据正弦曲线泰勒展开式对图像中的表征数据进行多项式拟合。通过对得到曲线进行计算、空间变换和数理变换得到岩体结构面参数。以某隧道工程的数字钻孔图像为例,研究提出的算法结果优于人工辅助判读结果。     

钻孔图像特征分析与结构面区域划分方法

数字式全景钻孔摄像系统在实践钻探工程中获得了大量的高精度钻孔图像,这些钻孔图像数据往往需要人为进行分段处理和信息加工预处理,工作量大并且具有盲目性.针对该问题,本文进行了钻孔图像特性分析,并提出了一种对钻孔图像进行结构面区域划分的方法.该方法利用井壁中岩体结构成像灰度梯度纵向投影的极值特征来组成新的合成信号和便于计算机处理的区域划分信号,从而实现了钻孔图像的区域划分以及结构面产状范围的初步限定.该方法能够连续快速地对整个钻孔图像内所有的结构面进行区域划分,无需人为干预,为结构面的全自动识别与参数提取奠定了基础,也为深孔钻井工程中图像数据的分块处理提供了一种有效的解决方案.     

基于钻孔摄影方法的岩体中结构面连通性分析

将钻孔摄影方法推广到多孔结构面连通中，从结构面产状、地质特征等角度提出了连通性判别依据，并运用龙江特大桥桥基摄像勘察结果检验了该方法的可行性.其中，选择了位于大桥一侧的3个钻孔，在对孔内的结构面地质特征、产状等参数进行分析和计算的基础上，根据结构面连通原理进行对比和筛查，共得到3组2孔连通结构面和2组3孔连通结构面.结果表明，所有可连通结构面产状相似、空间位置满足共面的要求，并且组成结构面的岩体及周围环境岩体特征相似.将基于钻孔摄影技术的结构面连通方法用于该工程中可行.
     

煤岩体结构钻孔观测手段综述

论述了开展煤岩体结构观测的重要性及钻孔观测手段的发展现状,提出了钻孔观测判定煤岩体结构的最佳途径,重点介绍了数字式全景钻孔摄像系统的结构、优点和实际观测效果,阐明推广高清晰度数字式全景钻孔成像系统的必要性。     

多摄像头侧视钻孔全景图像拼接

目前,地质勘测主要采用数字式全景钻孔摄像获取具有真实感的孔壁全景图以进行地质分析,但是已有的全景图获取方法存在设备成本高或图像拼接过程复杂等不足,基此提出了一种水平环状均匀分布多个CCD摄像头的摄像模型,对钻孔孔壁四周360°进行拍摄获取图像,并对获取的图像进行畸变矫正。对钻孔孔壁的曲率造成的图像信息缺失,采用非均匀插值对其进行展开。通过提取图像SIFT特征点,利用基于(k-d)树的BBF算法确定图像的匹配点对,采用RANSAC算法二次消除错配求得变换矩阵。加权平均法在图像融合阶段的应用使得拼接图像光滑无缝,得到具有真实感的钻孔孔壁全景图。     

岩体结构面精细化空间模型及块体失稳分析

提出了将确定性结构面与随机结构面相结合来模拟岩体结构面的方法.确定性结构面依据工程地质勘测等资料通过多源数据耦合获得;而随机结构面则根据采用数字摄像测量技术现场测量的数据,运用三维网络模拟技术生成.同时引入结构面动态校核机制,利用掘进开挖过程中不断测量得到的数据对模拟的结构面进行动态校核及实时调整,从而建立比较精细的结构面空间模型.基于上述结构面模型,采用作者自行研发的GeoSMA-3D系统可以搜索出失稳块体,这对工程岩体稳定性预报和动态设计施工都有重要意义.     

基于深度学习的钻孔图像岩体结构面识别

岩体结构面对岩体稳定性和渗透性有着重要影响,是决定深部地下工程稳定性的重要因素.针对井下电视技术获取的钻孔影像,提出了一种基于深度学习算法(You Only Look Once version 4,YOLO v4)的岩体结构面识别方法,并计算识别岩体结构面的几何参数.首先,采集图像数据并进行预处理.以某隧道工程为案例,使用智能钻孔光学成像仪采集4号和6号钻孔图像,筛选含有结构面的钻孔图像进行标注以建立Ground truth数据集.从中随机选择数据集的70%作为训练数据、10%作为验证数据、20%作为测试数据,并对训练数据集使用数据增强处理.接下来使用CSPDarkNet53网络作为特征提取网络,构建YOLO v4模型,并采用试错法获取最优参数进行模型训练.利用测试集生成P-R(Precision-Recall)曲线来测试最终的模型训练效果,结果显示P-R曲线的平均精度达0.87,这表明YOLO v4训练结果较好.最后,将定位的结构面采用Canny算法通过拟合上、中、下正弦曲线函数获取岩体结构面边缘,并依据正弦函数的系数计算结构面的4个几何参数(倾向、倾角、深度和张开度).     

基于前视钻孔摄像提取全景图像的方法

依据前视钻孔窥视仪在地质勘探中的相关数据,提出一种将前视图像进行数字图像处理得到对应全景图像的方法,将钻孔孔壁全景范围内的三维柱面空间投影到二维平面.首先根据图像特征确定图像的圆心并划定半径,然后利用极坐标转换结合插值算法,得到矩形平面展开图,再利用图像灰度特征相似度准则和滤波技术进行图像匹配拼接,得到满足定量分析要求的全景图.     

基于全景图像的漫游系统技术实现

随着技术的发展,基于全景图像的显示技术逐渐成为科研与社会应用领域的热点.构建真实感强、交互性好、沉浸体验强的全景漫游系统可以广泛应用在室内设计、旅游介绍、军事模拟、地理构建等方面.然而该技术的出现时间较短,并没有专门的文献用于研究全景图像中涉及到的关键技术,因此本文的目的在于研究全景图像中的关键技术.本文以GoPro omni相机采集图像,全景系统的关键技术为重点,描述了构建基于图像的全景漫游系统所需要软硬件工具、实现原理以及步骤,重点介绍了其中的关键技术.本文在研究了全景图像漫游系统的关键技术,包括图像的采集、投影变换、拼接优化和集成与输出,其中投影变换作为主要的关键技术还包括图像的投影和优化.在基于这些关键技术的基础之上,构建了完整的全景漫游系统.本文构建的全景漫游系统,具有"逼真、自然、交互性强"的特点,使得观看者能够沉浸在全景系统中,按照自己的视角来观察整个环境的细节.通过本文,可以为他人了解全景漫游系统中的关键技术提供较为详细的参考意见.     

全景视觉技术研究进展

全景视觉技术在机器人、计算机视觉和虚拟现实领域有着重要的应用。实现全景视觉技术的主要方法包括图像拼接和折反射透镜。介绍图像拼接流程中的关键技术,包括图像配准和图像融合的几种主要算法。该文分析了单视点和非单视点折反射全景视觉技术的优缺点,概述近年来全景视觉技术的研究状况,最后分析全景视觉技术的研究动向。     

基于虚拟现实技术的佛山“数字祖庙”构建

采用高动态光照渲染技术（HDR）全景图像和超高分辨率高清图像，以虚拟现实技术（VR）为平台，构建了数字祖庙的虚拟现实系统和数字化系统。通过数字祖庙的策划与准备、实地测量与采集、影像数据与文字数据的分析与整理、建成数字祖庙平面、三维模型及可视化数据库等工作，实现祖庙建筑实体空间在虚拟环境的映射。 数字祖庙的构建是虚拟现实技术在古建筑保护中的一次有益尝试，而且，是高动态光照渲染技术（HDR）下360全景拍摄图像与数字后背超高分辨率图像的完美结合。     

全景技术分析与研究

全景技术是一种基于图像绘制技术生成真实感图形的虚拟现实技术，是全球范围内迅速发展并逐步流行的一种视觉新技术。本文分析了全景技术和传统图像技术的区别，研究了全景制作技术和全景展示方式，通过具体实例研究了全景技术的应用。全景技术在图形化电子商务领域将发挥越来越重要的作用。     

基于形状特征的硅藻显微图像自动识别

硅藻是一类广泛分布于各类生境的单细胞生物,在许多领域具有广泛的应用,如水质监测、环境调查、石油勘探等,而这些应用都离不开对硅藻的种类鉴定.根据硅藻显微图像的形状特点,提出了对其进行预处理、分割、形状特征提取和分类的自动识别方法.采用了基于累积直方图的双轮廓叠加法的图像分割方法,可以有效抑制光照强度不一致、不平衡的影响,并充分利用显微镜下硅藻图像的轮廓特点,获得较好分割效果.同时对硅藻图像提取几何描述全局特征及形状签名特征,最后采用了基于误差反向传播算法的多层前馈网络(BP网络)进行分类.实验表明,该方法对11种浮游硅藻(包括12类轮廓)的自动识别率达到96.6%.     

基于钻孔摄像技术的珊瑚礁完整性评价分析

在西沙琛航岛地质调查中,应用数字钻孔摄像技术,通过引入RMDI法开展对珊瑚礁完整性的分析研究,结合岩体分级标准,构建珊瑚礁完整性指数与珊瑚礁完整程度的对应关系,实现针对珊瑚礁完整性的工程评价。通过对CK1孔和CK2孔的摄像勘察和统计分析,按照基于RMDI法的珊瑚礁完整程度分级标准,对两孔进行珊瑚礁完整性评价,与实体岩芯保持一致,并估算出两孔之间珊瑚礁的岩体完整程度。研究结果表明:在珊瑚礁完整性评价中,按珊瑚礁完整性指数构建的分级标准是可行的;按RMDI法建立的珊瑚礁完整程度是准确的;针对珊瑚礁的钻孔摄像勘察和统计分析具有重要意义。     

虚拟校园全景漫游系统的实现

基于图像绘制（IBR）技术来建立具有真实感的虚拟环境是近年虚拟现实技术研究的热点,其中基于子图像的全景图像拼接技术研究、全景图像的网上浏览和漫游是生成全景漫游系统的关键因素.本文以普通数码照相机拍摄的序列图像为基础,通过柱形全景拼合算法保证全景图的自然、逼真,并给出了全景图浏览器端的实现,该方法成功用于石河子大学虚拟校园的构建.     

基于J2EE平台和B/S结构的地矿工程三维可视化仿真技术

为了发展三维可视化技术,推进其在地矿工程系统中的应用,建立基于Web的"数字矿山"系统,设计了一种基于J2EE平台和B/S结构的矿山三维可视化仿真系统框架.采用JOGL技术,建立了基于B/S结构模式的矿山三维可视化仿真系统原型,形成了构建矿山复合场的一体化数字模型及"数字矿山"系统的关键技术.以某地下铁矿为实例,运用该矿的钻孔、矿体和井巷工程数据验证了所采用的三维可视化仿真方法和技术的可行性,展示了基于J2EE平台和B/S结构的矿山三维可视化仿真系统的发展与应用前景.     

水下高压焊接中摄像系统的离焦现象及校正

从折射率的角度出发,分析了水下高压焊接过程中摄像系统的焦面偏移(离焦)现象,以及温度和环境压力对折射率的影响规律;同时,结合实际的高压焊接实验设计了自动调焦系统,采用离散余弦变换方法构造频谱评价函数作为图像评判依据,以改进的爬山搜索算法作为自动调焦算法,并通过实验加以验证.结果表明,所设计的水下高压焊接摄像自动调焦系统能够解决高压焊接摄像的离焦问题,并获得较为清晰的高压焊接电弧图像.     

基于模式识别技术岩体裂隙图像的智能解译方法研究

结构面是岩体的重要组成部分,是控制在工程荷载作用下岩体力学作用方式及其力学响应的主要因素之一.裂隙是岩体中最常见的一类结构面,而且具有数量大、分布广和随机性强等特点,因此对裂隙的调查、测量和统计是划分岩体类别、评价岩体质量和提取岩体物理力学参数的基础.但是,传统的裂隙调查尚处于低效的手工操作阶段.为了提高工作效率,节约工程费用,寻求一种高效、简便、实用的现场测量方法是非常必要的, 而数字摄影和数字图像处理为实现这一目标提供了强有力的技术支持.为此,利用图像识别方法,对裂隙图像的智能识别进行了研究,并自编了相应的处理程序,获得了初步研究成果.