[发明专利]核安全壳表面影像拼接方法及系统

说明书

本发明提出一种核安全壳表面影像拼接方法及系统，包括影像采集，通过装有两台相机的采集平台沿核安全壳外壁逐航带进行，一条航带每行有两张影像；影像匹配和缩放，对具有重叠度区域的影像进行匹配，每一个航带的影像在匹配后，对匹配后的影像按照比例进行长度和宽度上的缩放；影像裁剪并进行拼接，包括逐航带进行裁剪，根据裁剪结果，拼接生成安全壳筒壁的全景展开图。本发明技术方案适用于影像数量较多、重叠度较低、对精度要求不高的贫纹理影像拼接，拼接方法简单快速，特别适用于核安全壳表面影像拼接实现。

技术领域

本发明属于数字图像处理领域，尤其涉及基于位置约束的核安全壳表面影像快速拼接及系统。

背景技术

核电站反应堆安全壳是防止核裂变产生的放射性物质外溢的最后一道安全屏障。核电站反应堆安全壳在建造完工、首次商业运行以及以后每隔十年都要进行整体打压试验，以检查安全壳壁的安全性能，保障生产安全。对核安全壳外观检查的常规方法是搭建脚手架或者吊篮进行人工测量和标记，然而这种方式工作难度大，安全性差，费时费力。随着数字近景摄影测量技术的发展，基于数字影像技术的检测方式逐渐代替了传统的人工测量，即对安全壳壁进行影像拍摄，然后在拍摄的影像中检测缺陷。因此，对核安全壳表面进行影像采集是利用近景摄影测量技术检测核安全壳外观缺陷的重要前提。

安全壳是由钢筋混凝土筏基、预应力钢筋混凝土筒身（一般为圆柱）、穹顶、闸门以及钢衬里等部分组成。高度从-0.17米到+45.51米为标准筒身，筒身的外径为38.8米，内径为37米，外圆周上竖向均匀分布着四个扶壁柱，用于锚固预应力水平钢束的承压板分布于四个扶壁柱的两侧。从筒身+45.51米往上为穹顶，穹顶最高点标高为+57.20米，其预应力钢筋混凝土壳体厚度为0.8米。安全壳筒身绝大多数圆柱形，（如大亚湾、岭澳、台山、阳江核电站等）但也有极少数是其他形状（如重庆核电站）。以典型的广核集团实际使用规格为例，安全壳是一个直径约35m，高度约50m的混凝土圆柱体结构，架设在穹顶导轨上的移动平台带动采集平台在核壳表面运动，如图1所示。要想所拍摄的影像覆盖整个核壳表面，则需要按照一定间隔逐行逐列进行拍摄，并保证相邻影像间具有一定的重叠度。然而重叠的影像在后期全景浏览时视觉效果不良，所以根据工程项目的需要，需对拍摄的影像进行整体拼接，展示核壳壁的全部信息，以便从中显示和定位缺陷信息。与传统拼接技术相比，核安全表面影像拼接的难点主要在于：

（1）针对贫纹理影像的拼接，特征点少，较难匹配。安全壳表面是混凝土结构，除少数地方有油漆笔标记、水泥块、伸缩缝等较为显著的特征，绝大部分区域纹理特征不明显，这给影像的匹配带来了难度。

（2）针对低重叠度影像的拼接。传统航空摄影测量航向重叠最少为60%，旁向重叠30%，随着数码相机以及小飞机的发展，事实上得到的航向和旁向重叠远远不止这些，有些影像的重叠甚至达到了航向90%，旁向60%了。本发明所采用影像重叠度没有这么大，航向与旁向大于20%即可。

（3）影像数量多，尺寸大，要求拼接速度快。安全壳表面积有9000多平米，除去钢梯、管道等障碍区域，露在外面的有55%的区域可进行影像采集。采集整个筒壁表面需4000多张影像，每张影像3600万像素，待拼接影像的数量多，分辨率高，拼接速度会受到较大的制约。

发明内容

本发明在核安全壳高分率影像采集系统的基础上，针对所采集的具有一定重叠度的影像，根据采集时固定的相机姿态、摄影距离、航带间距等，提出一种基于位置约束的安全壳表面影像快递拼接方法，生成安全壳筒壁的全景展开图，并应用于影像的浏览、查询和缺陷定位。

本发明的技术方案提供一种核安全壳表面影像拼接方法，包括以下步骤，

步骤1，影像采集，包括通过装有两台相机的采集平台沿核安全壳外壁逐航带进行，一条航带每行有两张影像；

步骤2，影像匹配和缩放，包括对航带内具有重叠度区域的影像进行匹配，航带间不进行匹配，直接裁剪，每一个航带的影像在匹配后，对匹配后的影像按照比例进行长度和宽度上的缩放；