[发明专利]一种双相机钻孔孔壁全景成像探头、系统及其全景图像生成方法

权利要求书

1.一种双相机钻孔孔壁全景成像探头，其特征在于：所述钻孔成像探头包括探管、第一相机、第二相机和透明防护罩，所述探管包括整体为内中空的第一圆柱舱体和第二圆柱舱体，所述第一圆柱舱体和所述第二圆柱舱体连接处设有隔断，所述第一圆柱舱体和第二圆柱舱体沿轴向不同位置的外壁上设有两个异侧视窗缺口，所述第一相机和所述第二相机分别沿轴向相对安装在第一圆柱舱体和第二圆柱舱体内，所述视窗缺口分别用作两个相机的拍摄窗口，使得这两个相机的拍摄区域合起来能覆盖360度的全周钻孔孔壁；将每个摄像头在各个连续深度位置所采集的视频图像帧先进行拼接以得到其视窗缺口对应侧的钻孔一侧孔壁拼接图像，然后再把得到的这两侧钻孔孔壁拼接图像进行拼接以得到能覆盖钻孔360度孔壁的全景图像。

2.根据权利要求1所述一种双相机钻孔孔壁全景成像探头，其特征在于：两个异侧视窗缺口所对应圆周扇形角之和大于或等于360度。

3.根据权利要求1所述一种双相机钻孔孔壁全景成像探头，其特征在于：所述第一相机和第二相机的成像光轴重合，补光光源安装在探管上用于照射两个相机透过视窗缺口所拍摄的区域以提升环境亮度。

4.一种双相机钻孔孔壁全景成像系统，其特征在于：包括权利要求1-3任一项所述的钻孔成像探头，还包括上位机和计深度装置，所述钻孔成像探头和计深度装置分别与所述上位机通信连接，所述计深度装置记录探头深度值并通过电缆或无线通讯传输给上位机，所述上位机对所述钻孔成像探头所在深度值进行读取，对所述第一相机和所述第二相机拍摄的视频进行读取并对其进行图像自动处理与拼接。

5.根据权利要求4中所述的一种双相机钻孔孔壁全景成像系统，其特征在于：所述第一相机和所述第二相机同步采集钻孔内图像，将每个相机在各个连续深度位置所采集的视频图像帧先进行拼接以得到其视窗缺口对应侧的钻孔一侧孔壁拼接图像，然后再把得到的这两侧钻孔孔壁拼接图像进行拼接以得到能覆盖钻孔360度孔壁的全景图像。

6.一种基于权利要求4所述的双相机钻孔孔壁全景成像系统的全景图像生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.上位机顺序读取所述第一相机和第二相机所拍摄视频的一帧图像；

S2.将每个相机所拍摄的连续帧图像按环带展开，然后将相邻两帧图像进行图像配准并依次纵向连续拼接；

S3.若两个相机采集的钻孔视频读取完毕并按步骤S2分别生成钻孔单侧内壁拼接图I₁和I₂，然后执行步骤4；若视频未读取完毕则返回步骤S1；

S4.利用I₁和I₂中的孔壁纹理信息把这两幅钻孔单侧内壁拼接图拼接成一幅覆盖钻孔360度孔壁的全景图；所述步骤S4包括如下步骤：

S41.在图像I₁一个侧边沿取一个大小为m×m像素的正方形像素块S₁，记录S₁在I₁中对应的起始行h₁；

S42.在图像I₂中紧靠S₁的一侧边沿自上向下以1个像素为步长，依次取与S₁相同大小的像素块序列H₂为图像I₂高度；

S43.对像素块S₁与各个像素块采用图像拼图度量算法分别计算它们之间的相邻匹配度θ_n，然后搜索出最小的该θ_j所对应的像素块为其在I₂中对应的起始行h_j，也即找出了该处所对应的真实钻孔孔壁面与S₁所对应的真实钻孔孔壁面是最接近的，最后以图像I₁的h₁行和图像I₂的h_j行为对齐基准将I₁与I₂进行配准拼接即得到能覆盖钻孔360度孔壁的全景图。

7.根据权利要求6所述的双相机钻孔孔壁全景成像系统的全景图像生成方法，其特征在于，所述步骤S1中，对所述第一相机和第二相机所拍摄视频的一帧图像进行进行畸变校正、对比度校正图像处理操作，以消除图像畸变和光照不均匀的问题。