[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

说明书

本发明公开了一种双相机钻孔孔壁全景成像探头、系统及全景图像生成方法，包括上位机、计深度装置和钻孔成像探头；钻孔成像探头包括探管、第一相机、第二相机和透明防护罩，探管包括整体为内中空的第一圆柱舱体和第二圆柱舱体，第一舱体和第二舱体连接处设有隔断，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，第一相机和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，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能覆盖360度的全周钻孔孔壁。本发明公开的成像探头结构能有效地降低成像探头上透明防护罩所受外界挤压力，使得钻孔成像系统能胜任于使用钻机等强外力推进钻孔的工作方式。

技术领域

本发明属于工程勘探技术领域，涉及一种双相机钻孔孔壁全景成像系统及其全景图像生成方法。

背景技术

目前，各种带摄像功能的测井成像探头被应用于工程勘探领域。一般成像探头包括相机、透明防护罩、LED灯、控制电路等。相机一般置于探头内部，透过透明防护罩来采集图像。透明防护罩用于保护相机，同时对探头内部进行防水保护。LED灯对钻孔内部进行补光，使相机能采集到亮度适宜的图像。

在打水平钻孔实施工程勘探时，钻孔经常会遇到含水岩层，当钻孔内的水流较急时，成像探头受水压作用难以往内推进甚至探头会被透水冲出孔洞，无法完成窥视探孔的勘探任务。如果将探头安装于钻机钻杆上或使用其他机械推进装置则能将成像探头逐步推进孔内。然而，钻机推力很大且不易调节大小，且探头前端容易卡在钻孔内突出的岩壁或小碎石上。传统成像探头一般是在探头前端安装透明玻璃圆片或安装圆筒状透明防护罩，它们的透明防护罩在后端钻机推力和前端阻力的挤压作用下非常容易被压裂或压爆，钻孔中的水将进入探头内部造成探头内相机和电路损坏。实际上，即使不使用钻机推进，在水平或竖直钻孔内使用人工推杆推进也经常会出现类似将透明防护罩撞裂的情况。

发明内容

本发明的目的是针对上述水平钻孔窥视探孔遇到的问题，设计出一种成像探头及相应的钻孔孔壁全景成像系统，使之能在孔内水流湍急、钻渣冲击探头等不良钻孔环境中安全使用，尽量避免发生探头透明防护罩破裂而进水的情况。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种双相机钻孔孔壁全景成像探头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，所述第一舱体和所述第二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。

进一步，两个异侧视窗缺口所对应圆周扇形角均之和大于或等于360度，所述透明防护罩布置在所述探管两个视窗缺口上方将探管内部进行密封。

进一步，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。

本发明还提供一种双相机钻孔孔壁全景成像系统，包括上述钻孔成像探头，还包括上位机和计深度装置。

进一步，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。

进一步，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。

本发明还提供一种双相机钻孔孔壁全景成像系统的全景图像生成方法，于，包括如下步骤：