[發(fā)明專利]一種基于平行攝影的勘探洞地質(zhì)編錄底圖生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610053028.0
• 申請(qǐng)日: 2016-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN105716583B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李浩;毛羽豐;楊彪;吳銘飛;蘇博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/02
• 分類號(hào): G01C11/02;G01C11/08;G06T5/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及攝影測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于平行攝影的勘探洞地質(zhì)編錄底圖生成方法。

背景技術(shù)

地質(zhì)編錄是在地質(zhì)勘查、勘探中對(duì)各種地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行描繪、量測(cè)和記錄的技術(shù)過(guò)程，它可為研究區(qū)域的地質(zhì)和礦產(chǎn)的分析、評(píng)價(jià)及其工程設(shè)計(jì)、開發(fā)，提供必不可少的資料。傳統(tǒng)的地質(zhì)編錄都是以地質(zhì)素描為主，依靠人工現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，畫出地質(zhì)構(gòu)造線，量測(cè)并標(biāo)注結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀。這種作業(yè)方式工作量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、受施工干擾大，且編錄的幾何精度低、信息反饋慢，同時(shí)編錄成果不易于統(tǒng)計(jì)分析和應(yīng)用共享，已不適應(yīng)于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的發(fā)展和現(xiàn)代工程對(duì)地質(zhì)信息快速響應(yīng)的需要。

攝影地質(zhì)編錄，是近年發(fā)展起來(lái)的地質(zhì)編錄新興技術(shù)，可以較好地解決了對(duì)洞室、隧道、邊坡、基坑等地質(zhì)工程的編錄問(wèn)題。然而，相比于大型隧洞，勘探洞是特殊的一類，其洞徑十分狹窄。現(xiàn)有的攝影地質(zhì)編錄技術(shù)主要適用于大型洞室，若直接用于勘探洞的地質(zhì)編錄，會(huì)因攝像場(chǎng)地覆蓋面積狹小而引起作業(yè)效率驟降，使得該技術(shù)無(wú)法實(shí)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種基于平行攝影的勘探洞地質(zhì)編錄底圖生成方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)勘探洞地質(zhì)信息快速、高效、準(zhǔn)確的采集和分析處理。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種基于平行攝影的勘探洞地質(zhì)編錄底圖生成方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

步驟1、平行攝影得到影像序列：采用基于活動(dòng)控制架的控制方式和攝影主光軸平行于洞軸線的攝影方式，沿勘探洞中軸線每隔一定的距離正對(duì)著活動(dòng)控制架方向拍攝影像序列；

步驟2、影像預(yù)處理：包括影像畸變差校正和影像的單像空間后方交會(huì)計(jì)算，從而獲得已知內(nèi)、外方位元素的構(gòu)像質(zhì)量良好的勘探洞影像數(shù)據(jù)；

步驟3、影像投影糾正：將消除構(gòu)像畸變差影響的勘探洞原始影像投影到物方，形成物方目標(biāo)影像，并按照要求展開為平面，得到勘探洞單張展示影像；其中，所述的物方抽象為目標(biāo)柱面；

步驟4、展示影像生成：將某一段勘探洞內(nèi)各單張展示影像拼接起來(lái)而生成影像地質(zhì)編錄底圖。

在所述步驟1中，所述的基于活動(dòng)控制架的控制方式和攝影主光軸平行于洞軸線的攝影方式是指：

將活動(dòng)控制架設(shè)置在勘探洞軸線上，并使其橫軸與洞軸線垂直；記錄活動(dòng)控制架基點(diǎn)在勘探洞工程坐標(biāo)系中的坐標(biāo)：Y為0、Z是地面至活動(dòng)控制架基點(diǎn)的距離、X根據(jù)樁號(hào)來(lái)確定；由于活動(dòng)控制架主桿、橫向標(biāo)桿及活動(dòng)控制架基點(diǎn)的相對(duì)位置固定，通過(guò)活動(dòng)控制架基點(diǎn)的坐標(biāo)和活動(dòng)控制架六個(gè)控制點(diǎn)與基點(diǎn)間的參數(shù)值，計(jì)算得到每個(gè)控制點(diǎn)在勘探洞工程坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，控制點(diǎn)與基點(diǎn)之間的位置參數(shù)通過(guò)高精度測(cè)量進(jìn)行測(cè)定；作業(yè)員手持?jǐn)?shù)碼相機(jī)，從起點(diǎn)樁號(hào)開始，沿勘探洞中軸線每隔一定距離正對(duì)著活動(dòng)控制架方向拍攝影像，每張影像內(nèi)均包含勘探洞的左右壁和頂板的局部區(qū)域以及正前方活動(dòng)控制架上的六個(gè)控制點(diǎn)；所述的一定的距離并不固定，前提是保證前后相鄰影像的洞壁頂板部分有重疊區(qū)域；一個(gè)活動(dòng)控制架設(shè)置站為覆蓋一段勘探洞的若干張影像所共用；然后，沿勘探洞前進(jìn)并重新設(shè)置活動(dòng)控制架，并重復(fù)上述拍攝步驟；在所述的重復(fù)拍攝中，始終要保證前后相鄰影像的洞壁頂板部分有重疊區(qū)域。

在所述步驟2中：

(2-1)所述的影像畸變校正，是指：采用顧及徑、切向變形的畸變校正模型，對(duì)原始影像進(jìn)行畸變差改正，其模型公式為：

式中，Δx、Δy為像點(diǎn)坐標(biāo)x、y的構(gòu)像畸變差改正值；x₀、y₀為相機(jī)內(nèi)方位元素；r為像點(diǎn)的向徑，即k₁、k₂、k₃、p₁、p₂為畸變差校正系數(shù)；

(2-2)所述的單像空間后方交會(huì)，是指：先利用角錐體法解算外方位線元素的近似值，并據(jù)此估計(jì)出外方位角元素的初始值，然后再利用共線方程解法整體平差，解算出像片外方位元素精確值。

在所述步驟3中，所述的影像投影糾正，是指將消除構(gòu)像畸變差影響的勘探洞原始影像投影到物方，形成物方目標(biāo)影像，并按照要求展開為平面，得到勘探洞單張展示影像；其具體過(guò)程包括：

(3-1)計(jì)算像點(diǎn)的像空間工程輔助坐標(biāo)：

設(shè)勘探洞為矩形洞，洞寬W，洞高H，勘探洞柱面方程表示為下式(2)：

其中，X,Y,Z為勘探洞工程坐標(biāo)；

根據(jù)攝影測(cè)量共線方程，由像平面坐標(biāo)x、y解算出每個(gè)像元對(duì)應(yīng)的像空間輔助坐標(biāo)系坐標(biāo)從而得到像空間工程輔助坐標(biāo)系坐標(biāo)u、v、w：