[發明專利]基于最小二乘法的圖像特征信息提取礦井壁圖像的方法

有效

• 申請號: 202011503251.3
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112634345B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 陳峰;黃懷崧;劉玉龍;劉鶯
• 申請（專利權）人: 福州華虹智能科技股份有限公司
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/70
• 代理公司: 深圳紫晴專利代理事務所(普通合伙) 44646
• 代理人: 陳映輝

本發明一種基于最小二乘法的圖像特征信息提取礦井壁圖像的方法，包括以下步驟：讀取鉆孔圖像；灰度化；二值化；微分；最小二乘法擬合出得到鉆孔擬合圓心圖；添加遮擋圓C1；生成包圍C1和C2的最小圓C3；構造最大圓C4；構造最大內切圓C5；提取C5中C3的補集；得到同心圓矩形展開圖。本發明涉及礦井視頻圖像同心圓開展開區域提取方法技術領域，具體是指一種綜合考慮了鉆孔中軸線中央區域無信息(灰度圖像素值為0)的特征，即使在全景鏡頭偏離鉆孔中軸線的情況下，依然有效提取當前幀圖像的同心圓環矩形可展開區域部分，增加了全景圖拼接的穩定性，提高了全景圖的展開質量的基于最小二乘法的圖像特征信息提取礦井壁圖像的方法。

技術領域

本發明涉及礦井視頻圖像同心圓開展開區域提取方法技術領域，具體是指一種基于最小二乘法的圖像特征信息提取礦井壁圖像的方法。

背景技術

鉆孔視頻成像儀一般適用于礦井鉆孔、灌注樁取芯、地質鉆孔、混凝土鉆孔等各類鉆孔探測應用場景，可形成數字化鉆孔巖芯，永久保存。同時還可以協助地質力學試驗、地質災害的監測、檢測，指導地下儀器設備的安裝埋設，地下管道的檢查探測，隧洞、礦井、巷道開發的超前探測等。鉆孔視頻成像儀以視頻的形式記錄資料，視頻記錄了成像儀相機鏡頭在鉆孔中移動時獲取到的連續圖像信息。后續對于鉆孔的分析則基于該視頻資料。

對于鉆孔視頻成像儀采集的視頻，其中一幀圖像一般如圖2所示。左邊圓圈圈定區域為視頻采集硬件固定的黑色遮擋(用于保護鏡頭的不透光材料)區域，右邊圓圈圈定區域為實際鉆孔的無信息圓形區域。視頻中的每一幀圖像只能展現鉆孔壁的局部信息，無法獲得測量鉆孔壁的整體信息。如果希望得到測量鉆孔壁的整體信息，需要對視頻的每一幀圖像進行處理，才能得到采樣鉆孔壁的全景圖。一般情況下，實地鉆孔可近似為“圓柱體”,那么沿著“圓柱體”的中軸線對圓柱旋轉面展開即可得到鉆孔壁的全景圖。

因此現有的視頻轉換成鉆孔壁全景圖的思想過程一般包括：第一步：對視頻的每一幀圖像提取可用區域，即提取同心圓環圖像；第二步：對該同心圓環圖像進行展開，得到同心圓環圖像的矩形展開圖像；第三步：對所有矩形展開圖像進行拼接，即可得到完整的鉆孔壁全景圖像。

而對于矩形展開圖像的拼接成完整孔壁圖的過程，目前已存在比較成熟的方法，如基于特征點的拼接、基于線匹配、行匹配、塊匹配的拼接等。

而對于同心圓環矩形展開圖像的提取，目前采用的主要方案是通過固定視頻幀圖像的圓心、內圓環和外圓環來提取同心圓環矩形圖像。但是這種方案一般只適合鏡頭與鉆孔壁圓柱體中軸線重合的情況，當鏡頭偏離中軸線時，提取的同心圓區域很可能會導致接下來的拼接工作無法進行，甚至失敗。一般情況下，全景相機在鉆孔中移動時，無法完全保持沿著中軸線移動，更多情況下是偏離中軸線移動的，這也就意味著鉆孔圓心和視頻固定遮擋區域無法重合，直接導致全景圖的拼接質量降低。為了提高拼接質量，需要提取鉆孔無信息圓形區域和固定遮擋黑色區域的共同部分。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種綜合考慮了鉆孔中軸線中央區域無信息(灰度圖像素值為0)的特征，即使在全景鏡頭偏離鉆孔中軸線的情況下，依然有效提取當前幀圖像的同心圓環矩形可展開區域部分，增加了全景圖拼接的穩定性，提高了全景圖的展開質量的基于最小二乘法的圖像特征信息提取礦井壁圖像的方法。

本發明采取的技術方案如下：本發明一種基于最小二乘法的圖像特征信息提取礦井壁圖像的方法，包括以下步驟：

S1：通過視頻采集硬件采集礦井鉆孔內的視頻，讀取視頻中的任意一幀鏡頭與鉆孔圓心偏離的圖像，得到三通道彩色圖像，所述三通道彩色圖像為視頻采集硬件的鏡頭與鉆孔圓心偏離的狀態，所述三通道彩色圖像內包含有固定遮擋區域，所述固定遮擋區域為視頻采集硬件固定的用于保護鏡頭的不透光材料區域，所述三通道彩色圖像中鉆孔圓心與固定遮擋區域的圓心不重合；