本實用新型屬于工程物探勘察、檢測領域，本實用新型光源系統(tǒng)涉及到光的折射、散射成像原理、自動化控制、光源的調(diào)控技術、光源與照片匹配原理技術、光的均勻處理技術。

背景技術：

在此描述的洞室包括：水電勘察中的勘探平洞、水電站中的引水隧洞、放空洞、導流洞、施工支洞、溢洪洞等、水電樞紐的引水隧洞、公路和鐵路隧洞等進行工程勘察和檢測的隧洞統(tǒng)稱為洞室。常規(guī)洞室的勘查工作是通過人工編錄的方式記錄洞室表面地質(zhì)信息；洞室的檢測工作主要是通過檢測混泥土質(zhì)量、厚度及洞頂回填脫空情況，檢測工作內(nèi)容主要包括混泥土裂縫（裂縫長度、寬度、發(fā)育的方向等參數(shù)）、混泥土表面脫落、脫空高度、強度、厚度及圍巖體變形等。

隨著計算機和圖像處理技術的發(fā)展，利用現(xiàn)場拍攝的照片通過建模來完成現(xiàn)場勘察可更直觀的展示勘察部位巖石產(chǎn)狀、裂隙、卸荷等的三維空間位置及顏色信息，此方法可以達到精確測量和還原現(xiàn)場真實紋理信息，此技術稱為實景建模技術。

隨著地表實景建模的技術應用廣泛，如無人機實景建模、文物實景建模、邊坡勘察實景建模等，這些工作都是在自然光下完成的實景建模；在攝影棚內(nèi)進行的3D攝影也是該類技術的延拓，采用實景建模技術建立的三維模型的色彩及形狀與真實情況基本相同。地表實景三維建模技術應用越來越廣泛，如在邊坡勘察中，利用此方法建立的三維模型可進行邊坡穩(wěn)定性評價及邊坡測繪工作；在洞室內(nèi)也可利用此技術進行勘探和檢測工作。由于洞室內(nèi)無自然光、洞型不一、洞壁凹凸較大，洞徑大小不一，因此，在洞室內(nèi)開展實景建模難度相對較高，首先洞內(nèi)需解決光源問題，要保證成像精度和色彩真實性，數(shù)據(jù)采集對光源有更高的要求。以下情況將影響洞室內(nèi)實景建模的效果：

勘探洞或引水洞室內(nèi)無光源，一是人工添加的光源色溫與自然光不一致（人工的照明燈都是冷色燈，色溫在6500k左右，自然光色溫為5500k左右，不同色溫下拍攝的照片顏色與自然光下拍攝的照片顏色有差別），二是存在光源亮度不均勻；

洞室因各種因素影響，造成開挖不平整，洞形變化大、洞壁凹凸，攝影拍照時，將造成局部洞段拍攝的照片存在陰陽面；

洞室內(nèi)存在溫差變化，光源在溫差較大的情況下容易炸裂。

在復雜的洞室條件下，通過攝影測量建立三維模型，首先必須解決光源問題。有了好的光源，才能拍攝出好的圖像。因此，需充分設計好光源與相機及拍攝洞壁的位置關系、光源的亮度及色溫、光源在洞室內(nèi)的使用壽命等問題。目前，針對在洞室內(nèi)利用光源拍照建立實景模型的技術還不夠成熟，特別是針對洞型變化大、洞壁不規(guī)則源的勘探平洞，對光源的要求更高。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要實現(xiàn)以下目的：（1）設計專門針對在洞室內(nèi)進行三維實景建模的光源系統(tǒng)；（2）針對洞室內(nèi)環(huán)境差異，可調(diào)試光源系統(tǒng)的各個參數(shù)，使洞室內(nèi)拍攝的照片基本達到自然光下狀態(tài)，滿足三為建模要求；（3）提高洞室內(nèi)光源的使用壽命；（4）提高光源的穩(wěn)定性，保證不同時段拍攝的照片色差一致，整個洞室建立的模型與實際洞壁體顏色一致；（5）確保整個光源系統(tǒng)輕便、耗電少、容易操作。

本實用新型通過如下技術方案實現(xiàn)以上目的：

首先，本實用新型基于這樣的設計方法：主要是在相機兩邊對稱安裝相同的光源，并在相機邊上安裝光源亮度檢測筆及光源亮度自動調(diào)節(jié)開關；利用小燈珠并聯(lián)作為光源，并在小燈珠后部安裝散熱裝置；將供電系統(tǒng)設計為兩部分，一部分提供光源，另一部分為整個自動化攝影測量系統(tǒng)提供電源。

因此，本實用新型的洞室三維實景建模數(shù)據(jù)采集光源系統(tǒng)是這樣的：該系統(tǒng)包括由車輪運載行駛的測量裝置控制箱及電源，測量裝置控制箱及電源通過電機旋轉(zhuǎn)軸連接相機架，相機架上設有數(shù)碼相機和光強測試筆；在相機架的前后兩端各設有一個光源架，光源架一上設有光源小燈珠一，光源架二上設有光源小燈珠二。

進一步的，光源小燈珠一與光源小燈珠二在相機架的兩端的光源架上呈圓周均布設置。光源小燈珠一和光源小燈珠二的額定電壓為12v、色溫為5500k。并且，光源小燈珠一和光源小燈珠二的后部均安裝有散熱裝置，光源小燈珠一和光源小燈珠二均設有密封燈罩。

更進一步的，光源架一和光源架二各自是用兩塊鋁合金板制成，在每塊鋁合金板上均勻鉆孔并且在兩塊板之間設有空心玻璃圓柱體，并用固體膠把光源小燈珠一和光源小燈珠二固定在該玻璃柱體表面。光源架一和光源架二之間為相機架，在相機架中部鉆設有一小孔，并用螺絲穿過該小孔與數(shù)碼相機的相機底座連接。光強測試筆安裝在數(shù)碼相機的相機鏡頭的正上方，光強測試筆與相機架通過螺栓連接。光源架一和光源架二以及其上設置的空心玻璃圓柱體與相機架通過螺栓連接在同一個軸承上，該軸承與電機旋轉(zhuǎn)軸連接在測量裝置控制箱及電源的電機上，數(shù)碼相機的快門線與光源小燈珠一和光源小燈珠二的光源線連接到測量裝置控制箱及電源中的控制箱的電路中。

本實用新型的這種洞室三維數(shù)字化成像光源系統(tǒng)，可達到以下效果：

（1）整個光源系統(tǒng)為洞室三維數(shù)字化成像提供了一個穩(wěn)定、輕便、同步的光源裝置，方便采集洞室內(nèi)不同洞壁位置高質(zhì)量照片。

（2）利用雙邊式發(fā)光系統(tǒng)、在光源表面安裝保護罩，實現(xiàn)亮度可調(diào)裝置，確保數(shù)碼相機在洞室內(nèi)拍攝照片亮度均勻一致，為建立真三維模型提供了可靠保證。

（3）光源兩側(cè)的光強檢測筆的合理設計，為調(diào)整洞室光強度，保證亮度一致提供了重要參考依據(jù)，減少了人為因素對光強的判斷。

（4）為了確保工作安全，整個供電系統(tǒng)選用額定電壓為12v，可選擇不同功率的小燈珠，為大小的不同洞室提供了近自然光的亮度。

（5）安裝散熱裝置，保證了連續(xù)8小時工作小燈珠不會出現(xiàn)故障，有利于提高洞室內(nèi)三維數(shù)字化成像質(zhì)量。

附圖說明

圖1是洞室三維實景建模裝置光源系統(tǒng)正視圖；

圖2是洞室三維實景建模裝置光源系統(tǒng)俯視圖。

附圖標記說明： 1-光源架一，2-光源小燈珠一，3-數(shù)碼相機，4-光強測試筆，5-相機架，6-光源架二，7-光源小燈珠二，8-電機旋轉(zhuǎn)軸，9-車輪，10-測試裝置控制箱及電源。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。

實施例1

如圖1和圖2所示，圖1是洞室三維實景建模裝置光源系統(tǒng)正視圖，圖2是洞室三維實景建模裝置光源系統(tǒng)俯視圖。從圖中可以看到，本實用新型的洞室三維實景建模裝置光源系統(tǒng)主體部位包括光源架一1和光源架二6、光強測試筆4和光源小燈珠一2和光源小燈珠二7，光源架一1和光源架二6都是利用兩塊直徑為15cm、厚度為3mm的鋁合金板制成，在每塊鋁合金板上均勻鉆5個0.5cm的孔。兩塊板之間為直徑為12cm、厚為4mm、長為5cm的空心玻璃圓柱體。在玻璃圓柱體的外表面鋪設兩排光源小燈珠，并用固體膠把光源小燈珠一2和光源小燈珠二7分別固定在玻璃柱體表面。

光源架一1和光源架二6之間為相機架5，數(shù)碼相機3安放在相機架5中間、在相機架5中部鉆一小孔，螺絲穿過相機架5小孔與數(shù)碼相機3底座連接。在相機鏡頭的正上方安放光強測試筆4，光強測試筆4與相機架5通過螺栓連接。光源架一1和光源架二6、玻璃柱體、相機架5通過螺栓連接在同一個軸承上。軸承與電機旋轉(zhuǎn)軸8連接測試裝置控制箱及電源10的電機上，數(shù)碼相機3的快門線與小燈珠的光源線連接到測試裝置控制箱及電源10中的控制箱的電路中。在測試裝置控制箱及電源10的底部安置車輪9，通過車輪9讓整個裝置在軌道上移動。

光源架有兩個，在數(shù)碼相機3的兩邊圓周均勻分布，光強測試筆4需在拍照之前和之后都檢測洞壁光強強度，保證每次拍攝光強度基本一致；電機旋轉(zhuǎn)軸8是控制相機架5和光源架旋轉(zhuǎn)的軸承，測試裝置控制箱控制了拍攝速度、旋轉(zhuǎn)、移動距離等。

為了保證三維實景建模采集的照片能夠建立與實際顏色一致的模型，光源的具體設計應滿足如下技術要求：

（1）光源利用12v額定電壓、5500k色溫的小燈珠并聯(lián)，在小燈珠后部安裝高效散熱裝置，防止拍攝時間過長高溫燒壞燈珠。洞室溫差大，光源系統(tǒng)必須配置密封燈罩，防止水汽進入在燈罩上形成霧，影響光源系統(tǒng)的照亮及小燈珠壽命。

（2）為了保證相機視窗內(nèi)拍攝范圍光線均勻，滿足洞壁凹凸、洞徑變化、巖石顏色反光程度不同條件下實景建模，不僅需在數(shù)碼相機3兩邊安裝相同的光源，而且需在數(shù)碼相機3邊上安裝光源亮度檢測筆即光強測試筆4及光源亮度自動調(diào)節(jié)開關，確保每次攝影之前檢測到的洞壁亮度保持一致。

（3）供電系統(tǒng)有二部分組成，一是提供足夠光源的供電電源；二是為整個自動化攝影測量系統(tǒng)（包括電機、控制系統(tǒng)）提供電源，確保8小時連續(xù)工作期間電壓和電流穩(wěn)定。

（4）為了滿足洞徑大小不同攝影測量建模的要求，選定供電系統(tǒng)工作電壓為12v，可隨時拆卸、更換，嚴格控制重量，方便野外工作。

本實用新型是這樣實施的：本實用新型的光源系統(tǒng)通過測試裝置控制箱及電源10中的電源連接供電，并通過測試裝置控制箱及電源10中的測量裝置控制箱來控制光源的開、關與亮度。接好電源之后，通過測試裝置控制箱及電源10中的控制箱按鈕打開光源，調(diào)整合適的光強，設置好拍照參數(shù)，然后通過數(shù)碼相機3拍攝一張照片，觀察照片的拍攝效果，是否滿足光強要求。若光強不滿足拍照要求，則調(diào)整光強至滿足要求，利用光強測試筆4測試光強，并記錄好光強值，然后開始整個洞室的實景建模數(shù)據(jù)采集工作，工作一段時間之后，再用光強測試筆4測試光強是否有變化，若有變化則通過測試裝置控制箱及電源10中的光強調(diào)整按鈕調(diào)整光強與之前記錄的光強值一致，然后繼續(xù)拍照，直至完成整個洞室的照片采集。

當然，以上只是本實用新型的具體應用范例，本實用新型還有其他的實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型所要求的保護范圍之內(nèi)。