差等部位進(jìn)行測量和記錄，從 而對鉆孔各個(gè)部位的孔壁全景圖片輔以正確的空間坐標(biāo)信息，有利于提高圖片拼接質(zhì)量和 數(shù)據(jù)的可靠度；并獲得全部勘探點(diǎn)詳細(xì)的三維位置坐標(biāo)和準(zhǔn)確的探頭運(yùn)動軌跡圖，幫助工 作人員確定圖像興趣點(diǎn)的詳細(xì)位置，為分析鉆孔內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦藏分布提供詳細(xì)依 據(jù)。
【附圖說明】
[0058] 圖1是鉆孔二維描述不意圖；
[0059] 圖2是采集的環(huán)帶圖像示意圖；
[0060] 圖3是展開后的矩形圖像；
[0061] 圖4是線性插值算法不意圖；
[0062] 圖5是鉆孔軌跡曲線模型；
[0063] 圖6是本發(fā)明的流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0064] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0065] 本發(fā)明的主要是將應(yīng)用于定向井鉆進(jìn)過程中的鉆孔軌跡測量技術(shù)應(yīng)用到鉆孔成 像儀對鉆孔孔壁進(jìn)行全景遙視成像的過程中，使二者可以同時(shí)進(jìn)行，即將全景成像技術(shù)與 鉆孔軌跡測量技術(shù)結(jié)合到同一方法中。本發(fā)明可以把兩個(gè)過程中的涉及到的坐標(biāo)運(yùn)算的中 間值以及結(jié)果進(jìn)行比對，保證獲取的坐標(biāo)信息的準(zhǔn)確性以及得到的全景圖像和鉆孔軌跡的 可靠性，相對于市面上單一功能的設(shè)備有較高的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
[0066] -種全景遙視成像和鉆孔軌跡測量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟：
[0067] 步驟1，對探頭采集到圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)的透視矯正計(jì)算，實(shí)時(shí)生成全景圖像；
[0068] 步驟2,將經(jīng)過步驟1處理的全景圖像進(jìn)行展開；
[0069] 步驟2. 1，將具有景深的原始環(huán)帶轉(zhuǎn)變成為無景深的環(huán)帶；
[0070] 步驟2. 2,將無景深環(huán)帶展開成矩形的360°全景圖像；
[0071] 對獲取的每幀圖片實(shí)時(shí)施加該環(huán)形展開算法，即可實(shí)現(xiàn)從原始圖像到360°環(huán)帶 圖像的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)了全景展開圖的單條圖片的生成，其中圖1表示探頭在鉆井中視角的三 維表述，α表示攝像頭對井壁攝像的視角，β表示攝像頭攝像邊界與鉆井軸線的夾角，圖2 表示攝像頭采集到的未經(jīng)處理的環(huán)帶圖像。
[0072]同時(shí)，在參數(shù)固定的情況下，圖像中每個(gè)原始像素點(diǎn)與環(huán)帶上對應(yīng)像素點(diǎn)的關(guān)系 是確定的，因此僅需對相同參數(shù)計(jì)算一次變換矩陣就可以對所有原始像素點(diǎn)施加相同的變 換，即將圖2中的環(huán)帶從某一位置切開，并將環(huán)帶中每個(gè)梯形變換成圖3所示。
[0073] 步驟3,對通過步驟2獲得的連續(xù)兩幀圖像進(jìn)行拼接處理；所述的步驟2包括步驟 如下步驟：
[0074] 步驟3. 1，采用SURF算子，提取連續(xù)兩幀圖像各自的灰度特征；
[0075] 步驟3. 2,采用特征關(guān)系建立算法和錯(cuò)誤關(guān)系去除算法，確定兩張全景圖片的對應(yīng) 關(guān)系；
[0076] 步驟3. 3,通過對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算變換矩陣S;
[0077]
[0078] 其中，nn、bn、tn是圖像中心點(diǎn)處切線向量t，主法線向量n，副法線向量b在N軸即 南北方向上的投影；
[0079]I、％是圖像中心點(diǎn)處切線向量t，主法線向量n，副法線向量b在E軸即東西 方向上的投影；
[0080] nh、bh、th是圖像中心點(diǎn)處切線向量t，主法線向量n，副法線向量b在Η軸即垂深 方向上的投影；
[0081] 步驟4,對拼接成的鉆孔平面展開圖進(jìn)行圖像修正；
[0082] 變換后的圖像中有大量原始圖像的像素點(diǎn)重疊，也有大量像素點(diǎn)缺失顏色信息。 如圖4,可以利用線性插值算法，根據(jù)待定像素點(diǎn)周圍的全部顏色信息，采用計(jì)算線性插值 的手段調(diào)整該像素點(diǎn)的顏色，獲得平滑、無空缺的圖像。
[0083] 步驟5,在步驟1進(jìn)行的同時(shí)，從傳感器獲得深度信息和方位信息；
[0084] 步驟6,利用步驟5得到的深度信息和方位信息建立鉆孔軌跡上某測點(diǎn)鄰近的曲 線結(jié)構(gòu)模型：
[0085] 將井深作為自變量，將方位坐標(biāo)作為隨井深變化的因變量建立鉆孔軌跡上某測點(diǎn) 鄰近的曲線結(jié)構(gòu)模型，其向量形式為：
[0086] r(D) =Ni+Ej+Hk(1)
[0087] 式中，D為井深；N為北坐標(biāo)；E為東坐標(biāo)；Η為垂深；i為N軸上的單位坐標(biāo)向量；J 為E軸上的單位坐標(biāo)向量；k為Η軸上的單位坐標(biāo)向量；
[0088] 為了進(jìn)行更通用的數(shù)學(xué)描述，假設(shè)鉆孔軌跡是一條連續(xù)光滑的空間曲線，可以應(yīng) 用三次樣條插值函數(shù)計(jì)算出各測點(diǎn)處的井斜變化率及其倒數(shù)、方位變化率及其導(dǎo)數(shù)，進(jìn)而 計(jì)算出各測點(diǎn)處鉆孔曲率Κ和鉆孔撓率τ;
[0089] 在鉆孔軌跡r=r(D)上取一點(diǎn)Ρ，記為r(Dp)，在其附近再取一點(diǎn)Q，記為 r(Dp+ΔD)，如圖5所示，對鉆孔軌跡函數(shù)在P點(diǎn)進(jìn)行泰勒展開，變換后得到下列表達(dá)：
[0090]
[0091] 其中，Λr為Q點(diǎn)相對于P點(diǎn)的鉆孔軌跡增量，ΔD為井深的增量，kp為P點(diǎn)處鉆 孔曲率，τp為P點(diǎn)處鉆孔燒率；tp、np、bp分別是P點(diǎn)處切線向量、主法線向量、副法線向量。
[0092] 分別沿P點(diǎn)處切線向量tp，主法線向量np，副法線向量bp方向建立新三維坐標(biāo)系 U-η-ζ)，Ρ為坐標(biāo)原點(diǎn)，則根據(jù)式（2)所指向鄰近點(diǎn)Q在P- (ξ，η，ζ)坐標(biāo)系下的 坐標(biāo)可表示為
[0093]
[0094] 其中ξpnQ、ζQ是Q點(diǎn)在坐標(biāo)系（ξ，η，ζ)下的坐標(biāo)；
[0095] 步驟7,對步驟6建立的鉆孔軌跡上測點(diǎn)Ρ鄰近的曲線結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行矢量分析，計(jì) 算鉆孔軌跡上測點(diǎn)Ρ附近的另一測點(diǎn)Q對測點(diǎn)Ρ的坐標(biāo)增量，從而獲取另一測點(diǎn)Q的坐標(biāo) 信息。
[0096] 在鉆孔軌跡計(jì)算時(shí)，需要得到在整體坐標(biāo)系(HCH下的坐標(biāo)增量，其中，0為坐標(biāo) 原點(diǎn)，Ν為北坐標(biāo)，Ε為東坐標(biāo)，Η為垂深，可對式（3)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將構(gòu)造坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成矩陣 Τ；
[0097]
[0098] 其中nN、bN、、是Ρ點(diǎn)處切線向量tρ，主法線向量ηρ，副法線向量bp在Ν軸即南北 方向上的投影；
[0099] nE、bE、心是P點(diǎn)處切線向量tp，主法線向量np，副法線向量bp在E軸即東西方向上 的投影；
[0100] nH、bH、tH是P點(diǎn)處切線向量tp，主法線向量np，副法線向量bp在Η軸即垂深方向上 的投影；
[0101] 整體坐標(biāo)系0-ΝΕΗ下的坐標(biāo)增量
[0102] [ΔΝΔΕΔΗ]Τ=Τ· [ξηζ] τ. (5)
[0103] 其中ΛΝ、ΔΕ、ΔΗ是測點(diǎn)Q相對于測點(diǎn)P的在N軸即南北方向上、E軸即東西方 向上、Η軸即垂深方向上的增量，同步驟8. 2的鉆孔軌跡上兩點(diǎn)間的相對北坐標(biāo)標(biāo)度增量 Aη2、鉆孔軌跡上兩點(diǎn)間的相對東坐標(biāo)標(biāo)度增量△e2、鉆孔軌跡上兩點(diǎn)間的相對垂深增量 Δh2。[ξηζ]是分別沿Ρ點(diǎn)處切線向量tp，主法線向量ηρ，副法線向量bp方向建立新 三維坐標(biāo)系，詳細(xì)過程見步驟6。
[0104] 重復(fù)步驟6和步驟7即可獲得全部測點(diǎn)在南北（N)、東西（E)、垂深（H)三個(gè)方向 上的坐標(biāo)信息，即建立了鉆孔三維軌跡函數(shù)模型。
[0105] 步驟8,計(jì)算全景圖片數(shù)據(jù)與軌跡數(shù)據(jù)的變換誤差矩陣M。
[0106] 步驟8. 1，基于步驟3獲得的變換矩陣S，可導(dǎo)出特征矩陣Z=叫niej;記兩幀 圖像中心位置深度差為A匕，由該兩幀圖像的特征矩陣Z的線性差值可得兩幀圖像的相差 矩陣Δζ= [Ah!Δη!AeJ。
[0107] 以上為全景成像過程中涉及的參數(shù)，其中，、為圖像中心的垂深，ni為圖像中心的 北坐標(biāo)標(biāo)度，ei為圖像中心的東坐標(biāo)標(biāo)度，Ah為兩幀圖像中心的相對垂深增量，Δηi為兩 幀圖像中心的相對北坐標(biāo)標(biāo)度增量，△ei為兩幀圖像中心的相對東坐標(biāo)標(biāo)度增量。
[0108] 步驟8. 2,記由步驟7獲得的坐標(biāo)增量矩陣為ΔΓ=[ΔΗ ΔΝ AE]=[Ah2 Δη2 Ae2]〇
[0109] 以上是鉆孔軌跡函數(shù)模型分析涉及的參數(shù)，其中△h2為鉆孔軌跡上兩點(diǎn)間的相對 垂深增量，Δη2為鉆孔軌跡上兩點(diǎn)間的相對北坐標(biāo)標(biāo)度增量，Ae2S鉆孔軌跡上兩點(diǎn)間的 相對東坐標(biāo)標(biāo)度增量；
[0110] 步驟8. 3,計(jì)算全景圖片數(shù)據(jù)與軌跡數(shù)據(jù)的變換誤差矩陣Μ;即有
[0111] M=[AhΔηΔθΔΜ]
[0112] 其中Δh，...