Δη，Δe是相差矩陣Δζ和坐標(biāo)增量矩陣Δr前三個元素的線性差值， 記ΔΜ= 0. 5Δh+0. 25Δn+0. 25Δe是矩陣Μ的加權(quán)誤差，則ΔΜ為之前連續(xù)a個誤差矩陣 Μ加權(quán)誤差的累加值，a的大小視精度要求而定，一般應(yīng)在60~120之間。
[0113] 步驟9,若步驟8的變換誤差矩陣Μ的特征值大于誤差允許特征值（該值由測量精 度要求而定，一般應(yīng)在103米以內(nèi)），對當(dāng)前點的構(gòu)造坐標(biāo)矩陣Τ進(jìn)行迭代平差，直至特征 值小于其允許特征值；并用平差后的矩陣τ'替換步驟7獲得的矩陣Τ，從而對鉆孔軌跡函 數(shù)模型進(jìn)行修正。
[0114] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0115]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對本 發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán) 利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā) 明的請求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種全景遙視成像和鉆孔軌跡測量的同時實現(xiàn)方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，對探頭采集到圖像進(jìn)行實時的透視矯正計算，實時生成全景圖像； 步驟2,將經(jīng)過步驟1處理的全景圖像進(jìn)行展開； 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； 步驟4,對拼接成的鉆孔平面展開圖進(jìn)行圖像修正； 步驟5,在步驟1進(jìn)行的同時，從傳感器獲得深度信息和方位信息； 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鄰近的曲線結(jié) 構(gòu)模型： 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鄰近 的曲線結(jié)構(gòu)模型，其向量形式為： r(D) = Ni+Ej+Hk (1) 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； 假設(shè)鉆孔軌跡是一條連續(xù)光滑的空間曲線，應(yīng)用三次樣條插值函數(shù)計算出各測點處的 井斜變化率及其倒數(shù)、方位變化率及其導(dǎo)數(shù)，進(jìn)而計算出各測點處鉆孔曲率Κ和鉆孔撓率 τ ; 在鉆孔軌跡r = r (D)上取一點Ρ，記為r (Dp)，在其附近再取一點Q，記為r (Dp+ Δ D)，對 鉆孔軌跡函數(shù)在P點進(jìn)行泰勒展開，變換后得到下列表達(dá)：其中，Ar為Q點相對于P點的鉆孔軌跡增量，AD為井深的增量，kp為P點處鉆孔曲 率，τ p為P點處鉆孔燒率；t p、np、bp分別是P點處切線向量、主法線向量、副法線向量。 分別沿P點處切線向量tp，主法線向量np，副法線向量bp方向建立新三維坐標(biāo)系（|_ n - ζ )，P為坐標(biāo)原點，則根據(jù)式（2)所指向鄰近點Q在P - ( ξ，η，ζ )坐標(biāo)系下的坐標(biāo) 可表示為其中ξ?、nQ、點在坐標(biāo)系U，η，ζ)下的坐標(biāo)； 步驟7,對步驟6建立的鉆孔軌跡上測點Ρ鄰近的曲線結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行矢量分析，計算鉆 孔軌跡上測點Ρ附近的另一測點Q對測點Ρ的坐標(biāo)增量，從而獲取另一測點Q的坐標(biāo)信息； 在鉆孔軌跡計算時，需要得到在整體坐標(biāo)系0-ΝΗ1下的坐標(biāo)增量，其中，0為坐標(biāo)原點， 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 ;其中nN、bN、、是Ρ點處切線向量t ρ，主法線向量ηρ，副法線向量bp在Ν軸即南北方向 上的投影； nE、bE、tE是P點處切線向量t p，主法線向量np，副法線向量bp在E軸即東西方向上的投 影； nH、bH、tH是P點處切線向量t p，主法線向量np，副法線向量bp在Η軸即垂深方向上的投 影； 整體坐標(biāo)系0-ΝΕΗ下的坐標(biāo)增量其中ΔΝ、ΔΕ、Δ Η是測點Q相對于測點Ρ的在Ν軸即南北方向上、Ε軸即東西方向上、 Η軸即垂深方向上的增量，[ξ τι ζ]是分別沿Ρ點處切線向量tp，主法線向量ηρ，副法線 向量bp方向建立新三維坐標(biāo)系； 重復(fù)步驟6和步驟7即可獲得全部測點在南北（N)、東西（E)、垂深（H)三個方向上的 坐標(biāo)信息，即建立了鉆孔三維軌跡函數(shù)模型； 步驟8,計算全景圖片數(shù)據(jù)與軌跡數(shù)據(jù)的變換誤差矩陣Μ ; 步驟9,若步驟8的變換誤差矩陣Μ的特征值大于誤差允許特征值，對當(dāng)前點的構(gòu)造坐 標(biāo)矩陣Τ進(jìn)行迭代平差，直至特征值小于其允許特征值；并用平差后的矩陣Τ'替換步驟7 獲得的矩陣Τ，從而對鉆孔軌跡函數(shù)模型進(jìn)行修正。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全景遙視成像和鉆孔軌跡測量的同時實現(xiàn)方法，其特征 在于，所述的步驟2包括如下步驟： 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； 步驟2. 2,將無景深環(huán)帶展開成矩形的360°全景圖像。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全景遙視成像和鉆孔軌跡測量的同時實現(xiàn)方法，其特征 在于，所述的步驟3包括如下步驟： 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； 步驟3. 2,采用特征關(guān)系建立算法和錯誤關(guān)系去除算法，確定兩張全景圖片的對應(yīng)關(guān) 系； 步驟3. 3,通過對應(yīng)關(guān)系，計算變換矩陣S ;其中，nn、bn、tn是圖像中心點處切線向量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； I、％是圖像中心點處切線向量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； nh、bh、th是圖像中心點處切線向量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。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全景遙視成像和鉆孔軌跡測量的同時實現(xiàn)方法，其特征 在于，所述的步驟4采用線性插值算法，根據(jù)待定像素點周圍的全部顏色信息，采用計算線 性插值的手段調(diào)整該像素點的顏色，獲得平滑、無空缺的圖像。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種全景遙視成像和鉆孔軌跡測量的同時實現(xiàn)方法，其特征 在于，所述的步驟8包括如下步驟： 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Ζ=叫ni ei];記兩幀圖像 中心位置深度差為△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 Δ ζ = [ Δ hi Δ n! A ej ； 以上為全景成像過程中涉及的參數(shù)，其中，h為圖像中心的垂深，n i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 i為兩幀圖像中心的相對垂深增量，Δη 兩幀圖 像中心的相對北坐標(biāo)標(biāo)度增量，A ei為兩幀圖像中心的相對東坐標(biāo)標(biāo)度增量； 步驟8.2，記由步驟7獲得的坐標(biāo)增量矩陣為&1=[&!1&~&￡] = [&]12八112Ae2]; 以上是鉆孔軌跡函數(shù)模型分析涉及的參數(shù)，其中A h2為鉆孔軌跡上兩點間的相對垂深 增量，A n2為鉆孔軌跡上兩點間的相對北坐標(biāo)標(biāo)度增量，Ae2為鉆孔軌跡上兩點間的相對 東坐標(biāo)標(biāo)度增量； 步驟8. 3,計算全景圖片數(shù)據(jù)與軌跡數(shù)據(jù)的變換誤差矩陣Μ ;即有 M=[Ah Δη Δθ Δ Μ] 其中Δ h，Δ η，Δ e是相差矩陣Δ ζ和坐標(biāo)增量矩陣Δ r前三個元素的線性差值，記ΔΜ =0. 5 Δ h+0. 25 Δ η+0. 25 Δ e是矩陣Μ的加權(quán)誤差，則Δ Μ為之前連續(xù)a個誤差矩陣Μ加權(quán) 誤差的累加值。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種全景遙視成像和鉆孔軌跡測量的同時實現(xiàn)方法，其特征 在于，所述的步驟8. 3中所述的a在60~120之間。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種全景遙視成像和鉆孔軌跡測量的同時實現(xiàn)方法，其特征 在于：所述的步驟9中誤差允許特征值在10 3米以內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種全景遙視成像和鉆孔軌跡測量的同時實現(xiàn)方法，本發(fā)明在對鉆孔進(jìn)行實際探測時可以對鉆孔位置參數(shù)中的高程和水平坐標(biāo)進(jìn)行測量，包括孔徑、孔深等信息，特別是在探測實際鉆孔中出現(xiàn)的某些不符合預(yù)定鉆井軌跡的部位，比如說鉆孔的變徑部位以及鉆孔方向偏差等部位進(jìn)行測量和記錄，從而對鉆孔各個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；并獲得全部勘探點詳細(xì)的三維位置坐標(biāo)和準(zhǔn)確的探頭運動軌跡圖，幫助工作人員確定圖像興趣點的詳細(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)。
【IPC分類】G06T3/40, G06T7/00
【公開號】CN105335983
【申請?zhí)枴緾N201510734030
【發(fā)明人】關(guān)岳, 周凡
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月2日