【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于深部地下工程勘察，具体涉及一种盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法及装置。
技术介绍
1、目前，针对盐穴储氦库等深部地下工程建设，地下盐穴钻井工程与孔内摄像技术主要存在两个基本假设问题：一、用于勘察深部盐岩地质环境的钻井岩壁圆周通常被认为是圆柱面，其孔径和横截面形状在成孔后是不变的，但实际钻进后的岩壁并不能保持这种不变性，而是凸凹不平或破碎的，这对成像质量、量测精度和分析的准确性带来不利的影响；二、现有盐岩钻井工程孔内摄像技术仍为平面成像技术，且对岩壁的观察方向始终不变，然而实际盐穴储氦库钻井表面起伏不定，会遮挡影响这种单一方向的成像效果。如何突破以往地下盐穴钻井工程成像技术的基本假设和平面成像问题，实现盐穴储氦库钻井内岩壁的三维立体成像，是盐穴储氦库钻井成像技术跨入新一代技术的关键，也是孔内探测技术由二维平面成像发展到三维立体成像，并朝着精细化发展的重要方向。
2、鉴于现有盐穴储氦库钻井摄像技术存在的问题，采用基于双锥面镜成像技术的孔内全景立体像对成像系统来解决孔内真三维立体成像的技术难题。通过实现盐穴储氦库钻井内岩壁结构的立体像对成像，从而实现深部岩体岩壁结构的精细探测与岩壁形态特征的三维分析。另外，采用最新研制的孔内全景立体像对成像系统，在能够观测岩体结构特征的同时，也能够观测地应力作用下岩壁形态的变形破坏与崩落，最终利用岩壁三维形态特征来解决深部岩体地应力测量问题,满足了众多深孔岩体探测工程的现实需求。
3、相应地，针对盐穴储氦库的钻井岩壁圆周形态，基于孔内立体成像技术的深部岩体岩壁
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法及装置。该盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法及装置能够计算盐穴储氦库钻井在每一对相似像素点对应的环向角度下的岩壁表面高程，以此获知在相应帧图像的拍摄深度盐穴储氦库钻井的360°岩壁形态，进而根据每帧图像获得不同深度盐穴储氦库钻井的360°岩壁形态，实现盐穴储氦库钻井全孔段岩壁三维形态特征的探测。
2、本专利技术采用的技术方案如下。
3、第一方面，提供了一种盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法，所述计算方法包括：
4、获取双锥面镜成像系统拍摄的盐穴储氦库钻井岩壁视频，所述双锥面镜成像系统包括双锥面镜部件，所述双锥面镜部件包括上锥面镜和下锥面镜，所述上锥面镜布置在所述下锥面镜的中心位置，所述盐穴储氦库钻井岩壁视频包括若干帧图像，每一帧图像均包括同心的内圆环图像和外圆环图像，所述内圆环图像为岩壁经所述上锥面镜反射后生成，所述外圆环图像为岩壁经所述下锥面镜反射后生成；
5、从当前帧图像中，分离出所述内圆环图像和所述外圆环图像；
6、在分离出的所述外圆环图像中，依次匹配与分离出的所述内圆环图像中间位置像素点中各像素点最相似的像素点，得到多对相似像素点；
7、根据每一对相似像素点中两个像素点分别到圆环圆心的距离，计算在所述当前帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在每一对相似像素点对应的环向角度下的岩壁半径；
8、根据在所述当前帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在每一对相似像素点对应的环向角度下的岩壁半径，计算在所述当前帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在每一对相似像素点对应的环向角度下的岩壁表面高程。
9、可选地，所述在分离出的所述外圆环图像中，依次匹配与分离出的所述内圆环图像中间位置像素点中各像素点最相似的像素点，包括：
10、将分离出的所述内圆环图像转换成内窄带图像，将分离出的所述外圆环图像转换成外窄带图像，所述内窄带图像和所述外窄带图像的高度为所述内圆环图像和所述外圆环图像的宽度中的最小宽度，所述内窄带图像和所述外窄带图像的宽度为位于所述内圆环图像最内圈的像素量；
11、在所述外窄带图像中，依次匹配与所述内窄带图像中间一行像素点中各像素点最相似的像素点。
12、可选地，所述在所述外窄带图像中，依次匹配与所述内窄带图像中间一行像素点中各像素点最相似的像素点，包括：
13、在所述内窄带图像中，以待匹配像素点为中心，确定待匹配像素矩阵，所述待匹配像素矩阵的大小为k*k，k为奇数且小于所述内窄带图像的宽度的一半；
14、从所述外窄带图像的指定区域中，确定多个相似像素矩阵，所述指定区域的中心像素点位置与所述待匹配像素点的位置相对应，所述指定区域大于所述待匹配像素矩阵，所述相似像素矩阵与所述待匹配像素矩阵大小相同；
15、分别计算所述待匹配像素矩阵与每个所述相似像素矩阵之间的均方差，得到每个所述相似像素矩阵对应的绝对均方差和；
16、选取最小的绝对均方差和对应的相似像素矩阵作为最相似像素矩阵，并将所述最相似像素矩阵的中心像素点作为所述待匹配像素点的最相似像素点。
17、可选地，所述根据在所述当前帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在每一对相似像素点对应的环向角度下的岩壁半径，计算在所述当前帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在每一对相似像素点对应的环向角度下的岩壁表面高程，包括：
18、将在所述当前帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在每一对相似像素点对应的环向角度下的岩壁半径减去实际盐穴储氦库钻井半径，得到在所述当前帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在每一对相似像素点对应的环向角度下的岩壁表面高程。
19、可选地，所述计算方法还包括：
20、根据每一帧图像对应的拍摄深度、在每一帧图像对应的拍摄深度每一对相似像素点对应的环向角度、以及在每一帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在相应环向角度下的岩壁表面高程，建立所述盐穴储氦库钻井的三维模型。
21、可选地，所述根据每一帧图像对应的拍摄深度、在每一帧图像对应的拍摄深度每一对相似像素点对应的环向角度、以及在每一帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在相应环向角度下的岩壁表面高程，建立所述盐穴储氦库钻井的三维模型，包括：
22、对在每一帧图像对应的拍摄深度下盐穴储氦库钻井在相应环向角度下的岩壁表面高程数值进行降噪处理；
23、根据降噪处理后的每一帧图像对应的拍摄深度下盐穴储氦库钻井在相应环向角度下的岩壁表面高程数值，按照每一帧图像对应的拍摄深度顺序，并结合每一个岩壁表面高程数值对应的环向角度，形成整个盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的平面展图；
24、根据所述整个盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的平面展图，生成盐穴储氦库钻井的三维模型。
25、第二方面，提供了一种盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算装置，所述计算装置包括：
26、获取模块，用于获取双锥面镜成像系统拍摄的盐穴储氦库钻井岩壁视频，所述双锥面镜成像系统包括双锥面镜部件，所述双锥面镜部件包括上锥面镜和下锥面镜，所述上锥面镜布置在所述下锥面镜的中心位置，所述盐穴储氦库钻井岩壁视频包括若干帧图像，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括：
2.如权利要求1所述的盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法，其特征在于，所述在分离出的所述外圆环图像中，依次匹配与分离出的所述内圆环图像中间位置像素点中各像素点最相似的像素点，包括：
3.如权利要求2所述的盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法，其特征在于，所述在所述外窄带图像中，依次匹配与所述内窄带图像中间一行像素点中各像素点最相似的像素点，包括：
4.如权利要求1所述的盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法，其特征在于，所述根据在所述当前帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在每一对相似像素点对应的环向角度下的岩壁半径，计算在所述当前帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在每一对相似像素点对应的环向角度下的岩壁表面高程，包括：
5.如权利要求1所述的盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法，其特征在于，所述计算方法还包括：
6.如权利要求5所述的盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法，其特征在于，所述根据每一帧图像对应的拍摄深度、在每一帧图像对应的拍摄深度每
7.一种盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算装置，其特征在于，所述计算装置包括：
8.如权利要求7所述的盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算装置，其特征在于，所述匹配模块用于，
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法。
10.一种盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括：
2.如权利要求1所述的盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法，其特征在于，所述在分离出的所述外圆环图像中，依次匹配与分离出的所述内圆环图像中间位置像素点中各像素点最相似的像素点，包括：
3.如权利要求2所述的盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法，其特征在于，所述在所述外窄带图像中，依次匹配与所述内窄带图像中间一行像素点中各像素点最相似的像素点，包括：
4.如权利要求1所述的盐穴储氦库钻井岩壁表面高程的计算方法，其特征在于，所述根据在所述当前帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在每一对相似像素点对应的环向角度下的岩壁半径，计算在所述当前帧图像对应的拍摄深度盐穴储氦库钻井在每一对相似像素点对应的环向角度下的岩壁表面高程，包括：
5.如权利要求1所述的盐穴储氦库钻井岩壁...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹先坚，王同涛，杨春和，徐孜俊，谢卫炜，陈留平，戴秋霞，张昊，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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