一種基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統，該系統包括輸入模塊、影像預處理模塊、影像定向模塊、立體視覺地質編錄模塊、輸出模塊和數據庫管理查詢模塊；輸入模塊、影像預處理模塊、影像定向模塊、立體視覺地質編錄模塊和數據庫管理查詢模塊依次連接，其中，輸出模塊連接數據庫管理查詢模塊。本發明專利技術功能完整、算法獨特，形成了數據資料的采集、處理、編錄、管理、成圖、輸出的數字化和一體化作業，并且通過數字影像信息完整再現工程和地質的原貌，一方面提高了隧道、巷道、洞室等掌子面地質編錄的編錄成果質量、作業速度和工作安全性，另一方面提高了隧道掌子面地質成果的完整性、準確性和自動化、可視化水平。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及攝影測量和工程地質
，具體涉及一種基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統。
技術介紹
隧道工程的地質條件直接影響隧道施工的方法、安全、質量和進度，因而隧道掌子面地質編錄作為隧道施工的一個重要的基礎工作，為地質預測、隧道施工提供重要的基礎數據。目前，掌子面地質編錄主要是對隧道掌子面中重要地質構造信息的采集和分析，普遍采用手工作業方法，即地質人員用皮尺、羅盤等工具直接測量距離和產狀，并進行現場地質素描，此種作業方法不僅工作量大、工作強度高、受施工干擾大，而且編錄的幾何精度低、直觀性差、信息反饋慢，同時也不利于對編錄成果的分析和應用。因此，基于上述問題，本專利技術提供一種基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統。
技術實現思路
專利技術目的:本專利技術提供一種基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統，實現對隧道掌子面信息快速、高效、準確的采集和分析。技術方案:本專利技術提供一種基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統，包括輸入模塊、影像預處理模塊、影像定向模塊、立體視覺地質編錄模塊、輸出模塊和數據庫管理查詢模塊；所述輸入模塊將輸入信息傳輸至影像預處理模塊；所述影像預處理模塊對輸入信息進行影像增強、畸變校正處理并將信息輸出至影像定向模塊；所述影像定向模塊對輸出信息進行相對定向、快速絕對定向處理并將信息輸出至立體視覺地質編錄模塊；所述立體視覺地質編錄模塊對輸出信息進行地質構造繪制、巖層產狀量測和地質屬性錄入處理并將信息輸出至數據庫管理查詢模塊；所述數據庫管理查詢模塊對輸出信息進行存儲、查詢；所述輸出模塊連接數據庫管理查詢模塊輸出三維矢量圖、立面矢量圖、報表信息。所述輸入模塊輸入信息包括相機參數、工作區影像和左、右攝站參數，其中，工作區影像利用數碼相機，通過物方控制桿、攝影燈采集。所述影像預處理模塊的預處理信息為影像增強和影像畸變校正，其中影像增強使用直方圖規定化增強、空間濾波等圖像處理方法，影像畸變校正利用相機構像畸變校正模型和參數，改正相機物鏡構像畸變差引起的圖像幾何變形。所述影像定向模塊包括相對定向和快速絕對定向，其中相對定向計算步驟為: 步驟1、量測相對定向點的像點坐標。步驟2、計算像點的像空間坐標。步驟3、計算立體像對的相對定向元素。步驟4、計算影像上掌子面結構特征點的投影系數。步驟5、計算掌子面結構特征點的模型坐標。快速絕對定向步驟為: 步驟1、計算立體模型絕對定向元素。步驟2、計算掌子面上點物方坐標。所述立體視覺地質編錄模塊包括地質構造繪制、巖層產狀量測和地質屬性錄入，利用掌子面立體像對形成立體視覺，進行地質結構線的繪制、巖層產狀量測，并完成地質結構特征的屬性量測、判讀和描述的錄入等，實現數字化地質編錄。所述輸出模塊輸出三維矢量圖、立面矢量圖和報表信息，其中掌子面地質編錄展開圖，輸出至AutoCAD自動成圖，并生成Excel報告并利用數據庫管理查詢模塊保存。所述數據庫管理查詢模塊查詢影像、圖形和屬性信息。所述物方控制桿為伸縮控制桿，一端設置半透明片、另一端設置鐵鉤，其中伸縮控制桿通過鐵鉤固定在掌字面上方的鐵絲網上。所述半透明片上下移動與隧道掘進導向激光器的高度保持一致。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于: 本專利技術的一種基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統，該攝影地質編錄系統，功能完整、算法獨特，形成了數據資料的采集、處理、編錄、管理、成圖、輸出的數字化和一體化作業，并且通過數字影像信息完整再現工程和地質的原貌。該攝影地質編錄系統改變了現行的隧道掌子面地質編錄的手工作業方式，一方面提高了隧道、巷道、洞室等掌子面地質編錄的編錄成果質量、作業速度和工作安全性，另一方面提高了隧道掌子面地質成果的完整性、準確性和自動化、可視化水平，適用于水電、交通、采礦等領域的地質過程勘探中。附圖說明圖la、lb為本專利技術實施例的現場影像獲取方式示意 圖2為本專利技術實施例的系統軟件構成示意 圖3為本專利技術實施例的數據處理流程示意圖。具體實施例方式下面結合具體實施例對本專利技術所述的一種基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統做詳細說明: 如圖la、lb和圖2、圖3所示的一種基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統，包括輸入模塊1、影像預處理模塊2、影像定向模塊3、立體視覺地質編錄模塊(4)、輸出模塊5和數據庫管理查詢模塊6 ;輸入模塊I將輸入信息傳輸至影像預處理模塊2 ;影像預處理模塊2對輸入信息進行影像增強、畸變校正處理并將信息輸出至影像定向模塊3 ;影像定向模塊3對輸出信息進行相對定向、快速絕對定向處理并將信息輸出至立體視覺地質編錄模塊4 ;立體視覺地質編錄模塊4對輸出信息進行地質構造繪制、巖層產狀量測和地質屬性錄入處理并將信息輸出至數據庫管理查詢模塊6 ;數據庫管理查詢模塊6對輸出信息進行存儲、查詢；輸出模塊5連接數據庫管理查詢模塊6輸出三維矢量圖、立面矢量圖、報表信息。輸入模塊I輸入信息為相機參數、工作區影像和攝站參數，其中工作區影像信息的采集用立體影像拍攝方法，首先將掌子面、半透明片上的激光點和掌子面、物方控制桿拍照，得到立體像對左影像，然后根據攝影基線拍照，得到右影像。影像預處理模塊2的預處理信息為影像增強和影像畸變校正，其中影像增強使用直方圖規定化增強、空間濾波等圖像處理方法，影像畸變校正利用相機構像畸變校正模型和參數，改正相機物鏡構像畸變差引起的圖像幾何變形。影像定向模塊3包括相對定向和快速絕對定向，其中相對定向和模型的計算，首先在立體像對的左右影像上分別選取若干同名特征點作為相對定向點，然后以左相片為基準，通過相對定向計算出右影像相對方位元素Φ、ω、κ，利用前方交會公式計算模型坐標，計算步驟為: 步驟1、量測相對定向點的像點坐標。步驟2、計算像點的像空間坐標。步驟3、計算立體像對的相對定向元素。步驟4、計算影像上掌子面結構特征點的投影系數。步驟5、計算掌子面結構特征點的模型坐標。模型快速絕對定向和物方坐標計算，首先利用立體模型的坐標，計算絕對定向參數包括縮放系數λ、三個平移量、三個坐標系旋角，兩激光點連線方向、鉛垂線方向定出三個坐標系旋角Φ、ω、K值，縮放系數』由模型中鉛垂線長度與鉛垂線實際長度計算得到，然后利用掌子面到隧道洞軸已知點的距離，計算立體模型平移量，最后根據快速定向模型絕對定向元素計算物方坐標，計算步驟為， 步驟1、計算立體模型絕對定向元素。`步驟2、計算掌子面上點物方坐標。立體視覺地質編錄模塊4包括地質構造繪制、巖層產狀量測和地質屬性錄入，利用掌子面立體像對形成立體視覺，進行地質結構線的繪制、巖層產狀量測，并完成地質結構特征的屬性量測、判讀和描述的錄入等，實現數字化地質編錄。輸出模塊5輸出三維矢量圖、立面矢量圖和報表，其中掌子面地質編錄展開圖，輸出至AutoCAD自動成圖，并生成Excel報告并利用數據庫管理查詢模塊6保存。數據庫管理查詢模塊6查詢影像、圖形和屬性信息。物方控制桿為伸縮控制桿，一端設置半透明片、另一端設置鐵鉤，其中伸縮控制桿通過鐵鉤固定在掌字面上方的鐵絲網上，為攝影測量模型絕對定向提供鉛垂方向，伸縮控制桿的長度用來確定立體模型縮放比例尺。半透明片上下移動與隧道掘進導向激光器的高度保持一致。以上所述僅是本專利技術的優選實施方式，應當指出，對于本
的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術原理的前提下，還可以作出若干本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統，其特征在于：包括輸入模塊（1）、影像預處理模塊（2）、影像定向模塊（3）、立體視覺地質編錄模塊（4）、輸出模塊（5）和數據庫管理查詢模塊（6）；所述輸入模塊（1）將輸入信息傳輸至影像預處理模塊（2）；所述影像預處理模塊（2）對輸入信息進行影像增強、畸變校正處理并將信息輸出至影像定向模塊（3）；所述影像定向模塊（3）對輸出信息進行相對定向、快速絕對定向處理并將信息輸出至立體視覺地質編錄模塊（4）；所述立體視覺地質編錄模塊（4）對輸出信息進行地質構造繪制、巖層產狀量測和地質屬性錄入處理并將信息輸出至數據庫管理查詢模塊（6）；所述數據庫管理查詢模塊（6）對輸出信息進行存儲、查詢；所述輸出模塊（5）連接數據庫管理查詢模塊（6）輸出三維矢量圖、立面矢量圖、報表信息。

【技術特征摘要】
1.一種基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統，其特征在于:包括輸入模塊(I)、影像預處理模塊(2)、影像定向模塊(3)、立體視覺地質編錄模塊(4)、輸出模塊(5)和數據庫管理查詢模塊(6);所述輸入模塊(I)將輸入信息傳輸至影像預處理模塊(2);所述影像預處理模塊(2)對輸入信息進行影像增強、畸變校正處理并將信息輸出至影像定向模塊(3);所述影像定向模塊(3)對輸出信息進行相對定向、快速絕對定向處理并將信息輸出至立體視覺地質編錄模塊(4);所述立體視覺地質編錄模塊(4)對輸出信息進行地質構造繪制、巖層產狀量測和地質屬性錄入處理并將信息輸出至數據庫管理查詢模塊(6);所述數據庫管理查詢模塊(6)對輸出信息進行存儲、查詢；所述輸出模塊(5)連接數據庫管理查詢模塊(6)輸出三維矢量圖、立面矢量圖、報表信息。2.根據權利要求1所述的基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統，其特征在于:所述輸入模塊(I)輸入信息包括相機參數、工作區影像和左、右攝站參數，其中，工作區影像利用數碼相機，通過物方控制桿、攝影燈采集。3.根據權利要求1所述的基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統，其特征在于:所述影像預處理模塊(2)的預處理信息為影像增強和影像畸變校正，其中影像增強使用直方圖規定化增強、空間濾波等圖像處理方法，影像畸變校正利用相機構像畸變校正模型和參數，改正相機物鏡構像畸變差引起的圖像幾何變形。4.根據權利要求1所述的基于隧道掌子面的攝影地質編錄系統，其特征在于:所述影像定向模塊(3)包括相對定向和快速絕對...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李浩，楊彪，毛羽豐，張榮春，吳銘飛，蔡云，
申請(專利權)人：河海大學，
類型：發明
國別省市：