專利名稱：巖芯熒光白光一體化圖像采集系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地質(zhì)石油勘探領(lǐng)域，涉及一種巖芯圖像采集方法及裝置。
背景技術(shù)：
近年來，我國(guó)地質(zhì)事業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，尤其是新技術(shù)新方法的應(yīng)用推動(dòng)了地質(zhì)科研的進(jìn)步。據(jù)調(diào)查，我國(guó)每年有上百萬米的鉆孔任務(wù)，產(chǎn)生大量巖芯。巖芯是地質(zhì)工作人員在油氣勘探開發(fā)研究工作中獲取地下地質(zhì)信息的第一手資料，是最關(guān)鍵、最直觀的信息， 也是反復(fù)使用的實(shí)物資料，油田石油地質(zhì)分析數(shù)據(jù)和地球物理勘探的物理參數(shù)均來自于巖心。一般情況下，巖芯出桶后裝盒放在自然條件下集中保管，存在兩方面的問題首先，長(zhǎng)期放置的巖芯中油氣揮發(fā)和氧化；其次，頻繁的采樣、觀察描述和自然風(fēng)化等因素使巖芯的準(zhǔn)確性、完整性和真實(shí)性均受到一定影響。近年，為了解決巖芯保存問題，市場(chǎng)上出現(xiàn)了幾種不同的巖芯掃描儀實(shí)現(xiàn)掃描圖像存儲(chǔ)。目前的市場(chǎng)的巖芯心掃描儀，大多白光和熒光圖像的采集分別在兩臺(tái)設(shè)備上獨(dú)立運(yùn)行，且自動(dòng)化程度不夠高，采用分開式設(shè)計(jì)存在以下幾方面問題首先，兩臺(tái)設(shè)備獨(dú)立設(shè)計(jì)，需要耗費(fèi)較多的人力物力和財(cái)力，增加了設(shè)備購(gòu)置成本，不符合可持續(xù)發(fā)展的要求；其次，增加了占地面積，同一根巖芯需要在兩臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行兩次掃描，圖像掃描效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了解決上述問題而提供一種高智能化、高分辨率、高色彩還原的白光和熒光一體化掃描的圖像采集設(shè)備和方法，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案—種巖芯突光白光一體化圖像米集系統(tǒng),包括工控機(jī)、由PLC控制電路及與其相連的伺服控制器構(gòu)成的總控制器、照相掃描裝置、橫向驅(qū)動(dòng)裝置、縱向驅(qū)動(dòng)裝置、膠輥驅(qū)動(dòng)裝置、測(cè)距傳感器，其中，照相掃描裝置包括支架、遮光罩、白光光源、熒光光源、線陣CCD彩色相機(jī)和面陣高分辨率彩色相機(jī)、帶有旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置及內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置，線陣CCD彩色相機(jī)固定在相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，面陣高分辨率彩色相機(jī)和相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置及測(cè)距傳感器在內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下一起上下移動(dòng)；內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置和遮光罩通過支架連接到縱向驅(qū)動(dòng)裝置上；縱向驅(qū)動(dòng)裝置連接到橫向驅(qū)動(dòng)裝置上；測(cè)距傳感器用于對(duì)置于膠輥上的目標(biāo)物表面進(jìn)行激光測(cè)距，并將距離信息反饋給總控制器，膠輥驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)膠輥的旋轉(zhuǎn)；總控制器根據(jù)距離信息控制縱向驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)照相掃描裝置整體的上下移動(dòng)， 通過內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置控制兩個(gè)相機(jī)上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦，并通過橫向驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)線陣CCD彩色相機(jī)的橫向移動(dòng)；白光光源及熒光光源受PLC控制電路的控制；總控制器通過對(duì)各個(gè)光源、各個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置及相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置的控制，實(shí)現(xiàn)不同的照相掃描方式，兩個(gè)相機(jī)采集的圖像被送入エ控機(jī)。本發(fā)明同時(shí)提供一種采用所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的巖芯熒光白光一體化圖像采集方法， 包括白光掃描、突光掃描和滾動(dòng)掃描三種掃描方式米用白光掃描時(shí)，啟動(dòng)白光光源和線陣 CCD彩色相機(jī)，并利用橫向驅(qū)動(dòng)裝置的橫向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)線掃描；采用熒光掃描時(shí)，啟動(dòng)過熒光光源和面陣高分辨率彩色相機(jī)實(shí)現(xiàn)平面圖像的采集；進(jìn)行滾動(dòng)掃描時(shí)候，只開啟白光光源， 工作方式為通過相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置將線陣CCD彩色相機(jī)旋轉(zhuǎn)90度，利用橫向驅(qū)動(dòng)裝置的橫向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)線掃描，此時(shí)，掃描方向改變?yōu)榕cX軸相垂直的Y軸，且通過膠輥驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)目標(biāo)物旋轉(zhuǎn)，使得掃描分多段進(jìn)行。其中，掃描分多段進(jìn)行的方法為照相掃描裝置移動(dòng)到某一段位置時(shí)停下，對(duì)旋轉(zhuǎn)的目標(biāo)物進(jìn)行采集，采集完成后，照相掃描裝置再移動(dòng)到下一段位置，再進(jìn)行采集，直到采集完成。本發(fā)明的巖芯熒光白光一體化圖像采集方法及裝置，可以針對(duì)Im至I. 2m的巖芯剖面和全直徑巖芯，進(jìn)行高智能化、高分辨率、高色彩還原的白光和熒光一體化掃描的圖像采集在采集圖像時(shí)，光源和照相機(jī)一起橫向勻速運(yùn)動(dòng)，在白光圖像采集時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開 LED白光光源，由于本裝置采用LED光源，光譜純，能夠真實(shí)的還原巖心的色彩，為圖像采集質(zhì)量提供了保障；在熒光圖像采集時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換熒光光源，該熒光光源為紫外光，能夠更好地激發(fā)巖芯中的含油物，與此同時(shí)，熒光成像系統(tǒng)還采用濾光技術(shù)，巧妙地消減掉紫外線光源中可見光部分對(duì)熒光成像與圖像采集帶來的干擾。采用自動(dòng)測(cè)距進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦，不需要人為進(jìn)行相機(jī)距離調(diào)整，該裝置應(yīng)用于巖芯圖像采集系統(tǒng)上，能快速、客觀、準(zhǔn)確地完成對(duì)巖芯白光和熒光圖像的采集，大大提高產(chǎn)品圖像采集的質(zhì)量和效率。


圖I巖芯熒光白光一體化圖像采集裝置總體圖；圖2巖芯熒光白光一體化圖像采集裝置相機(jī)安裝圖；圖3巖芯熒光白光一體化圖像采集方法及裝置光源安裝圖。附圖標(biāo)注說明1、電氣控制箱；2、照相掃描裝置；3、縱向驅(qū)動(dòng)裝置；4、內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置；5、橫向驅(qū)動(dòng)裝置；6、膠輥驅(qū)動(dòng)裝置；7、白光線陣CCD彩色相機(jī)；8、熒光面陣高分辨率彩色相機(jī)；9、相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置；10、測(cè)距傳感器；11、支架；12、白光光源；13、熒光光源；14、 光源遮光罩；15調(diào)整平臺(tái)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述如圖I所示，巖芯熒光白光一體化圖像采集裝置，包括電氣控制箱I、照相掃描裝置2、橫向驅(qū)動(dòng)裝置5、縱向驅(qū)動(dòng)裝置3、膠輥驅(qū)動(dòng)裝置6，在電氣控制箱內(nèi)裝有エ控機(jī)(圖中不可視)、液晶觸摸屏、鍵盤鼠標(biāo)(圖中不可視)、PLC控制電路(圖中不可視)、伺服控制器 (圖中不可視)，PLC控制電路通過伺服控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置及旋轉(zhuǎn)裝置的控制。照相掃描裝置2如圖2及圖3所示，照相掃描裝置內(nèi)裝有線陣CXD彩色相機(jī)7和面陣高分辨率彩色相機(jī)8、六只LED白光光源12和六只熒光光源13、測(cè)距傳感器10、相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置9、遮光罩14。線陣CCD彩色相機(jī)7置于相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，通過相機(jī)旋轉(zhuǎn)
4裝置實(shí)現(xiàn)相機(jī)90度旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)巖芯橫切面采集與全直徑滾動(dòng)掃描切換。內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置 4通過調(diào)整平臺(tái)15帶動(dòng)兩個(gè)相機(jī)、相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置9及測(cè)距傳感器10上下移動(dòng)。內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置4連同遮光罩14都固定在支架11上。工控機(jī)內(nèi)有一個(gè)PCI-E插槽，圖像采集卡置于該插槽上，與線陣CCD彩色相機(jī)和面陣高分辨率彩色相機(jī)相連，相機(jī)的控制線與電氣控制箱內(nèi)PLC控制電路相連，白光光源與熒光光源電源與PLC控制電路相連，橫向驅(qū)動(dòng)裝置、 縱向驅(qū)動(dòng)裝置、內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置、膠輥驅(qū)動(dòng)裝置、相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置的控制電路與伺服控制器及PLC控制電路相連。當(dāng)進(jìn)行巖芯橫切面或掃描時(shí)，縱向驅(qū)動(dòng)裝置3可以控制照相掃描裝置2上下移動(dòng)， 掃描前照相掃描裝置2離膠輥驅(qū)動(dòng)裝置6距離為20cm，人工將待采集實(shí)物放置到膠輥驅(qū)動(dòng)裝置6上方，選擇掃描模式并點(diǎn)擊掃描按鈕，掃描裝置2自動(dòng)下降到掃描位置，光源遮光罩 13可以防止外界光的干擾，系統(tǒng)根據(jù)選擇的掃描模式，打開相應(yīng)的光源和相機(jī)，白光掃描時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開白光光源12和線陣CCD彩色相機(jī)7，熒光掃描時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)打開熒光光源 13和面陣高分辨率彩色相機(jī)8，然后系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)距對(duì)焦，通過測(cè)距傳感器10測(cè)量采集表面到相機(jī)的距離，通過內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置4，自動(dòng)調(diào)整相機(jī)的高度到預(yù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦，對(duì)焦完成后，橫向驅(qū)動(dòng)裝置5控制照相掃描裝置2從右端勻速向左移動(dòng)，進(jìn)行圖像采集， 移動(dòng)到指定位置后，完成圖像采集工作，照相掃描裝置2自動(dòng)快速回到右端，圖像采集工作結(jié)束。當(dāng)進(jìn)行巖芯全直徑滾動(dòng)掃描時(shí)，掃描步驟同上，其中區(qū)別在于，滾動(dòng)掃描只進(jìn)行白光采集，需要通過相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置9將線陣CCD彩色相機(jī)7旋轉(zhuǎn)90度，掃描過程中膠輥驅(qū)動(dòng)裝置6帶動(dòng)巖芯勻速旋轉(zhuǎn)，掃描過程中分多段進(jìn)行，照相掃描裝置2移動(dòng)到某一段位置時(shí)停下，進(jìn)行采集，待巖芯旋轉(zhuǎn)2周后，停止采集，照相掃描裝置2移動(dòng)到下一段位置，再進(jìn)行采集，直到采集完成，系統(tǒng)通過自動(dòng)拼接算法將多段圖像實(shí)現(xiàn)無縫拼接和裁剪。
權(quán)利要求
1.ー種巖芯熒光白光一體化圖像采集系統(tǒng)，包括エ控機(jī)、由PLC控制電路及與其相連的伺服控制器構(gòu)成的總控制器、照相掃描裝置、橫向驅(qū)動(dòng)裝置、縱向驅(qū)動(dòng)裝置、膠輥驅(qū)動(dòng)裝置、測(cè)距傳感器，其中，照相掃描裝置包括支架、遮光罩、白光光源、熒光光源、線陣CCD彩色相機(jī)和面陣高分辨率彩色相機(jī)、帶有旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置及內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置，線陣CCD彩色相機(jī)固定在相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，面陣高分辨率彩色相機(jī)和相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置及測(cè)距傳感器在內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下一起上下移動(dòng)；內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置和遮光罩通過支架連接到縱向驅(qū)動(dòng)裝置上；縱向驅(qū)動(dòng)裝置連接到橫向驅(qū)動(dòng)裝置上；測(cè)距傳感器用于對(duì)置于膠輥上的目標(biāo)物表面進(jìn)行激光測(cè)距，并將距離信息反饋給總控制器，膠輥驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)膠輥的旋轉(zhuǎn)；總控制器根據(jù)距離信息控制縱向驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)照相掃描裝置整體的上下移動(dòng)，通過內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置控制兩個(gè)相機(jī)上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦，并通過橫向驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)線陣 CCD彩色相機(jī)的橫向移動(dòng)；白光光源及熒光光源受PLC控制電路的控制；總控制器通過對(duì)各個(gè)光源、各個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置及相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置的控制，實(shí)現(xiàn)不同的照相掃描方式，兩個(gè)相機(jī)采集的圖像被送入エ控機(jī)。
2.ー種采用權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的巖芯熒光白光一體化圖像采集方法，特征在于，所述的圖像采集方法包括白光掃描、熒光掃描和滾動(dòng)掃描三種掃描方式采用白光掃描時(shí)，啟動(dòng)白光光源和線陣CCD彩色相機(jī)，并利用橫向驅(qū)動(dòng)裝置的橫向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)線掃描；采用熒光掃描時(shí)，啟動(dòng)過熒光光源和面陣高分辨率彩色相機(jī)實(shí)現(xiàn)平面圖像的采集；進(jìn)行滾動(dòng)掃描時(shí)候，只開啟白光光源，工作方式為通過相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置將線陣CCD彩色相機(jī)旋轉(zhuǎn)90度， 利用橫向驅(qū)動(dòng)裝置的橫向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)線掃描，此時(shí)，掃描方向改變?yōu)榕cX軸相垂直的Y軸,且通過膠輥驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)目標(biāo)物旋轉(zhuǎn)，使得掃描分多段進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的巖芯熒光白光一體化圖像采集方法，其特征在于，掃描分多段進(jìn)行的方法為照相掃描裝置移動(dòng)到某一段位置時(shí)停下，對(duì)旋轉(zhuǎn)的目標(biāo)物進(jìn)行采集，采集完成后，照相掃描裝置再移動(dòng)到下一段位置，再進(jìn)行采集，直到采集完成。
全文摘要
本發(fā)明屬于地質(zhì)石油勘探領(lǐng)域，涉及一種巖芯熒光白光一體化圖像采集系統(tǒng)，包括工控機(jī)、由PLC控制電路及伺服控制器構(gòu)成的總控制器、照相掃描裝置、橫向驅(qū)動(dòng)裝置、縱向驅(qū)動(dòng)裝置、膠輥驅(qū)動(dòng)裝置、測(cè)距傳感器。其中，照相掃描裝置包括支架、遮光罩、白光光源、熒光光源、線陣CCD彩色相機(jī)和面陣高分辨率彩色相機(jī)、相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置及內(nèi)部縱向驅(qū)動(dòng)裝置，線陣CCD彩色相機(jī)固定在相機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，縱向驅(qū)動(dòng)裝置連接到橫向驅(qū)動(dòng)裝置上。本發(fā)明同時(shí)提供一種采用上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的圖像采集方法。本發(fā)明能夠能快速、客觀、準(zhǔn)確地完成對(duì)巖芯白光和熒光圖像的采集。
文檔編號(hào)G01V8/02GK102608670SQ201210066958
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者任海燕, 侯欣然, 南兆龍, 南建昌, 周昌波, 李娜, 段智魁, 郭建兵 申請(qǐng)人:天津普達(dá)軟件技術(shù)有限公司