[发明专利]一种孔内照明立体像对成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及岩土测量装置领域，更具体涉及一种孔内照明立体像对成像装置，适用于对各类工程领域中的地质钻孔进行详尽的勘察，获取其内的精细地质结构信息。

背景技术

    众所周知，由于人类的两眼处在不同位置上，在观察三维物体时，看到的是存在着差异的物体图像，正是由于这个差异的存在，人类的大脑才能感知一个三维世界，这就是所谓的立体视觉原理。根据该原理，如果以某间距布置二个相机（相当于人类的双眼），同时拍摄到同一区域的两幅照片（即为像对），而将这两幅照片同时由我们的双眼分别观看，则可感受到一个具有立体感的三维空间，因此，如何获得具有立体视觉效果的像对图像至关重要。

长期以来，获得像对图像的方法一般是通过二个相机或者单一相机在二个不同位置对同一目标的拍摄，这对于处于地面上有足够空间布置成像装置的情况下是可行的。然而，对于深入地球内部的一些勘察技术，特别是钻孔摄像勘察，由于受到复杂的条件和严格的空间限制，使得其技术和装置的发展遇到了各种障碍，因此，突破这些障碍成为这些勘察技术成败的关键。

钻孔摄像勘察是利用光学原理，通过摄影方法，使人能直接观测到钻孔内部的探测方法，其核心部件是能进入到钻孔内部的成像装置。自从钻孔摄像勘察技术诞生以来，这种孔内成像装置得到了长足的发展。原来大尺寸的装置逐渐小型或微型化，原来静态拍照状态步入到动态摄像过程，原来侧视旋转技术发展到全景观察和数字成像。值得一提的是当今钻孔摄像勘察技术的最新成果，即数字式全景钻孔摄像系统，已达到了其技术领域的高端，也已被广泛应用于实际的工程勘察之中，具有重要的现实意义和广阔的实用价值。

在数字式全景钻孔摄像系统的成像装置中，采用了锥面反射镜的关键部件，其成像原理是通过将其布置于摄像机镜头的正前方，使其轴线与摄像机中心轴线共线，组成360°钻孔孔壁的成像结构，这时全景孔壁图像经锥面反射镜进入摄像机，由此可以观察到360°钻孔孔壁的全景图像。这一原理的最显著特点是摄像机的直接目标不是钻孔孔壁而是360°钻孔孔壁经锥面反射镜反射后的像，这个像就是具有二维特征的全景图像，由此，可以认为数字式全景钻孔摄像系统仍然是一个只能反映二维特征的钻孔摄像勘察系统。然而，如何突破这一技术瓶颈，研制孔内立体像对成像装置，是钻孔摄像勘察技术跨入新一代的关键，也是该项技术发展的重要方向。

鉴于现有孔内成像装置存在的问题，本发明提出一种孔内照明立体像对成像装置，从根本上解决了孔内立体像对成像的技术难题，使钻孔摄像勘察在技术和装备上得到了突破性和实质性的进展。该装置利用内置光源提供照明，采用组合式双锥台面镜实现360°钻孔孔壁的全景像对图像的反射变换，单一摄像机摄取变换后的全景像对图像，结合实时同步的定向系统，组装于具有密封能力的外部连接壳体之中，通过外部连接壳体上的透明视窗，实现对钻孔孔壁的全景立体成像勘察。孔内照明立体像对成像装置的优点在于：1）光照均匀。由自带的环状光源提供照明，通过双锥台面镜的反射，使到达钻孔孔壁的光照更加均匀, 解决了孔内成像所需的照明问题；2）成像方式简单。仅通过一个组合式双锥台面镜和一个摄像机即能获得360°钻孔孔壁的全景立体像对图像；3）观察分辨能力强。组合式双锥台面镜提供了不同的观察方向，可形成从不同方向观察的孔壁图像，其内含信息更加丰富、更加精细；4）结构小巧，布局灵活，连接简洁，易于实施。

发明内容

本发明的目的就是为了克服以往钻孔成像技术存在的缺点和不足，提出一种自带光源的、利用组合式双锥台面镜的、单一摄像机成像的孔内立体像对成像装置，即孔内照明立体像对成像装置。该装置构思新颖、设计巧妙、尺寸合理、实施容易，是钻孔摄像勘察的新一代装置，具有广阔的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种孔内照明立体像对成像装置，包括外壳，所述的外壳下部为透明筒状外壳，外壳顶部内壁设置有摄像装置，外壳中部的内壁设置有光源，外壳底部设置有双锥台面镜，双锥台面镜包括上锥台面镜和设置在上锥台面镜下方的下锥台面镜，上锥台面镜的锥顶角小于下锥台面镜的锥顶角，一贯穿孔贯穿上锥台面镜和下锥台面镜，贯穿孔的下方设置有罗盘。

一种孔内照明立体像对成像装置，还包括设置在外壳中部的环形的遮光罩，遮光罩外环与外壳连接，遮光罩内环处设置有环状挡光凸起，光源设置在环状挡光凸起与外壳内壁之间，双锥台面镜穿过遮光罩内环完全成像在摄像装置内。

如上所述的光源为环形光源，或者为点状光源均匀分布在环状挡光凸起与外壳内壁之间。