CN102221550A - 一种岩心岩屑图像采集装置及图像采集、处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩心岩屑图像采集装置，包括灯架、主控电路系统和样品移位机构，在灯架内设置有灯光转换装置、滤镜和滤镜移位机构，滤镜与滤镜移位机构连接；样品移位机构包括水平面内“X轴”与“Y轴”两个方向的步进电机、减速箱，上述两个步进电机以及灯光转换装置、滤镜移位机构的控制信号输入端分别与主控电路系统的信号输出端对应连接。本发明还公开了一种岩心岩屑图像采集方法，通过自动寻找清晰焦距方向并找到最清晰图像的焦距实现自动调焦。本发明还公开了一种岩心岩屑图像处理方法，通过依次寻找重叠区域的最佳拼接线完成图像的自动拼接。本发明的装置可以采集小岩心(柱塞状岩心等)和岩屑图像，且质轻体小、智能化程度高。

Description

一种岩心岩屑图像采集装置及图像采集、处理方法

技术领域

本发明涉及一种图像采集装置及图像采集、处理方法，尤其涉及一种岩心岩屑图像采集装置及图像采集、处理方法。

背景技术

岩心是石油地质勘探开发研究工作中宝贵的、不可再生的实物资料，石油地质工作中大量的原始数据都来源于岩心。岩心出筒后，一方面经人工劈开、截断和现场采样，或经科研人员分析、观察、取样会造成岩心信息的损失，另一方面时间一长岩心风化也会造成信息的损失，这些因素使得后续的地质研究无法复原岩心出筒时的信息描述，降低了岩心的使用价值。

为了解决这一难题，现在已经开始出现了数字化的岩心扫描仪采集设备，它是集彩色数字成像，计算机图像处理、分析、识别、自动控制等应用技术于一体的地质录井模式，提高了地质录井工作的效率。

中国专利公开的专利号为ZL200920096918.5的专利公布了一种数字化岩心图像扫描仪，实现了岩心信息的永久保存。它的原理是应用计算机控制的方式对岩心的表面进行图像的采集，但是仍存在一些不足：(1)胶辊之间的距离需根据岩心的直径大小进行调整，会造成岩心旋转的不均匀；(2)主要针对较大直径(大于3cm)岩心的采集，对更小直径岩心(如柱塞状岩心、井壁取心等)采集，因胶辊间的最小距离大于直径，会导致岩心的滚落；(3)设备重、体积大、不便于携带，不适于地质、油田等录井部门的现场采集；(4)智能化程度低，不能进行系统的自检，报警功能，故障定位比较困难，难于维护；(5)灯光控制不精确，图像的清晰度、对比度不足；(6)样品的移位机构为单轨，移位控制不够精确；(7)调焦精度不够，图像效果不能令人满意；(8)图像的处理如图像拼接、光照均衡等方法不够好导致处理后图像失真度较高。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种针对体积极小的岩心进行高智能化、高保真图像采集的岩心岩屑图像采集装置及图像采集、处理方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明的岩心岩屑图像采集装置，包括外壳、机架，在机架内安装有垂直方向的垂直支架，在垂直支架上安装有图像采集头和灯架，在机架的中上部分安装有液晶显示触摸屏、数字键盘、主控电路系统，主控电路系统还外接PC主机，在机架的中下部分安装有样品盒、样品旋转机构和样品移位机构，上述部件中，灯架内包括白光灯管和荧光灯管，图像采集头的数据信号端与主控电路系统的摄像数据信号端对应连接，数字键盘与液晶显示触摸屏连接，液晶显示触摸屏与主控电路系统的对应端口连接，样品旋转机构的控制信号输入端与主控电路系统的样品旋转控制信号输出端对应连接；

其中：

在所述灯架内设置有与白光灯管和荧光灯管的电源输入端连接的灯光转换装置，所述灯光转换装置的控制信号输入端与所述主控电路系统的灯光控制信号输出端对应连接；在所述灯架内安装有滤镜和滤镜移位机构，所述滤镜位于所述灯架的中间位置，所述滤镜与所述滤镜移位机构连接，所述滤镜移位机构的控制信号输入端与所述主控电路系统的滤镜移位控制信号输出端对应连接；所述样品移位机构包括水平面内的“X轴”与“Y轴”两个方向的导轨、“X轴”与“Y轴”两个方向的步进电机、减速箱，所述“X轴”与“Y轴”两个方向的步进电机的控制信号输入端分别与所述主控电路系统的样品移位控制信号输出端对应连接。

滤镜主要用于荧光照射，使荧光光线更加纯正，拍出的图像效果更好，其智能化移位控制也相当快速和精确。而由水平面内的“X轴”与“Y轴”两个方向的导轨构成的样品移位机构则能保证其移位更加准确。

进一步，所述滤镜移位机构的结构为：滤镜移位电机的齿轮与齿条相互咬合连接，齿条的一端与所述滤镜连接，所述滤镜移位电机的控制信号输入端与所述主控电路系统的滤镜移位控制信号输出端对应连接。这是一种简洁、快速、高效的自动化控制移位结构。

进一步，所述白光灯管和荧光灯管分布于灯架的两侧，每一侧均包括数量相同、位置对称的白光灯管和荧光灯管；每一侧的所有灯管所在平面与水平面之间的夹角为45度。这种结构使光照更加均匀。

进一步，所述样品旋转机构的结构为：包括两根相互平行的胶辊、样品旋转电机、皮带，在两根胶辊的同一端均设置有齿轮，这两个齿轮与所述样品旋转电机的齿轮形成三角形位置关系，所述两根胶辊的齿轮与所述样品旋转电机的齿轮通过同一条皮带形成三角形连接，所述样品旋转电机的控制信号输入端与所述主控电路系统的样品旋转控制信号输出端对应连接。当电机转动时，由于皮带的作用，两根胶辊跟着一起向相同方向转动，这样放在两根胶辊上的样品由于摩擦阻力会跟着胶辊向相反方向转动，由于两根胶辊的旋转完全同步，所以样品的旋转控制非常精确。

进一步，所述“X轴”与“Y轴”两个方向的导轨均为双导轨，保证样品旋转机构运动过程中的平稳。

进一步，在所述液晶显示触摸屏和所述数字键盘的下方设置有蜂鸣器，所述蜂鸣器的控制信号输入端与所述主控电路系统的蜂鸣控制信号输出端对应连接。在某一个部件发生故障时，主控电路系统会及时检测到故障信息并以声音报警的方式提醒操作者，便于故障的及时发现和排除。

本发明还提供所述岩心岩屑图像采集装置的图像采集方法，包括对焦，所述对焦为自动对焦，其方法为：(1)程序开始，判断当前是否启动自动对焦选项，若否，则结束不执行自动对焦程序，若是，则进入下一步骤；(2)寻找清晰焦距的方向；(3)确定调焦方向，清晰焦距的方向为正确方向，若方向不正确，则返回第二步骤继续寻找清晰焦距的方向，若方向正确，则进入下一步骤；(4)调节焦距；(5)比较当前清晰度是否大于前次调焦清晰度，若大于，则返回第四步骤继续调节焦距，若小于，则进入下一步骤；(6)进行一次焦距反调，调焦结束。

所述步骤(2)的具体方法为：先计算出当前图像的清晰度，再对焦距进行一次拉远操作，并计算拉远后图像的清晰度，然后比较两次图像的清晰度，若后一次图像清晰度大于前一次图像清晰度，则确定当前调焦方向为清晰焦距方向，否则，再重复上述操作，直到找到清晰焦距方向。

本发明还提供岩心岩屑图像采集装置的图像处理方法，包括对图像的光照均衡、色彩校正的方法和对小岩心360度柱面采集的图像的拼接方法，所述拼接为自动拼接，其方法为：(1)程序开始，判断当前是否退出线程，若没有，则退出本程序，若是，则进入下一步骤；(2)对第一幅图像进行局部光照均衡；(3)以第一幅图像做参照，对第二幅图像进行亮度校正及光照均衡；(3)找两幅图像的重叠区域，方法为：取第一幅图片底部一定行数的像素区域，从第二幅图片的起始行开始进行比较，之后再下移一行，在该搜索过程中，两幅图片的所有像素点差值和最小的像素区域对应的起始行为该重叠区域的起始行；(4)找重叠区域的最佳拼接线，方法为：从重叠区域各行第一个像素点开始，取其与上、下、右像素差值最小的像素点作为下一节点，各路线中差值和最小的路线即为最佳拼接线；(5)依据最佳拼接线移动图像数据并重新设置待拼接图像数据；(6)判断循环是否结束，若不是，则返回第二步骤重新处理，若是，则裁剪最后一幅图像的重叠图像，程序结束。

本发明所述岩心岩屑图像采集装置的图像处理方法，其中，所述对图像的光照均衡的方法为：在视场区域放置目标和一张白纸片，白纸片位于视场区域右侧，白纸片区域选择为白平衡区域，每次采集视场图片分割成目标区域和白平衡区域，将采集的第一幅图像的白平衡区域作为标准白平衡区域，其余图像白平衡区域红色、绿色、蓝色各分量所有像素点累加值与标准白平衡区域红色、绿色、蓝色各分量所有像素点累加值的比值作为各图像目标区域的均衡系数，目标区域像素点各分量与均衡系数的乘积作为光照均衡的输出，从而实现光照均衡；所述色彩校正方法为：首先在视场区域放置的目标为全白标准样品，并对其采集的图像作为色彩校正标准图片，计算目标区域像素点的校正系数，采集图片的目标区域像素点各分量与校正系数的乘积作为色彩校正的输出，其中，校正系数的计算的方法是：取标准图片当前像素点左右相邻数个像素点各分量的均值与纯白色中红色、绿色、蓝色的比值。

上述自动对焦、图像自动拼接为全自动化控制，只需一个启动指令即可自动完成对焦的工作，相比人工对焦要精确、快速得多；而光照均衡的处理则是在需要的时候自动进行，以使图像的光线效果达到最佳。

本发明的有益效果在于：

本发明中的岩心岩屑图像采集装置能够用于地质、油田等录井部门现场采集岩心、岩屑图像，适应复杂多变的环境，可以广泛应用于地质、石油领域中，本发明中的图像采集、处理方法，使图像的采集更加清晰、准确，使处理后的图像更加精确、失真度低，是岩心岩屑图像采集装置及应用领域的根本性进步，其进步性具体体现如下：

(1)既可采集小岩心(柱塞状岩心、井壁取心等)，也可采集岩屑；

(2)既可采集白光图像，还可采集荧光图像，白光和荧光光源自动切换；

(3)体积小、重量轻，携带方便，适于现场采集；

(4)光源的设计避免了图像左右光照不均匀的现象；

(5)图像采集头的自动对焦，普通的数字化岩心扫描仪要根据岩心的表面高度，调整采集头，以确定一个合适的物距，本装置采用镜头自动对焦的技术，完全实现自动化，不需要人工调整采集头；

(6)对系统所有状态的实时检测，并且有自检与报警功能，利于系统的维护；

(7)智能化程度高，本装置采用液晶显示，也可以通过触摸屏来控制系统各部分运动机构的执行，与计算机控制有相同权限，一般用于脱机模式的系统检测与维修；

(8)柱面图像的自动拼接。图像拼接的方法包括：寻找采集图像的重叠区域，寻找最佳拼接线，然后进行多幅图像的拼接，完成整个岩心表面图像的重建。

附图说明

图1是本发明中岩心岩屑图像采集装置去掉外壳后的立体图；

图2是本发明中岩心岩屑图像采集装置的样品移位机构的立体图；

图3是本发明中岩心岩屑图像采集装置的灯架的立体图；

图4是本发明中岩心岩屑图像采集装置的样品旋转机构的立体结构示意图；

图5是本发明中岩心岩屑图像采集装置的电路原理框图；

图6是本发明中岩心岩屑图像采集装置的图像采集方法中的自动对焦方法的流程图；

图7是本发明中岩心岩屑图像采集装置的图像采集方法中的自动图像拼接方法的流程图。

其中：1-手柄，2-机架，3-图像采集头，5-复位按钮，6-主控电路系统，7-蜂鸣器，8-液晶显示触摸屏，9-数字键盘，10-垂直支架，11-灯架，12-电源开关，13-前面板，15-舱门，16-样品旋转机构，17-“Y轴”方向的导轮，18-“X轴”方向的导轮，19-“Y轴”方向的减速箱，20-“Y轴”方向的步进电机，21-风扇，22-“X轴”方向的步进电机，23-“X轴”方向的减速箱，25-“X轴”方向的滑块，26-“X轴”方向的导轨，27-“Y轴”方向的滑块，28-“X轴”方向的丝杆，29-“Y轴”方向的导轨，30-“Y轴”方向的丝杆，31-荧光灯管，32-白光灯管，33-齿轮，35-齿条，36-滤镜移位电机，37-灯光转换装置，38-滤镜，39-样品盒，40-胶辊，41-样品旋转电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步具体描述：

如图1所示，本发明中的岩心岩屑图像采集装置，包括外壳(图中不可视)、机架2，在机架2安装有手柄1，在机架2内安装有垂直方向的垂直支架10，在垂直支架10上安装有图像采集头3和灯架11，图像采集头3位于机架2的上部，固定在垂直支架10上，灯架11位于图像采集头3的下方，在机架2的中上部分安装有液晶显示触摸屏8、数字键盘9、主控电路系统6，数字键盘9与液晶显示触摸屏8连接，液晶显示触摸屏8、数字键盘9位于图像采集头的正前方，在液晶显示触摸屏8的下方有两个按钮，一个是电源开关12，一个是复位按钮5，主控电路系统6还外接PC主机(图中不可视)，在机架2的中下部分安装有样品盒(图1中不可视)、样品旋转机构16和样品移位机构，上述部件中，如图3所示，灯架11内包括白光灯管32和荧光灯管31。结合图1，在机架2的底部、垂直支架10的右面是数据传输板和系统的总电源开关(图中不可视)，在垂直支架10的左边为风扇21，机架2底部的靠右面板为稳压电源和电机驱动器(图中不可视)，稳压电源和系统电源开关相接。液晶显示触摸屏8和数字键盘9配合完成相应操作，液晶显示触摸屏8用来实时显示系统当前状态信息，例如当前是脱机或联机模式，环境温度、灯管温度、湿度、电压、电流、舱门状态、滤镜状态、系统运行是白光模式还是荧光模式等信息。液晶显示触摸屏8还可以做为控制端，通过按键或触摸方式来控制整个系统的各部分执行机构的运转。

如图3所示，在灯架11内设置有与白光灯管32和荧光灯管31的电源输入端连接的灯光转换装置37；在灯架11内安装有滤镜38和滤镜移位机构，滤镜38位于灯架11的中间位置，滤镜移位机构的结构为：滤镜移位电机36的齿轮33与齿条35相互咬合连接，齿条35的一端与滤镜38连接；使用时，在主控电路系统6的控制下，滤镜移位电机36的齿轮33带动齿条35运动，从而带动滤镜38移动，达到白光和荧光图像采集时对滤镜38进行切换的目的。

如图2所示，样品移位机构包括水平面内的“X轴”方向的导轨26与“Y轴”方向的导轨29，导轨26和导轨29均为双导轨，保证样品旋转机构16运动过程中的平稳，从而保证了采集到的图像的质量；样品移位机构包括还“X轴”方向的步进电机22与减速箱23、“Y轴”方向的步进电机20与减速箱19。样品旋转机构16固定在样品移位机构上，既可以在“Y轴”方向运动，也可以在“X轴”方向运动。具体地，如图2所示，“X轴”方向运动机构由丝杆28、滑块25、导轨26、导轮18、步进电机22、减速箱23、连轴器组成，滑块25装在导轨26上，由步进电机22驱动，丝杆28通过连轴器与步进电机22相连，减速箱23安装在步进电机22的一端，步进电机22带动滑块25做“X”方向运动；“Y轴”方向运动机构由丝杆30、滑块27、导轨29、导轮17、步进电机20、减速箱19、连轴器组成，滑块27装在导轨29上，由步进电机20驱动，丝杆30通过连轴器与步进电机20相连，减速箱19安装在步进电机20的一端，步进电机20带动滑块27做“Y”方向运动。。

如图3所示，白光灯管32和荧光灯管31分布于灯架11的两侧，每一侧均包括数量相同、位置对称的白光灯管32和荧光灯管31；每一侧的所有灯管所在平面与水平面之间的夹角为45度。这种结构使光照更加均匀，确保了采集过程中光线的亮度和强度，从而保证了采集到的图像的质量。

如图4所示，样品旋转机构16的结构为：包括两根相互平行的胶辊40(图中可视一根)、样品旋转电机41、皮带(图中不可视)，在两根胶辊40的同一端均设置有齿轮皮带(图中不可视)，这两个齿轮与样品旋转电机41的齿轮形成三角形位置关系皮带(图中不可视)，两根胶辊40的齿轮与样品旋转电机41的齿轮通过同一条皮带形成三角形连接皮带(图中不可视)。如图3所示，当样品旋转电机41转动时，由于皮带的作用，两根辊轴40跟着一起向相同方向转动，这样放在两根胶辊40上的样品(置于样品盒39内)由于摩擦阻力会跟着胶辊40向相反方向转动。由于三个齿轮成正三角形，结构比较稳定，由于还通过同步皮带传动，使两个胶辊40的转动更加稳定，趋于匀速，使胶辊40的转速、旋转角度更加准确。并且由于采用的是步进电机驱动器加步进电机的控制模式，可以有效的细分方波，使得胶辊40的控制更加精确，更加利于控制，采集到的图像质量更加好，进而达到我们采集到的图像的理想效果。

如图1所示，在液晶显示触摸屏8和数字键盘9的下方设置有蜂鸣器7。蜂鸣器7安装在机架2的前面板13上，在某一个部件发生故障时，主控电路系统6会及时检测到故障信息并以声音报警的方式提醒操作者，便于故障的及时发现和排除。

如图5所示，本发明中的岩心岩屑图像采集装置的电路连接如下：数据传输板(即图中的USB接口板)和PC主机、图像采集头、主控电路系统(核心为MCU控制器)相连接，图像采集头的数据信号端与主控电路系统的摄像数据信号端对应连接，液晶显示触摸屏与主控电路系统的对应端口连接，样品旋转电机的控制信号输入端与主控电路系统的样品旋转控制信号输出端对应连接，滤镜移位电机的控制信号输入端与主控电路系统的滤镜移位控制信号输出端对应连接，(白光/荧光)灯光转换装置的控制信号输入端与主控电路系统的灯光控制信号输出端对应连接，“X轴”与“Y轴”两个方向的步进电机的控制信号输入端分别与主控电路系统的样品移位控制信号输出端对应连接，蜂鸣器的控制信号输入端与主控电路系统的蜂鸣控制信号输出端对应连接。

结合图1，本发明中的图像采集头3，由CCD(即电荷藕合器件图像传感器)、外围固定结构、航空插头组成。CCD由外围固定结构固定，保证CCD不会有细微的移动而影响采集图像的质量，采用航空插头保证物理连接的高可靠，使得CCD的数据传输与电源可靠稳定，可以保证高速的数据传输。

结合图1-图5，当采集小岩心360度柱面图像时，由计算机控制步进电机20驱动样品移位机构沿“Y轴”方向向着舱门15方向运动，直到把舱门15推开，然后人工将小岩心(直径1英寸，长度8-10cm)放在胶辊40上。再由计算机控制步进电机20驱动样品移位机构沿“Y轴”向相反方向运动，直到预设位置为止。接着进入预览模式，并采用自动对焦方法，由计算机控制来调整岩心表面与图像采集头3的距离，直到找到一个最合适的焦平面。然后由计算机发出命令选择白光或荧光模式，若选择白光模式下柱面采集，白光灯亮，计算机控制滤镜移位电机36使滤镜38离开图像采集头3的正下方，然后控制样品旋转电机41使胶辊40旋转，每旋转15角度，采集一次图像并传送到计算机，直到完成柱面360度的白光或荧光采集，共24幅图像。并从第二幅图像采集开始就进行图像拼接。当采集24幅后，拼接即完成，从而重建一幅完整的小岩心柱面图像并保存起来，以方便以后的管理和分析。若选择荧光模式下柱面采集，荧光灯亮，计算机控制滤镜移位电机36使滤镜38运动到图像采集头3的正下方，然后计算机控制样品旋转电机41使胶辊40旋转，重复白光模式下柱面图像采集操作。

当采集小岩心剖面图像时，同样由计算机控制步进电机20驱动样品移位机构沿“Y轴”方向向着舱门15方向运动，直到把舱门15推开，然后人工将小岩心(直径1英寸，长度8-10cm)放在胶辊40上。再由计算机控制步进电机20驱动样品移位机构沿“Y轴”向相反方向运动，直到预设位置为止。接着进入预览模式，并采用自动对焦方法，由计算机控制来调整岩心表面与图像采集头3的距离，直到找到一个最合适的焦平面。然后由计算机发出命令选择白光或荧光模式，若选择白光模式下剖面采集，白光灯亮，计算机控制滤镜移位电机36使滤镜38离开图像采集头3的正下方，并控制图像采集头3进行采集。若选择荧光模式下柱面采集，荧光灯亮，计算机控制滤镜移位电机36使滤镜38运动到图像采集头3的正下方，然后控制图像采集头3进行荧光图像采集。

当采集破碎的小岩心或岩屑图像时，首先样品盒39需固定在样品旋转机构16上。由计算机控制步进电机20驱动样品移位机构沿“Y轴”方向向着舱门15方向运动，直到把舱门15推开，然后人工将破碎小岩心或岩屑置于样品盒39内。再由计算机控制步进电机20驱动样品移位机构沿“Y轴”向相反方向运动，直到预设位置为止。然后由计算机发出命令选择白光或荧光模式，若选择白光模式下采集，白光灯亮，计算机控制滤镜移位电机36使滤镜38离开图像采集头3的正下方，并控制图像采集头3进行采集。若选择荧光模式下柱面采集，荧光灯亮，计算机控制滤镜移位电机36使滤镜38运动到图像采集头3的正下方，然后控制图像采集头3进行荧光图像采集。

如图6所示，本发明中的岩心岩屑图像采集装置的图像采集方法，包括对焦，所述对焦为自动对焦，其方法为：(1)程序开始，判断当前是否启动自动对焦选项，若否，则结束不执行自动对焦程序，若是，则进入下一步骤；(2)寻找清晰焦距的方向；(3)确定调焦方向，清晰焦距的方向为正确方向，若方向不正确，则返回第二步骤继续寻找清晰焦距的方向，若方向正确，则进入下一步骤；(4)调节焦距；(5)比较当前清晰度是否大于前次调焦清晰度，若大于，则返回第四步骤继续调节焦距，若小于，则进入下一步骤；(6)进行一次焦距反调，调焦结束。

所述第二步骤的具体方法为：先计算出当前图像的清晰度，再对焦距进行一次拉远操作，并计算拉远后图像的清晰度，然后比较两次图像的清晰度，若后一次图像清晰度大于前一次图像清晰度，则确定当前调焦方向为清晰焦距方向，否则，再重复上述操作，直到找到清晰焦距方向。

如图7所示，本发明中的岩心岩屑图像采集装置的图像处理方法，包括对图像的光照均衡、色彩校正的方法和对小岩心360度柱面采集的图像的拼接方法，所述拼接为自动拼接，其方法为：(1)程序开始，判断当前是否退出线程，若没有，则退出本程序，若是，则进入下一步骤；(2)对第一幅图像进行局部光照均衡；(3)以第一幅图像做参照，对第二幅图像进行亮度校正及光照均衡；(3)找两幅图像的重叠区域，方法为：取第一幅图片底部一定行数的像素区域，从第二幅图片的起始行开始进行比较，之后再下移一行，在该搜索过程中，两幅图片的所有像素点差值和最小的像素区域对应的起始行为该重叠区域的起始行；(4)找重叠区域的最佳拼接线，方法为：从重叠区域各行第一个像素点开始，取其与上、下、右像素差值最小的像素点作为下一节点，各路线中差值和最小的路线即为最佳拼接线；(5)依据最佳拼接线移动图像数据并重新设置待拼接图像数据；(6)判断循环是否结束，若不是，则返回第二步骤重新处理，若是，则裁剪最后一幅图像的重叠图像，程序结束。

本发明中的岩心岩屑图像采集装置的图像处理方法中，所述对图像的光照均衡的方法为：在视场区域放置目标和一张白纸片，白纸片位于视场区域右侧，白纸片区域选择为白平衡区域，每次采集视场图片分割成目标区域和白平衡区域，将采集的第一幅图像的白平衡区域作为标准白平衡区域，其余图像白平衡区域红色、绿色、蓝色各分量所有像素点累加值与标准白平衡区域红色、绿色、蓝色各分量所有像素点累加值的比值作为各图像目标区域的均衡系数，目标区域像素点各分量与均衡系数的乘积作为光照均衡的输出，从而实现光照均衡；所述色彩校正方法为：首先在视场区域放置的目标为全白标准样品，并对其采集的图像作为色彩校正标准图片，计算目标区域像素点的校正系数，采集图片的目标区域像素点各分量与校正系数的乘积作为色彩校正的输出，其中，校正系数的计算的方法是：取标准图片当前像素点左右相邻数个像素点各分量的均值与纯白色中红色、绿色、蓝色的比值。

上述自动对焦、图像自动拼接为全自动化控制，只需一个启动指令即可自动完成对焦的工作，相比人工对焦要精确、快速得多；而光照均衡的处理则是在需要的时候自动进行，以使图像的光线效果达到最佳。

本发明重点在于提供高精度、高智能化的岩心岩屑图像采集装置及图像采集和处理的方法，若只改变装置中各部件的形状、尺寸、位置或参数，或在本发明装置基础上增加其它附件，或将本发明装置应用于其它同类领域的不同场合，都应视为侵犯本发明专利的合法权利。

Claims (10)

1.一种岩心岩屑图像采集装置，包括外壳、机架，在机架内安装有垂直方向的垂直支架，在垂直支架上安装有图像采集头和灯架，在机架的中上部分安装有液晶显示触摸屏、数字键盘、主控电路系统，主控电路系统还外接PC主机，在机架的中下部分安装有样品盒、样品旋转机构和样品移位机构，上述部件中，灯架内包括白光灯管和荧光灯管，图像采集头的数据信号端与主控电路系统的摄像数据信号端对应连接，数字键盘与液晶显示触摸屏连接，液晶显示触摸屏与主控电路系统的对应端口连接，样品旋转机构的控制信号输入端与主控电路系统的样品旋转控制信号输出端对应连接；

其特征在于：

在所述灯架内设置有与白光灯管和荧光灯管的电源输入端连接的灯光转换装置，所述灯光转换装置的控制信号输入端与所述主控电路系统的灯光控制信号输出端对应连接；在所述灯架内安装有滤镜和滤镜移位机构，所述滤镜位于所述灯架的中间位置，所述滤镜与所述滤镜移位机构连接，所述滤镜移位机构的控制信号输入端与所述主控电路系统的滤镜移位控制信号输出端对应连接；所述样品移位机构包括水平面内的“X轴”与“Y轴”两个方向的导轨、“X轴”与“Y轴”两个方向的步进电机、减速箱，所述“X轴”与“Y轴”两个方向的步进电机的控制信号输入端分别与所述主控电路系统的样品移位控制信号输出端对应连接。

2.根据权利要求1所述的岩心岩屑图像采集装置，其特征在于：所述滤镜移位机构的结构为：滤镜移位电机的齿轮与齿条相互咬合连接，齿条的一端与所述滤镜连接，所述滤镜移位电机的控制信号输入端与所述主控电路系统的滤镜移位控制信号输出端对应连接。

3.根据权利要求1所述的岩心岩屑图像采集装置，其特征在于：所述白光灯管和荧光灯管分布于灯架的两侧，每一侧均包括数量相同、位置对称的白光灯管和荧光灯管；每一侧的所有灯管所在平面与水平面之间的夹角为45度。

4.根据权利要求1所述的岩心岩屑图像采集装置，其特征在于：所述样品旋转机构的结构为：包括两根相互平行的胶辊、样品旋转电机、皮带，在两根胶辊的同一端均设置有齿轮，这两个齿轮与所述样品旋转电机的齿轮形成三角形位置关系，所述两根胶辊的齿轮与所述样品旋转电机的齿轮通过同一条皮带形成三角形连接，所述样品旋转电机的控制信号输入端与所述主控电路系统的样品旋转控制信号输出端对应连接。

5.根据权利要求1所述的岩心岩屑图像采集装置，其特征在于：所述“X轴”与“Y轴”两个方向的导轨均为双导轨。

6.根据权利要求1所述的岩心岩屑图像采集装置，其特征在于：在所述液晶显示触摸屏和所述数字键盘的下方设置有蜂鸣器，所述蜂鸣器的控制信号输入端与所述主控电路系统的蜂鸣控制信号输出端对应连接。

7.一种如权利要求1所述的岩心岩屑图像采集装置的图像采集方法，包括对焦，其特征在于：所述对焦为自动对焦，其方法为：(1)程序开始，判断当前是否启动自动对焦选项，若否，则结束不执行自动对焦程序，若是，则进入下一步骤；(2)寻找清晰焦距的方向；(3)确定调焦方向，清晰焦距的方向为正确方向，若方向不正确，则返回第二步骤继续寻找清晰焦距的方向，若方向正确，则进入下一步骤；(4)调节焦距；(5)比较当前清晰度是否大于前次调焦清晰度，若大于，则返回第四步骤继续调节焦距，若小于，则进入下一步骤；(6)进行一次焦距反调，调焦结束。

8.根据权利要求7所述的岩心岩屑图像采集装置的图像采集方法，其特征在于：所述步骤(2)的具体方法为：先计算出当前图像的清晰度，再对焦距进行一次拉远操作，并计算拉远后图像的清晰度，然后比较两次图像的清晰度，若后一次图像清晰度大于前一次图像清晰度，则确定当前调焦方向为清晰焦距方向，否则，再重复上述操作，直到找到清晰焦距方向。

9.一种如权利要求1所述的岩心岩屑图像采集装置的图像处理方法，包括对图像的光照均衡、色彩校正的方法和对小岩心360度柱面采集的图像的拼接方法，其特征在于：所述拼接为自动拼接，其方法为：(1)程序开始，判断当前是否退出线程，若没有，则退出本程序，若是，则进入下一步骤；(2)对第一幅图像进行局部光照均衡；(3)以第一幅图像做参照，对第二幅图像进行亮度校正及光照均衡；(3)找两幅图像的重叠区域，方法为：取第一幅图片底部一定行数的像素区域，从第二幅图片的起始行开始进行比较，之后再下移一行，在该搜索过程中，两幅图片的所有像素点差值和最小的像素区域对应的起始行为该重叠区域的起始行；(4)找重叠区域的最佳拼接线，方法为：从重叠区域各行第一个像素点开始，取其与上、下、右像素差值最小的像素点作为下一节点，各路线中差值和最小的路线即为最佳拼接线；(5)依据最佳拼接线移动图像数据并重新设置待拼接图像数据；(6)判断循环是否结束，若不是，则返回第二步骤重新处理，若是，则裁剪最后一幅图像的重叠图像，程序结束。

10.根据权利要求9所述的岩心岩屑图像采集装置的图像采集方法，其特征在于：所述对图像的光照均衡的方法为：在视场区域放置目标和一张白纸片，白纸片位于视场区域右侧，白纸片区域选择为白平衡区域，每次采集视场图片分割成目标区域和白平衡区域，将采集的第一幅图像的白平衡区域作为标准白平衡区域，其余图像白平衡区域红色、绿色、蓝色各分量所有像素点累加值与标准白平衡区域红色、绿色、蓝色各分量所有像素点累加值的比值作为各图像目标区域的均衡系数，目标区域像素点各分量与均衡系数的乘积作为光照均衡的输出，从而实现光照均衡；所述色彩校正方法为：首先在视场区域放置的目标为全白标准样品，并对其采集的图像作为色彩校正标准图片，计算目标区域像素点的校正系数，采集图片的目标区域像素点各分量与校正系数的乘积作为色彩校正的输出，其中，校正系数的计算的方法是：取标准图片当前像素点左右相邻数个像素点各分量的均值与纯白色中红色、绿色、蓝色的比值。

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