CN102608670B - 岩芯荧光白光一体化图像采集系统及方法 - Google Patents
岩芯荧光白光一体化图像采集系统及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于地质石油勘探领域，涉及一种岩芯荧光白光一体化图像采集系统，包括工控机、由PLC控制电路及伺服控制器构成的总控制器、照相扫描装置、横向驱动装置、纵向驱动装置、胶辊驱动装置、测距传感器。其中，照相扫描装置包括支架、遮光罩、白光光源、荧光光源、线阵CCD彩色相机和面阵高分辨率彩色相机、相机旋转装置及内部纵向驱动装置，线阵CCD彩色相机固定在相机旋转装置的旋转平台上，纵向驱动装置连接到横向驱动装置上。本发明同时提供一种采用上述系统实现的图像采集方法。本发明能够能快速、客观、准确地完成对岩芯白光和荧光图像的采集。
Description
技术领域
本发明属于地质石油勘探领域，涉及一种岩芯图像采集方法及装置。
技术背景
近年来，我国地质事业得到了长足发展，尤其是新技术新方法的应用推动了地质科研的进步。据调查，我国每年有上百万米的钻孔任务，产生大量岩芯。岩芯是地质工作人员在油气勘探开发研究工作中获取地下地质信息的第一手资料，是最关键、最直观的信息，也是反复使用的实物资料，油田石油地质分析数据和地球物理勘探的物理参数均来自于岩心。一般情况下，岩芯出桶后装盒放在自然条件下集中保管，存在两方面的问题：首先，长期放置的岩芯中油气挥发和氧化；其次，频繁的采样、观察描述和自然风化等因素使岩芯的准确性、完整性和真实性均受到一定影响。近年，为了解决岩芯保存问题，市场上出现了几种不同的岩芯扫描仪实现扫描图像存储。
目前的市场的岩芯心扫描仪，大多白光和荧光图像的采集分别在两台设备上独立运行，且自动化程度不够高，采用分开式设计存在以下几方面问题：首先，两台设备独立设计，需要耗费较多的人力物力和财力，增加了设备购置成本，不符合可持续发展的要求；其次，增加了占地面积，同一根岩芯需要在两台设备上进行两次扫描，图像扫描效率不高。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述问题而提供一种高智能化、高分辨率、高色彩还原的白光和荧光一体化扫描的图像采集设备和方法，为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种岩芯荧光白光一体化图像采集系统，包括工控机、由PLC控制电路及与其相连的伺服控制器构成的总控制器、照相扫描装置、横向驱动装置、纵向驱动装置、胶辊驱动装置、测距传感器，其中，
照相扫描装置包括支架、遮光罩、白光光源、荧光光源、线阵CCD彩色相机和面阵高分辨率彩色相机、带有旋转平台的相机旋转装置及内部纵向驱动装置，线阵CCD彩色相机固定在相机旋转装置的旋转平台上，面阵高分辨率彩色相机和相机旋转装置及测距传感器在内部纵向驱动装置的驱动下一起上下移动；内部纵向驱动装置和遮光罩通过支架连接到纵向驱动装置上；
纵向驱动装置连接到横向驱动装置上；
测距传感器用于对置于胶辊上的目标物表面进行激光测距，并将距离信息反馈给总控制器，胶辊驱动装置用于驱动胶辊的旋转；
总控制器根据距离信息控制纵向驱动装置，实现照相扫描装置整体的上下移动，通过内部纵向驱动装置控制两个相机上下移动，实现自动对焦，并通过横向驱动装置实现线阵CCD彩色相机的横向移动；白光光源及荧光光源受PLC控制电路的控制；总控制器通过对各个光源、各个驱动装置及相机旋转装置的控制，实现不同的照相扫描方式，两个相机采集的图像被送入工控机。
本发明同时提供一种采用所述的系统实现的岩芯荧光白光一体化图像采集方法，包括白光扫描、荧光扫描和滚动扫描三种扫描方式：采用白光扫描时，启动白光光源和线阵CCD彩色相机，并利用横向驱动装置的横向移动实现线扫描；采用荧光扫描时，启动过荧光光源和面阵高分辨率彩色相机实现平面图像的采集；进行滚动扫描时候，只开启白光光源，工作方式为：通过相机旋转装置将线阵CCD彩色相机旋转90度，利用横向驱动装置的横向移动实现线扫描，此时，扫描方向改变为与X轴相垂直的Y轴，且通过胶辊驱动装置带动目标物旋转，使得扫描分多段进行。
其中，扫描分多段进行的方法为：照相扫描装置移动到某一段位置时停下，对旋转的目标物进行采集，采集完成后，照相扫描装置再移动到下一段位置，再进行采集，直到采集完成。
本发明的岩芯荧光白光一体化图像采集方法及装置，可以针对1m至1.2m的岩芯剖面和全直径岩芯，进行高智能化、高分辨率、高色彩还原的白光和荧光一体化扫描的图像采集在采集图像时，光源和照相机一起横向匀速运动，在白光图像采集时，系统自动打开LED白光光源，由于本装置采用LED光源，光谱纯，能够真实的还原岩心的色彩，为图像采集质量提供了保障；在荧光图像采集时，系统自动切换荧光光源，该荧光光源为紫外光，能够更好地激发岩芯中的含油物，与此同时，荧光成像系统还采用滤光技术，巧妙地消减掉紫外线光源中可见光部分对荧光成像与图像采集带来的干扰。采用自动测距进行自动对焦，不需要人为进行相机距离调整，该装置应用于岩芯图像采集系统上，能快速、客观、准确地完成对岩芯白光和荧光图像的采集，大大提高产品图像采集的质量和效率。
附图说明
图1岩芯荧光白光一体化图像采集装置总体图；
图2岩芯荧光白光一体化图像采集装置相机安装图；
图3岩芯荧光白光一体化图像采集方法及装置光源安装图。
附图标注说明：1、电气控制箱；2、照相扫描装置；3、纵向驱动装置；4、内部纵向驱动装置；5、横向驱动装置；6、胶辊驱动装置；7、白光线阵CCD彩色相机；8、荧光面阵高分辨率彩色相机；9、相机旋转装置；10、测距传感器；11、支架；12、白光光源；13、荧光光源；14、光源遮光罩；15调整平台
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述：
如图1所示，岩芯荧光白光一体化图像采集装置，包括电气控制箱1、照相扫描装置2、横向驱动装置5、纵向驱动装置3、胶辊驱动装置6，在电气控制箱内装有工控机(图中不可视)、液晶触摸屏、键盘鼠标(图中不可视)、PLC控制电路(图中不可视)、伺服控制器(图中不可视)，PLC控制电路通过伺服控制器实现对各个驱动装置及旋转装置的控制。
照相扫描装置2如图2及图3所示，照相扫描装置内装有线阵CCD彩色相机7和面阵高分辨率彩色相机8、六只LED白光光源12和六只荧光光源13、测距传感器10、相机旋转装置9、遮光罩14。线阵CCD彩色相机7置于相机旋转装置的旋转平台上，通过相机旋转装置实现相机90度旋转，实现岩芯横切面采集与全直径滚动扫描切换。内部纵向驱动装置4通过调整平台15带动两个相机、相机旋转装置9及测距传感器10上下移动。内部纵向驱动装置4连同遮光罩14都固定在支架11上。工控机内有一个PCI-E插槽，图像采集卡置于该插槽上，与线阵CCD彩色相机和面阵高分辨率彩色相机相连，相机的控制线与电气控制箱内PLC控制电路相连，白光光源与荧光光源电源与PLC控制电路相连，横向驱动装置、纵向驱动装置、内部纵向驱动装置、胶辊驱动装置、相机旋转装置的控制电路与伺服控制器及PLC控制电路相连。
当进行岩芯横切面或扫描时，纵向驱动装置3可以控制照相扫描装置2上下移动，扫描前照相扫描装置2离胶辊驱动装置6距离为20cm，人工将待采集实物放置到胶辊驱动装置6上方，选择扫描模式并点击扫描按钮，扫描装置2自动下降到扫描位置，光源遮光罩13可以防止外界光的干扰，系统根据选择的扫描模式，打开相应的光源和相机，白光扫描时，系统自动打开白光光源12和线阵CCD彩色相机7，荧光扫描时系统自动打开荧光光源13和面阵高分辨率彩色相机8，然后系统进行自动测距对焦，通过测距传感器10测量采集表面到相机的距离，通过内部纵向驱动装置4，自动调整相机的高度到预设置，实现自动对焦，对焦完成后，横向驱动装置5控制照相扫描装置2从右端匀速向左移动，进行图像采集，移动到指定位置后，完成图像采集工作，照相扫描装置2自动快速回到右端，图像采集工作结束。
当进行岩芯全直径滚动扫描时，扫描步骤同上，其中区别在于，滚动扫描只进行白光采集，需要通过相机旋转装置9将线阵CCD彩色相机7旋转90度，扫描过程中胶辊驱动装置6带动岩芯匀速旋转，扫描过程中分多段进行，照相扫描装置2移动到某一段位置时停下，进行采集，待岩芯旋转2周后，停止采集，照相扫描装置2移动到下一段位置，再进行采集，直到采集完成，系统通过自动拼接算法将多段图像实现无缝拼接和裁剪。
Claims (3)
1.一种岩芯荧光白光一体化图像采集系统，包括工控机、由PLC控制电路及与其相连的伺服控制器构成的总控制器、照相扫描装置、横向驱动装置、纵向驱动装置、胶辊驱动装置、测距传感器，其中，
照相扫描装置包括支架、遮光罩、白光光源、荧光光源、线阵CCD彩色相机和面阵高分辨率彩色相机、带有旋转平台的相机旋转装置及内部纵向驱动装置，线阵CCD彩色相机固定在相机旋转装置的旋转平台上，面阵高分辨率彩色相机和相机旋转装置及测距传感器在内部纵向驱动装置的驱动下一起上下移动；内部纵向驱动装置和遮光罩通过支架连接到纵向驱动装置上；
纵向驱动装置连接到横向驱动装置上；
测距传感器用于对置于胶辊上的目标物表面进行激光测距，并将距离信息反馈给总控制器，胶辊驱动装置用于驱动胶辊的旋转；
总控制器根据距离信息控制纵向驱动装置，实现照相扫描装置整体的上下移动，通过内部纵向驱动装置控制两个相机上下移动，实现自动对焦，并通过横向驱动装置实现线阵CCD彩色相机的横向移动；白光光源及荧光光源受PLC控制电路的控制；总控制器通过对各个光源、各个驱动装置及相机旋转装置的控制，实现不同的照相扫描方式，两个相机采集的图像被送入工控机。
2.一种采用权利要求1所述的系统实现的岩芯荧光白光一体化图像采集方法，特征在于，所述的图像采集方法包括白光扫描、荧光扫描和滚动扫描三种扫描方式：采用白光扫描时，启动白光光源和线阵CCD彩色相机，并利用横向驱动装置的横向移动实现线扫描；采用荧光扫描时，启动过荧光光源和面阵高分辨率彩色相机实现平面图像的采集；进行滚动扫描时候，只开启白光光源，工作方式为：通过相机旋转装置将线阵CCD彩色相机旋转90度，利用横向驱动装置的横向移动实现线扫描，此时，扫描方向改变为与X轴相垂直的Y轴，且通过胶辊驱动装置带动目标物旋转，使得扫描分多段进行。
3.根据权利要求2所述的岩芯荧光白光一体化图像采集方法，其特征在于，扫描分多段进行的方法为：照相扫描装置移动到某一段位置时停下，对旋转的目标物进行采集，采集完成后，照相扫描装置再移动到下一段位置，再进行采集，直到采集完成。
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