CN113916192B - 喀斯特溶洞图像采集监测与成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喀斯特溶洞图像采集监测与成像系统，根据溶洞内地质地貌特点在溶洞内地面规律布置一系列坐标采样平台，依次以各个坐标平台中心为极点建立球极坐标系，在该坐标平台中心布置双目摄像头，或者利用位于坐标平台或无人机上能够转动和俯仰调节的调节机构，使得双目相机的拍照功能和立体标定性能得以提升，测距精度越高，通过对获取的最新图像信息与历史图像信息对比、分析、调整和测试，输出喀斯特溶洞内地址地貌模型和变化区域及变化量度,及温湿度等对应信息的监测,实现对溶洞内地质灾害动态的监测与图像、视频定期且持续监测、监控、记录的功能，可为研究喀斯特地区相关地质模型的建立提供科学的数据支撑。

Description

喀斯特溶洞图像采集监测与成像系统

技术领域

本发明属于图像处理与监测技术领域，具体涉及一种喀斯特溶洞内地质地貌图像采集监测与成像系统。

背景技术

图像信息是人类获取的最重要的信息之一，图像采集在数字图像处理、图像识别等领域应用十分广泛。图像采集的可行性、频率、速度、质量都会直接影响到图像处理的整体效果。由于不同地质土壤侵蚀现象的复杂性，研究中多寻求可靠的方法对侵蚀地貌进行观测分析以期获得其发生机理。对于地质灾害现场图像传输目前只是集中在实现视频监控，然而由于地质灾害监测特性，传输、供电问题使视频监控在地质灾害监测中的应用受到制约。喀斯特溶洞内地形奇特，地质地貌结构复杂，而且有很多溶洞内石笋持续缓慢增长变化，光线不足甚至无光，肉眼无法观测，定期图像采集工作量大，且采集位置不同带来前后数据分析难度大，精度差，而且采集的图像数据不全面。在溶洞内地质灾害的监测、监控、记录、报警的设备中，目前基本上没有将图像、视频集成自动化采集的应用，非常必要有一种能够定期定点且覆盖范围广的高效率采集系统，达到持续对溶洞内地质地貌变化情况进行采集和图像处理，为研究喀斯特地区相关地质建立提供科学的数据支持。

发明内容

设计一套能够用于喀斯特溶洞内部实现定期自动拍照取样与图像处理的监测系统。通过在相应喀斯特溶洞内建立标准位置坐标平台，并结合无人机,达到定期定点图像捕捉和图像处理目的,实现持续的记录信息。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种喀斯特溶洞图像采集监测与成像系统，在溶洞内地面以等间距布置一系列坐标平台，依次以各个坐标平台中心为极点建立球极坐标系，在该坐标平台中心布置双目摄像头，以φ为投影半径，r为极轴半径（球面半径）范围内作为图像采集区，仰视环绕拍照并合成全景球环图像Pi；拍照收集各个坐标平台的图像集P（1，...，i），合成溶洞顶部全景图像；基于单坐标平台的所述仰视环绕拍照，调整摄像头截取极轴半径r范围形成的深度图像A；根据所截取的图像A在不同投影半径φ上根据景象凸凹变化差情况进行边缘检测，得出凸显凸出地貌的边缘图像B；投影半径φ的图像为实际拍照原始图像，景象凸凹变化差是基于双目摄像头测量r的变化差。对边缘图像B进行图像形态学处理（包括提取形态结构特征，如颜色，形状，大小等），处理后的边缘图像C和原深度图像A进行融合，并求取融合后图像的连通域Dj； 对于构成单个坐标平台全景球环原始图像Pi的每个深度图像A，分别求取各深度图像的连通域构成集D（1，...，j），依据每个连通域Dj的形状，面积，极轴半径r差与最近历史数据分别对比判断是否变化；判断是否变化是指凸出地貌的变化。根据判断结果，若没有变化，记录该处凸出地貌的变化部位，作为标记Ei；若有变化，记录该处凸出地貌的变化部位，作为标记Fi，并根据变化部位图像的灰度均值，对其连通域Dj进行分层处理，进一步求取融合后图像的连通域Dj’，依据每个连通域Dj’的形状，面积，极轴半径r差与最近历史数据分别对比获取精确的变化值Qj；将Ei和Fi分别区分标注于顶部全景图像中，将变化值Qj分别区分标注于Fi对应变化的部位。

基于以上系统，通过定期对溶洞内各个坐标平台位置的图像采集，并对这些图像进行处理来获取卡斯特溶洞内的连续历史变化速率和变化幅度曲线图。

在溶洞内地面布置的一系列坐标平台是在溶洞内各个坐标平台位置，提前修建基础平台，并在各基础平台处增设信号发射源，并装配超级电容电池。

所述的双目摄像头布置方式有两种，一种方式是直接设置于坐标平台中心，另一种方式是设置于能与坐标平台中心精准对接的无人机顶部中心。即在无人机上或者在平台上设置具有环视拍照功能的相机，两种方式都基于相应坐标平台的位置，以该坐标平台位置为中心，仰视环绕拍照。

利用无人机时，另一个作用是通过无人机悬空水平环视拍照，该功能需要无人机提供为坐标平台进行充电功能（一般对于不利于增设外部电源的区域），以利于其信号发射源提供无线电信号坐标定位。无人机翼悬空后以多个平台坐标的无线电信号的位置为参考系，确定其悬空点位置，前后各检测位置相同，以提高图像对比精度。无人机悬空水平环视图像采集与各个坐标平台的图像集P（1，...，i）合成溶洞VR图像，生成具有卡斯特溶洞地貌立体全景，建立立体模型。设计具有充电功能的无人机或无人机携带充电电源，无人机包括与各个坐标平台对接的对接机构和定位机构，使得无人机与坐标平台能够精准定位，电源接口能够可靠对接。

无人机携带的蓄电池与平台的超级电容电池端口对接，对超级电容电池临时充电。超级电容电磁具有充电速度快的优点，能够在检测时间段内临时充电，提给无线电信号源或者提供给平台摄像头供电。

另外，还包括无人机机载定位摄像头，通过视觉识别模块和视觉测距模块，捕捉坐标平台图像并处理，获得平台的位置并获取平台对应序号，为无人机降落目的地提供引导。

无人机起飞到相邻平台采取同样方式与该平台的超级电容电池充电，并以同样方式进行拍照。

对应各坐标点的平台，分别被拍照取相后，无人机携带图像信息与后台处理器建立通讯，由后台处理器对图像进行处理。确定卡斯特溶洞内地形变化情况。

在溶洞内地面以上垂直高度h1处以等间距布置一系列坐标塔杆，依次以各个坐标塔杆中心为极点建立球极坐标系，在各坐标塔杆轴心布置双目摄像头，以φ为投影半径，r为极轴半径（球面半径）范围内作为图像采集区，仰视环绕拍照并与各个坐标平台的图像集P（1，...，i）合成全景球环图像Pi。

在溶洞内顶部向下垂直高度h2处以等间距布置一系列坐标塔杆，依次在各个坐标塔杆末端安装双目摄像头，以水平向环绕拍照，与各个坐标平台的图像集P（1，...，i）合成溶洞VR图像。

或者，在各平台设置环视拍照功能，无人机仅提供充电功能。或者，无人机与平台可以建立无线充电关系。或者，无人机与平台之间建立多点定位。或者，无人机扫描平台二维码，或者识别平台标号。

所采用的双目相机由DSL-3079-HE相机和索尼IMX179镜头组成。双目相机模块的识别功能和测距功能。为提高双目测距系统精度和待测凸出地貌位置距离，使用双目相机参数优化和角点检测的双目测距系统。同时双目相机的立体标定参数决定了双目相机的平行程度，双目相机越平行，则测距精度越高，所以有必要对双目相机的立体标定方式进行优化，以提高双目相机的平行程度，从而提高测距精度，例如通过提高双目相机的稳定性，位置精准性等。

本发明的有益效果：本发明研制了一套用于喀斯特溶洞内部自动定期定点监测的系统，根据溶洞内地质地貌特点规律布置的多个采集平台，以及根据平台布局情况来实现无人机定期自动拍照获取最新图像变化信息,通过对获取的最新图像信息与历史图像信息对比、分析、调整和测试，输出喀斯特溶洞内地址地貌模型和变化区域及变化量度,及温湿度等对应信息的监测, 实现对溶洞内地质灾害动态的监测与图像、视频定期且持续监测、监控、记录的功能，可为研究喀斯特地区相关地质模型的建立提供科学的数据支撑。

设计具有充电功能的无人机或无人机携带充电电源，无人机包括与各个坐标平台对接的对接机构和定位机构，使得无人机与平台能够可靠对接定位。无人机携带的蓄电池与平台的超级电容电池端口对接，对超级电容电池临时充电。从而解决溶洞图像采样时因频率低且需长期持续采集的因素，导致不利于配置外置电源或内置普通蓄电池不适合长置的问题。

利用位于坐标平台或无人机上能够转动和俯仰调节的调节机构，使得双目相机的拍照功能和立体标定性能得以提升，测距精度越高。

利用无人机时的另一个作用是通过无人机悬空水平环视拍照，该功能需要无人机提供为坐标平台进行充电功能，以利于其信号发射源提供无线电信号坐标定位。无人机翼悬空后以多个平台坐标的无线电信号的位置为参考系，确定其悬空点位置，前后各检测位置相同，以提高图像对比精度。无人机悬空水平环视图像采集与各个坐标平台的图像集P合成溶洞VR图像，生成具有卡斯特溶洞地貌立体全景，建立立体模型。

附图说明

图1是坐标平台采集图像系统框图。

图2是无人机采集图像系统框图。

图3是图像采集与处理流程图。

图4是坐标平台分布即图像采集范围示意图。

图5是单个坐标平台的一种结构形式示意图。

图6是图5中单坐标平台展开状态剖面图。

图7是图5中单坐标平台折叠状态剖面图。

图中标号：坐标平台1，密封箱2，密封盖3，箱盖启闭机构4，推举机构5，基座6，平转驱动齿轮箱7，支座8，双目相机9，倾角驱动电机10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：一种喀斯特溶洞图像采集监测与成像系统，用于解决目前溶洞内因地形奇特，地质地貌结构复杂，光线差或无光线，且有很多溶洞内石笋持续缓慢增长变化，肉眼无法观测，导致定期图像采集工作量大甚至无法实现的问题。本实施例采用如图1的方式在溶洞内地面以等间距布置一系列坐标平台，依次以各个坐标平台中心为极点建立球极坐标系，在该坐标平台中心布置双目摄像头，然而，单个坐标平台的图像采集设备（可包括采用地貌仪主机和激光仪），其调节端（摄像头前镜头方向和激光仪方向）无论从哪个角度进行图像采集都有可能被石笋结构阻挡断开，无法全面观测溶洞内的凹陷凹沟地貌，采用如图4所示的布置方式，使各坐标平台依次按顺序交错分布，各坐标平台分布向上采集一定范围，如采集区41，多个坐标平台的布置方式以覆盖全部溶洞顶部为准，存在部分重复采集区，能够实现无死角和持续采集，洞顶侵蚀过程的观测范围更为全面、观测精度更高，为进一步图像处理提供准确的数据支持，各坐标平台的采集图像经过处理系统依次处理，最终生成具有标记特征的溶洞内顶部全景图像。

现有技术依靠人为采集难度大，定期持续采集成本高难以实施，如现有技术中在试验现场的地貌仪主机如果被移动以后，主机中摄像机和激光仪的位置、角度可能变化，即地貌仪主机发出的等高、平行激光平面会发生较大误差。因此需要对主机中摄像机和激光仪的位置和角度进行校准后，主机才能被重新定位再用于试验观测，现有人为通过携带地貌仪的校准工作较繁琐且耗时。本实施例根据溶洞内地质地貌特点规律布置的多个采集平台，以及根据平台布局情况来实现无人机定期自动拍照获取最新图像变化信息,通过对获取的最新图像信息与历史图像信息进行自动对比、分析、调整和测试等。

具体地，如图4中每个坐标平台分别以平台所处位置为中心，以φ为投影半径，r为极轴半径范围内作为图像采集区，仰视环绕拍照并合成全景球环图像Pi。各个坐标平台进行图像采集完成后，可将拍照收集各个坐标平台的图像集P（1，...，i），合成溶洞顶部全景图像，如图3。

基于单坐标平台的仰视环绕拍照，调整摄像头截取极轴半径r范围形成的深度图像A。根据所截取的图像A在不同投影半径φ上根据景象凸凹变化差情况进行边缘检测，得出凸显凸出地貌的边缘图像B。再对边缘图像B进行图像形态学处理，处理后的边缘图像C和原深度图像A进行融合，并求取融合后图像的连通域Dj。

对于构成单个坐标平台全景球环原始图像Pi的每个深度图像A，分别求取各深度图像的连通域构成集D（1，...，j），依据每个连通域Dj的形状，面积，极轴半径r差与最近历史数据分别对比判断是否变化。

根据判断结果，若没有变化，记录该处凸出地貌的变化部位，作为标记Ei；若有变化，记录该处凸出地貌的变化部位，作为标记Fi，并根据变化部位图像的灰度均值，对其连通域Dj进行分层处理，进一步求取融合后图像的连通域Dj’，依据每个连通域Dj’的形状，面积，极轴半径r差与最近历史数据分别对比获取精确的变化值Qj。

最后，将Ei和Fi分别区分标注于顶部全景图像中，将变化值Qj分别区分标注于Fi部位。通过定期对溶洞内各个坐标平台位置的图像采集，并对这些图像进行处理来获取卡斯特溶洞内的连续历史变化速率和变化幅度曲线图。

基于以上系统，根据监测的溶洞内地质地貌设置的多个平台，是基于对各平台提供外部电源的方式实现供电，设置程序定期自动拍照获取最新图像变化信息,通过对获取的最新图像信息与历史图像信息对比、分析、调整和测试，输出喀斯特溶洞内地址地貌模型和变化区域及变化量度,及温湿度等对应信息的监测,可为研究喀斯特地区相关地质模型的建立提供科学的数据支持，通过定期对卡斯特溶洞内特定位置的图像采集，并对这些图像进行处理来获取卡斯特溶洞内的变化情况。

实施例2：在实施例系统方案基础上，在溶洞内各个坐标平台位置，提前修建基础平台并安装如图5所示的密封箱2，并在各基础平台处增设信号发射源，并装配外部电源或内部蓄电池。

所述的双目摄像头布直接设置于坐标平台中心，双目相机由DSL-3079-HE相机和索尼IMX179镜头组成，通常还需要在相应坐标平台配置与相机朝向一致的激光和/或探照灯以提高图像清晰度、精准度和辨识度，坐标平台1与双目摄像机的一种具体布置关系如图6和图7所示。可以看出，坐标平台1包括密封箱2，密封盖3和箱盖启闭机构4，密封箱2内部安装有推举机构5，推举机构5的顶部固定有基座6，基座6上固定有平转驱动齿轮箱7，该齿轮箱的输入端连接平转驱动电机，该齿轮项的输出端连接支座8，支座8上通过销轴铰接有双目相机9，固定于支座8一侧的倾角驱动电机10，其转轴与所述销轴传动连接，密封箱2内还设置有线或无线传输模块，以及电源模块。通常情况下密封盖3被密封固定于密封箱2顶部，工作模式下由控制器控制箱盖启闭机构4驱动打开密封箱2，控制器进一步控制推举机构5向上移动，将基座6携带平转驱动齿轮箱7、支座8和双目相机9同时驱动移出密封箱之外，然后分别控制平转驱动电机和倾角驱动电机10工作，使双目相机9对准采集区41进行拍照，同时利用现有双目相机模块的识别功能和测距功能，提高双目测距系统精度和待测凸出地貌位置距离，使用双目相机参数优化和角点检测的双目测距系统。

实施例3：在实施例2基础上，在溶洞内每个坐标平台采用内部蓄电池，适用于距外部电源偏远的地区，这种溶洞规模较分散且偏远，不利于引入外部电源，从而需要对每个坐标平台分别配置内部蓄电池。蓄电池作为充电电源时，可以通过在溶洞外增设太阳能电池板为其充电。

实施例4：在实施例3基础上，针对每个坐标平台配置的内部蓄电池分别采用超级电容电池，本实施针对实施例3不适用利用太阳能的区域，因采集频率较低（每年四次）以及溶洞深度较深，或不利于布置太阳能电池板的区域，设计具有充电功能的无人机（或无人机另外携带充电电源），无人机包括与各个坐标平台对接的对接机构和定位机构，使得无人机与平台能够可靠对接定位。无人机携带的蓄电池与平台的超级电容电池端口对接，对超级电容电池临时充电。超级电容电池具有法拉级的超大电容量，这比普通电容要大得多，可以瞬间释放的功率比普通电池高近十倍，而且不会损坏，受温差因素影响小，传统电池低温下效能将会大大降低，有超强的荷电保持能力，漏电量非常小，传统电池要经常充电才能保持状态（不适合充电频率很低的情况），充电迅速，它的速度比普通电池快几十倍，几分钟就可充满所需要的电量，超级电容电池本身不会对环境造成污染，真正免维护，而传统电池仍是有污染。考虑到采样频率较低且需长期持续的原因，本实施例优选采用超级电容电池。

实施例5：在实施例1基础上，在溶洞内地面以上垂直高度h1处以等间距布置一系列坐标塔杆，依次以各个坐标塔杆中心为极点建立球极坐标系，在各坐标塔杆轴心布置双目摄像头，以φ为投影半径，r为极轴半径范围内作为图像采集区，仰视环绕拍照并与各个坐标平台的图像集P（1，...，i）合成全景球环图像Pi。

实施例6：采用如图2所示的布置方式，即在实施例1基础上，还包括无人机通过图像捕捉处理，获得平台的相应位置，以及获取平台的序号。无人机机载定位摄像头，通过视觉识别模块和视觉测距模块，捕捉坐标平台图像并处理，获得平台的位置并获取平台对应序号，为无人机降落目的地提供引导。对应各坐标点的平台，分别被拍照取相后，无人机携带图像信息与后台处理器建立通讯，由后台处理器对图像进行处理，确定卡斯特溶洞内地形变化情况。

同时双目相机的立体标定参数决定了双目相机的平行程度，双目相机越平行，则测距精度越高，对双目相机的立体标定方式进行优化，以提高双目相机的平行程度，从而提高测距精度，例如通过提高双目相机的稳定性，位置精准性等。一种实现方式是在无人机顶部中心的基座上固定有平转驱动齿轮箱，该齿轮箱的输入端连接平转驱动电机，该齿轮项的输出端连接支座，支座上通过销轴铰接有双目相机，固定于支座一侧的倾角驱动电机，其转轴与所述销轴传动连接。

实施例7：在实施例1基础上，还可以再进一步在溶洞内顶部向下垂直高度h2处以等间距布置一系列坐标塔杆，依次在各个坐标塔杆末端安装双目摄像头，以水平向环绕拍照，与各个坐标平台的图像集P（1，...，i）合成溶洞VR图像。对于水平向环绕拍照的处理，采用如实施例1所述的图像处理过程，并将将Ei和Fi分别区分标注于溶洞VR图像中，将变化值Qj分别区分标注于Fi部位。同样地，通过定期对溶洞内各个坐标平台位置的图像采集，并对这些图像进行处理来获取溶洞内的连续历史变化速率和变化幅度曲线图。

实施例8：在实施例1基础上，坐标平台设置针对相机伸缩隐藏的封闭结构，普通无人机底部带电源接口，使得无人机与坐标平台的电源端通过有线或无线方式对接。电源对接后，相应坐标平台启动，展开相机进入拍照模式，并通过有线或无线方式将图像数据传输给无人机上存储模块。基于该设计，实现方式是在坐标平台一侧设置机座，机座包括两个对侧的呈八字形的斜面，两侧斜面顶部汇隆为脊状，无人机上方安装有双目摄像头及其角度调节机构，无人机的底座下方两侧对称安装有两支架，且两侧对称支架能够卡固在所述机座的两侧斜面。无人机的底座下方固定有辅架，辅架的前后端向下延伸有固定座，每个固定座上安装有电磁体，同时在所述机座的脊状顶部前后侧分别固定有永磁体，所述电磁体与永磁体位置对应且方向一致，使得无人机下方两支架位于机座两侧斜面后，电磁体通电与永磁体吸合定位。

实施例9：在实施例1基础上，各坐标平台配备信号发射源，并装配超级电容电池，无人机携带的蓄电池与平台的超级电容电池端口对接，对超级电容电池临时充电。无人机设置具有平视拍照功能的相机。无人机翼悬空后以多个平台信号发射源对应的坐标位置为参考系，确定每次悬空图像采集的悬空点位置，前后各检测位置相同，以提高图像对比精度。悬停无人机依据其顶部安装的双目摄像头，以水平向环绕方式拍照，并与各个坐标平台的图像集P（1，...，i）合成溶洞VR图像。无人机悬空环视检测与仰视检测相结合，生成具有卡斯特溶洞地貌立体全景，建立立体模型。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。例如在各平台设置环视拍照功能，无人机仅提供充电功能。例如无人机与平台可以建立无线充电关系。例如无人机与平台之间建立多点定位。例如无人机扫描平台二维码，或者识别平台上标号等方式。

Claims (11)

1. 一种喀斯特溶洞图像采集监测与成像系统，其特征在于，在溶洞内地面以等间距布置一系列坐标平台，依次以各个坐标平台中心为极点建立球极坐标系，在该坐标平台中心布置双目摄像头，以φ为投影半径，r为极轴半径范围内作为图像采集区，仰视环绕拍照并合成全景球环图像Pi；拍照收集各个坐标平台的图像集P（1，...，i），合成溶洞顶部全景图像；基于单坐标平台的所述仰视环绕拍照，调整摄像头截取极轴半径r范围形成的深度图像A；根据所截取的图像A在不同投影半径φ上根据景象凸凹变化差情况进行边缘检测，得出凸显凸出地貌的边缘图像B；对边缘图像B进行图像形态学处理，处理后的边缘图像C和原深度图像A进行融合，并求取融合后图像的连通域Dj； 对于构成单个坐标平台全景球环原始图像Pi的每个深度图像A，分别求取各深度图像的连通域构成集D（1，...，j），依据每个连通域Dj的形状，面积，极轴半径r差与最近历史数据分别对比判断是否变化；根据判断结果，若没有变化，记录凸出地貌的部位，作为标记Ei；若有变化，记录凸出地貌的变化部位，作为标记Fi，并根据变化部位图像的灰度均值，对其连通域Dj进行分层处理，进一步求取融合后图像的连通域Dj’，依据每个连通域Dj’的形状，面积，极轴半径r差与最近历史数据分别对比获取精确的变化值Qj；将Ei和Fi分别区分标注于顶部全景图像中，将变化值Qj分别区分标注于Fi部位。

2.根据权利要求1所述的图像采集监测与成像系统，其特征在于，通过定期对溶洞内各个坐标平台位置的图像采集，并对这些图像进行处理来获取喀斯特溶洞内的连续历史变化速率和变化幅度曲线图。

3.根据权利要求1所述的图像采集监测与成像系统，其特征在于，在溶洞内各个坐标平台位置，提前修建基础平台，并在各基础平台处增设信号发射源，装配超级电容电池。

4.根据权利要求3所述的图像采集监测与成像系统，其特征在于，所述的双目摄像头布直接设置于坐标平台中心。

5.根据权利要求3所述的图像采集监测与成像系统，其特征在于，所述的双目摄像头设置于能与坐标平台中心精准对接的无人机顶部中心。

6.根据权利要求5所述的图像采集监测与成像系统，其特征在于，设计具有充电功能的无人机或无人机携带充电电源，无人机包括与各个坐标平台对接的对接机构和定位机构，使得无人机与坐标平台能够精准定位，电源接口能够可靠对接。

7.根据权利要求6所述的图像采集监测与成像系统，其特征在于，无人机携带的蓄电池与平台的超级电容电池端口对接，对超级电容电池临时充电。

8.根据权利要求3所述的图像采集监测与成像系统，其特征在于，还包括无人机机载定位摄像头，通过视觉识别模块和视觉测距模块，捕捉坐标平台图像并处理，获得平台的位置并获取平台对应序号，为无人机降落目的地提供引导。

9.根据权利要求3所述的图像采集监测与成像系统，其特征在于，对应各坐标点的平台，分别被拍照取相后，无人机携带图像信息与后台处理器建立通讯，由后台处理器对图像进行处理，确定喀斯特溶洞内地形变化情况。

10.根据权利要求1所述的图像采集监测与成像系统，其特征在于，还包括在溶洞内地面以上垂直高度h1处以等间距布置一系列坐标塔杆，依次以各个坐标塔杆中心为极点建立球极坐标系，在各坐标塔杆轴心布置双目摄像头，以φ为投影半径，r为极轴半径范围内作为图像采集区，仰视环绕拍照并与各个坐标平台的图像集P（1，...，i）合成全景球环图像Pi。

11.根据权利要求1所述的图像采集监测与成像系统，其特征在于，还包括在溶洞内顶部向下垂直高度h2处以等间距布置一系列坐标塔杆，依次在各个坐标塔杆末端安装双目摄像头，以水平向环绕拍照，与各个坐标平台的图像集P（1，...，i）合成溶洞VR图像。

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