本發(fā)明屬于工程物探勘察、檢測(cè)領(lǐng)域，本發(fā)明光源系統(tǒng)涉及到光的折射、散射成像原理、自動(dòng)化控制、光源的調(diào)控技術(shù)、光源與照片匹配原理技術(shù)、光的均勻處理技術(shù)。

背景技術(shù)：

在此描述的洞室包括：水電勘察中的勘探平洞、水電站中的引水隧洞、放空洞、導(dǎo)流洞、施工支洞、溢洪洞等、水電樞紐的引水隧洞、公路和鐵路隧洞等進(jìn)行工程勘察和檢測(cè)的隧洞統(tǒng)稱(chēng)為洞室。常規(guī)洞室的勘查工作是通過(guò)人工編錄的方式記錄洞室表面地質(zhì)信息；洞室的檢測(cè)工作主要是通過(guò)檢測(cè)混泥土質(zhì)量、厚度及洞頂回填脫空情況，檢測(cè)工作內(nèi)容主要包括混泥土裂縫（裂縫長(zhǎng)度、寬度、發(fā)育的方向等參數(shù)）、混泥土表面脫落、脫空高度、強(qiáng)度、厚度及圍巖體變形等。

隨著計(jì)算機(jī)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，利用現(xiàn)場(chǎng)拍攝的照片通過(guò)建模來(lái)完成現(xiàn)場(chǎng)勘察可更直觀的展示勘察部位巖石產(chǎn)狀、裂隙、卸荷等的三維空間位置及顏色信息，此方法可以達(dá)到精確測(cè)量和還原現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)紋理信息，此技術(shù)稱(chēng)為實(shí)景建模技術(shù)。

隨著地表實(shí)景建模的技術(shù)應(yīng)用廣泛，如無(wú)人機(jī)實(shí)景建模、文物實(shí)景建模、邊坡勘察實(shí)景建模等，這些工作都是在自然光下完成的實(shí)景建模；在攝影棚內(nèi)進(jìn)行的3D攝影也是該類(lèi)技術(shù)的延拓，采用實(shí)景建模技術(shù)建立的三維模型的色彩及形狀與真實(shí)情況基本相同。地表實(shí)景三維建模技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如在邊坡勘察中，利用此方法建立的三維模型可進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及邊坡測(cè)繪工作；在洞室內(nèi)也可利用此技術(shù)進(jìn)行勘探和檢測(cè)工作。由于洞室內(nèi)無(wú)自然光、洞型不一、洞壁凹凸較大，洞徑大小不一，因此，在洞室內(nèi)開(kāi)展實(shí)景建模難度相對(duì)較高，首先洞內(nèi)需解決光源問(wèn)題，要保證成像精度和色彩真實(shí)性，數(shù)據(jù)采集對(duì)光源有更高的要求。以下情況將影響洞室內(nèi)實(shí)景建模的效果：

勘探洞或引水洞室內(nèi)無(wú)光源，一是人工添加的光源色溫與自然光不一致（人工的照明燈都是冷色燈，色溫在6500k左右，自然光色溫為5500k左右，不同色溫下拍攝的照片顏色與自然光下拍攝的照片顏色有差別），二是存在光源亮度不均勻；

洞室因各種因素影響，造成開(kāi)挖不平整，洞形變化大、洞壁凹凸，攝影拍照時(shí)，將造成局部洞段拍攝的照片存在陰陽(yáng)面；

洞室內(nèi)存在溫差變化，光源在溫差較大的情況下容易炸裂。

在復(fù)雜的洞室條件下，通過(guò)攝影測(cè)量建立三維模型，首先必須解決光源問(wèn)題。有了好的光源，才能拍攝出好的圖像。因此，需充分設(shè)計(jì)好光源與相機(jī)及拍攝洞壁的位置關(guān)系、光源的亮度及色溫、光源在洞室內(nèi)的使用壽命等問(wèn)題。目前，針對(duì)在洞室內(nèi)利用光源拍照建立實(shí)景模型的技術(shù)還不夠成熟，特別是針對(duì)洞型變化大、洞壁不規(guī)則源的勘探平洞，對(duì)光源的要求更高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)以下目的：（1）設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)針對(duì)在洞室內(nèi)進(jìn)行三維實(shí)景建模的光源系統(tǒng)；（2）針對(duì)洞室內(nèi)環(huán)境差異，可調(diào)試光源系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)，使洞室內(nèi)拍攝的照片基本達(dá)到自然光下?tīng)顟B(tài)，滿足三為建模要求；（3）提高洞室內(nèi)光源的使用壽命；（4）提高光源的穩(wěn)定性，保證不同時(shí)段拍攝的照片色差一致，整個(gè)洞室建立的模型與實(shí)際洞壁體顏色一致；（5）確保整個(gè)光源系統(tǒng)輕便、耗電少、容易操作。

本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)以上目的：

首先，本發(fā)明基于這樣的設(shè)計(jì)方法：主要是在相機(jī)兩邊對(duì)稱(chēng)安裝相同的光源，并在相機(jī)邊上安裝光源亮度檢測(cè)筆及光源亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)；利用小燈珠并聯(lián)作為光源，并在小燈珠后部安裝散熱裝置；將供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兩部分，一部分提供光源，另一部分為整個(gè)自動(dòng)化攝影測(cè)量系統(tǒng)提供電源。

因此，本發(fā)明的洞室三維實(shí)景建模數(shù)據(jù)采集光源系統(tǒng)是這樣的：該系統(tǒng)包括由車(chē)輪運(yùn)載行駛的測(cè)量裝置控制箱及電源，測(cè)量裝置控制箱及電源通過(guò)電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸連接相機(jī)架，相機(jī)架上設(shè)有數(shù)碼相機(jī)和光強(qiáng)測(cè)試筆；在相機(jī)架的前后兩端各設(shè)有一個(gè)光源架，光源架一上設(shè)有光源小燈珠一，光源架二上設(shè)有光源小燈珠二。

進(jìn)一步的，光源小燈珠一與光源小燈珠二在相機(jī)架的兩端的光源架上呈圓周均布設(shè)置。光源小燈珠一和光源小燈珠二的額定電壓為12v、色溫為5500k。并且，光源小燈珠一和光源小燈珠二的后部均安裝有散熱裝置，光源小燈珠一和光源小燈珠二均設(shè)有密封燈罩。

更進(jìn)一步的，光源架一和光源架二各自是用兩塊鋁合金板制成，在每塊鋁合金板上均勻鉆孔并且在兩塊板之間設(shè)有空心玻璃圓柱體，并用固體膠把光源小燈珠一和光源小燈珠二固定在該玻璃柱體表面。光源架一和光源架二之間為相機(jī)架，在相機(jī)架中部鉆設(shè)有一小孔，并用螺絲穿過(guò)該小孔與數(shù)碼相機(jī)的相機(jī)底座連接。光強(qiáng)測(cè)試筆安裝在數(shù)碼相機(jī)的相機(jī)鏡頭的正上方，光強(qiáng)測(cè)試筆與相機(jī)架通過(guò)螺栓連接。光源架一和光源架二以及其上設(shè)置的空心玻璃圓柱體與相機(jī)架通過(guò)螺栓連接在同一個(gè)軸承上，該軸承與電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸連接在測(cè)量裝置控制箱及電源的電機(jī)上，數(shù)碼相機(jī)的快門(mén)線與光源小燈珠一和光源小燈珠二的光源線連接到測(cè)量裝置控制箱及電源中的控制箱的電路中。

本發(fā)明的這種洞室三維數(shù)字化成像光源系統(tǒng)，可達(dá)到以下效果：

（1）整個(gè)光源系統(tǒng)為洞室三維數(shù)字化成像提供了一個(gè)穩(wěn)定、輕便、同步的光源裝置，方便采集洞室內(nèi)不同洞壁位置高質(zhì)量照片。

（2）利用雙邊式發(fā)光系統(tǒng)、在光源表面安裝保護(hù)罩，實(shí)現(xiàn)亮度可調(diào)裝置，確保數(shù)碼相機(jī)在洞室內(nèi)拍攝照片亮度均勻一致，為建立真三維模型提供了可靠保證。

（3）光源兩側(cè)的光強(qiáng)檢測(cè)筆的合理設(shè)計(jì)，為調(diào)整洞室光強(qiáng)度，保證亮度一致提供了重要參考依據(jù)，減少了人為因素對(duì)光強(qiáng)的判斷。

（4）為了確保工作安全，整個(gè)供電系統(tǒng)選用額定電壓為12v，可選擇不同功率的小燈珠，為大小的不同洞室提供了近自然光的亮度。

（5）安裝散熱裝置，保證了連續(xù)8小時(shí)工作小燈珠不會(huì)出現(xiàn)故障，有利于提高洞室內(nèi)三維數(shù)字化成像質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1是洞室三維實(shí)景建模裝置光源系統(tǒng)正視圖；

圖2是洞室三維實(shí)景建模裝置光源系統(tǒng)俯視圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明： 1-光源架一，2-光源小燈珠一，3-數(shù)碼相機(jī)，4-光強(qiáng)測(cè)試筆，5-相機(jī)架，6-光源架二，7-光源小燈珠二，8-電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸，9-車(chē)輪，10-測(cè)試裝置控制箱及電源。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖1和圖2所示，圖1是洞室三維實(shí)景建模裝置光源系統(tǒng)正視圖，圖2是洞室三維實(shí)景建模裝置光源系統(tǒng)俯視圖。從圖中可以看到，本發(fā)明的洞室三維實(shí)景建模裝置光源系統(tǒng)主體部位包括光源架一1和光源架二6、光強(qiáng)測(cè)試筆4和光源小燈珠一2和光源小燈珠二7，光源架一1和光源架二6都是利用兩塊直徑為15cm、厚度為3mm的鋁合金板制成，在每塊鋁合金板上均勻鉆5個(gè)0.5cm的孔。兩塊板之間為直徑為12cm、厚為4mm、長(zhǎng)為5cm的空心玻璃圓柱體。在玻璃圓柱體的外表面鋪設(shè)兩排光源小燈珠，并用固體膠把光源小燈珠一2和光源小燈珠二7分別固定在玻璃柱體表面。

光源架一1和光源架二6之間為相機(jī)架5，數(shù)碼相機(jī)3安放在相機(jī)架5中間、在相機(jī)架5中部鉆一小孔，螺絲穿過(guò)相機(jī)架5小孔與數(shù)碼相機(jī)3底座連接。在相機(jī)鏡頭的正上方安放光強(qiáng)測(cè)試筆4，光強(qiáng)測(cè)試筆4與相機(jī)架5通過(guò)螺栓連接。光源架一1和光源架二6、玻璃柱體、相機(jī)架5通過(guò)螺栓連接在同一個(gè)軸承上。軸承與電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸8連接測(cè)試裝置控制箱及電源10的電機(jī)上，數(shù)碼相機(jī)3的快門(mén)線與小燈珠的光源線連接到測(cè)試裝置控制箱及電源10中的控制箱的電路中。在測(cè)試裝置控制箱及電源10的底部安置車(chē)輪9，通過(guò)車(chē)輪9讓整個(gè)裝置在軌道上移動(dòng)。

光源架有兩個(gè)，在數(shù)碼相機(jī)3的兩邊圓周均勻分布，光強(qiáng)測(cè)試筆4需在拍照之前和之后都檢測(cè)洞壁光強(qiáng)強(qiáng)度，保證每次拍攝光強(qiáng)度基本一致；電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸8是控制相機(jī)架5和光源架旋轉(zhuǎn)的軸承，測(cè)試裝置控制箱控制了拍攝速度、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)距離等。

為了保證三維實(shí)景建模采集的照片能夠建立與實(shí)際顏色一致的模型，光源的具體設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下技術(shù)要求：

（1）光源利用12v額定電壓、5500k色溫的小燈珠并聯(lián)，在小燈珠后部安裝高效散熱裝置，防止拍攝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)高溫?zé)龎臒糁?。洞室溫差大，光源系統(tǒng)必須配置密封燈罩，防止水汽進(jìn)入在燈罩上形成霧，影響光源系統(tǒng)的照亮及小燈珠壽命。

（2）為了保證相機(jī)視窗內(nèi)拍攝范圍光線均勻，滿足洞壁凹凸、洞徑變化、巖石顏色反光程度不同條件下實(shí)景建模，不僅需在數(shù)碼相機(jī)3兩邊安裝相同的光源，而且需在數(shù)碼相機(jī)3邊上安裝光源亮度檢測(cè)筆即光強(qiáng)測(cè)試筆4及光源亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，確保每次攝影之前檢測(cè)到的洞壁亮度保持一致。

（3）供電系統(tǒng)有二部分組成，一是提供足夠光源的供電電源；二是為整個(gè)自動(dòng)化攝影測(cè)量系統(tǒng)（包括電機(jī)、控制系統(tǒng)）提供電源，確保8小時(shí)連續(xù)工作期間電壓和電流穩(wěn)定。

（4）為了滿足洞徑大小不同攝影測(cè)量建模的要求，選定供電系統(tǒng)工作電壓為12v，可隨時(shí)拆卸、更換，嚴(yán)格控制重量，方便野外工作。

本發(fā)明是這樣實(shí)施的：本發(fā)明的光源系統(tǒng)通過(guò)測(cè)試裝置控制箱及電源10中的電源連接供電，并通過(guò)測(cè)試裝置控制箱及電源10中的測(cè)量裝置控制箱來(lái)控制光源的開(kāi)、關(guān)與亮度。接好電源之后，通過(guò)測(cè)試裝置控制箱及電源10中的控制箱按鈕打開(kāi)光源，調(diào)整合適的光強(qiáng)，設(shè)置好拍照參數(shù)，然后通過(guò)數(shù)碼相機(jī)3拍攝一張照片，觀察照片的拍攝效果，是否滿足光強(qiáng)要求。若光強(qiáng)不滿足拍照要求，則調(diào)整光強(qiáng)至滿足要求，利用光強(qiáng)測(cè)試筆4測(cè)試光強(qiáng)，并記錄好光強(qiáng)值，然后開(kāi)始整個(gè)洞室的實(shí)景建模數(shù)據(jù)采集工作，工作一段時(shí)間之后，再用光強(qiáng)測(cè)試筆4測(cè)試光強(qiáng)是否有變化，若有變化則通過(guò)測(cè)試裝置控制箱及電源10中的光強(qiáng)調(diào)整按鈕調(diào)整光強(qiáng)與之前記錄的光強(qiáng)值一致，然后繼續(xù)拍照，直至完成整個(gè)洞室的照片采集。

當(dāng)然，以上只是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，本發(fā)明還有其他的實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。