一种自动化摄影系统装置的制作方法

本实用新型专利属于工程物探勘察、检测领域，实用新型的技术涉及到工程物探勘察、检测领域的一种自动化摄影系统装置。

背景技术：

在工程地质勘察或检测工作中，为查明工程区的地质情况，一般通过地表地质调查、钻孔及勘探平洞来了解不同工程部位的地质情况。在勘探平洞内开展地质勘察工作是通过地质编录、岩体力学实验、岩石化学实验和地球物理勘察的手段来综合评价洞室周边岩体质量。平洞地质编录是记录平洞洞壁所揭露的地质信息，包括地层岩性、岩层产状、裂隙、断层及构造破碎带、岩体的完整性、卸荷、蚀变、风化程度等，利用编录结果可进一步统计分析岩体力学性质，并推测洞室周边岩石及岩体地质情况。

常规的平洞编录方法是由地质人员到工地现场的平洞内进行的，整个编录过程中存在以下问题：一是劳动强度大、工作效率低；二是编录质量受控于工作人员技术水平、详细程度等；三是编录成果非专业人员看起来不够直观；四是针对不同层次的科研和生产要求，若发现编录成果达不到某种要求时，只能再次到平洞内进行编录，可能出现重复性工作的情况；五是后续成果应用价值受限。同时在重大工程地质问题技术讨论和专家咨询会议时，常需展示平洞地质编录成果图，人工编录没法完全还原实际平洞地质信息，专家及相关审查人员不可能到现场进行考察和验证，可能会遗漏某些地质信息，一但由于编录质量出现问题，由于特殊地质条件造成洞室不稳定，平洞容易出现坍塌等情况，给复核工作带来系列问题。

随着三维数字图像及实景建模技术的发展，近几年，发展了一种照片拼图的方法来进行地质编录，此类方法比传统的编录方式虽减少了劳动强度，但编录的成果质量不佳，与实际情况有较大的误差。特别是针对勘探平洞表面凹凸不平、洞形变化复杂，造成的误差更大。无法真实还原平洞内原貌主要有二方面原因：一是拼图方法自身的缺点造成的；二是模型构建问题，真实的平洞与假设洞型本身就存在较大差异，在摄影、测量和计算技术得不到保证的前提下，在二维转为三维过程中，自然会出现较大的误差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自动化摄影系统装置，以解决平洞编录野外工作劳动强度大、工作效率低以及因地质人员技术水平差异造成的成果质量问题。

本实用新型的技术方案如下：

该实用新型技术采用一种勘探平洞自动化实景摄影装置和高清三维实景图像重建方法，该技术包括如下步骤：

步骤1：在平洞内以一定间距打好标记，利用全站仪在平洞内不同位置上均匀的布置控制点，并量测控制点坐标；

步骤2：在平洞中轴线上铺设轨道，在轨道上安装自动化摄影装置系统；

步骤3：打开自动化摄影装置上电源，设置好工作参数后，自动化摄影装置系统就能按设定模式完成整个平洞的拍摄工作；

步骤4：利用三维实景建模软件对拍摄的照片进行处理，最后导出平洞的高清三维实景重建成果图；

步骤5：对重建的高清三维实景成果图可进行后续系列处理工作(包括浏览、量测、编录、统计或漫游等)。

上述的自动化摄影装置系统，包括设置在平洞中轴线上的轨道，在轨道上设有车体，车体顶部设有两个旋转电机(旋转电机和步进电机)及控制整个车体自动完成系列操作控制面板。车体通过步进电机驱动车轮沿轨道行走；旋转电机通过滑环结构连接一根传动轴，传动轴向车体前方伸出，在传动轴上设有一个相机转盘，相机转盘前后各设有一个光源，相机转盘上设有照相机，相机转盘横截面形状为正六边形。

按照上述装置及平洞高清三维实景图像重建方法，可以实现勘探平洞的高清三维实景建模具体工作。一是通过遥控自动摄影系统技术；二是采用轨道空间定位装置；三是图像自动拍摄技术；四是采用无影光源系统；五是对图像进行校正、点云计算、图像拼接方式等，最后由计算机生成高清三维实景模型，可恢复平洞内岩石的真实颜色和地质特征等平洞纹理信息，实现平洞三维实景图像的重建。此方法解决了平洞编录野外工作劳动强度大、工作效率低、真实还原平洞地质信息，克服了因地质人员技术水平差异造成的成果质量问题，可随时调用、快速验证地质成果，后续成果的利用价值高。同时，高清三维实景模型中可建立真实三维坐标信息，实现三维量测、异常定位和编录。再者，重建的平洞三维实景图像可进行三维地质建模。

因此，本实用新型技术可达到以下效果：

本实用新型技术通过自动化装置系统，可实现数据采集的自动化，大大降低人工劳动强度，提高生产效率。本实用新型采用高清三维实景建模技术，能虚拟显示平洞实景，还原平洞的原貌。本实用新型的三维实景法建立的平洞模型具有真三维信息，可实行三维量测和编录。本实用新型的平洞三维重建成果可实时浏览，可被第三方软件调用，无需担心平洞坍塌后造成的系列问题。本实用新型通过三维近景摄影测量技术建立的真实模型，模型与实际平洞形状完全一致，测量精度达到毫米级，比传统的二维编录成果更精确，信息量更丰富。

附图说明

图1是平洞自动拍摄装置系统机构示意图；

图2是数码相机数据采集示意图；(图中：五个序号①、②、③、④、⑤表示相机位置，箭头表示相机拍摄的方向)；

附图标记说明：1-轨道，2-光源，3-相机转盘，4-传动轴，5-滑环结构，6-2个旋转电机，7-驱动轮，8-车体，9-控制板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1所示，本实用新型的自动化摄影装置系统，包括设置在平洞中轴线上的轨道1，在轨道1上设有车体8，车体8通过驱动轮7沿轨道行走；车体8顶部设有一个旋转电机6，旋转电机6通过滑环结构5连接一根传动轴4，传动轴4向车体8前方伸出，在传动轴4上设有一个相机转盘3，相机转盘3前后各设有一个光源2，相机转盘3上设有照相机。另外，在车体8上还设有控制板9。相机转盘3横截面形状为正六边形。

实施时相机安装在相机转盘3上，在平洞中轴线上铺轨道1，在轨道1上安装本实用新型的自动化摄影装置系统，设置工作参数后可通过遥控控制自动化摄影装置系统开始拍摄或者及终止拍摄，直至拍摄完整个平洞图像。

如图2所示，本实用新型的技术方案具体工作实施时，主要包括以下几个步骤：

第一步，每隔两米在平洞壁上打上桩号，在平洞的左壁、顶部、右壁每隔两米打控制点，利用全站仪测量控制点坐标(洞口坐标为实际地理坐标，在洞口坐标架起基站，后视北方向至零。)；

第二步，在平洞内轨道1上架起本实用新型的自动化摄影装置系统，调整好光源2；

第三步，设置自动化摄影装置系统工作参数，系统就能按洞口方向由①、②、③、④、⑤的摄影方式拍照(如图中箭头序号所示)，拍完一圈之后往洞底方向移动，直到拍摄完整个平洞照片；

第四步，通过三维实景建模软件，利用自动化摄影装置系统拍摄的照片重建平洞高清三维实景模型；

第五步，在重建模型上完成量测、编辑、地质编录及重建模型漫游等工作。当然，以上只是本实用新型的具体应用范例，本实用新型还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均在本实用新型所要求的保护范围之内。