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龙图腾网获悉北京工业大学申请的专利深部探测工程光学钻孔成像系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114820306B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210334680.5，技术领域涉及：G06T3/4038；该发明授权深部探测工程光学钻孔成像系统是由孙光民;刘凡设计研发完成，并于2022-03-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本深部探测工程光学钻孔成像系统在说明书摘要公布了：深部探测工程光学钻孔成像系统涉及地质勘测及光学钻孔成像领域。整体可分为地上系统和地下系统两部分。地上系统是可视化上位机界面；地下系统包括图像采集模块、钻孔内壁图像变换模块、图像融合拼接模块、图像压缩模块，图像采集模块用于俯视拍摄地下钻孔图像；图像变换模块用于将钻孔内壁俯视图片中的中心黑洞区域去除并将剩余的有效区域进行透射变换展开并矫正；图像融合拼接模块用于将矫正后的内壁正视图像拼接为一幅完整的钻孔内壁平面图像；图像压缩模块是将成品图进行压缩处理，方便上传至上位机。地上系统与地下系统通过tcpip通信模块进行信息交互。本发明能有效地在井下钻孔图像上传时节约带宽，增加了钻孔内壁图像的有效信息量。

本发明授权深部探测工程光学钻孔成像系统在权利要求书中公布了：1.深部探测工程光学钻孔成像系统，包括上位机显示模块，下位机图像采集模块、图像变换模块、图像融合拼接模块、图像压缩模块，上位机与下位机通信模块，电源模块，其中，上位机模块作用为控制下位机工作与显示地下钻孔内壁图像；图像采集模块为树莓派zero外接摄像头用于10张秒向下拍摄钻孔内壁图像；图像变换模块作用为将树莓派拍摄的俯视图中的黑洞区域去除掉并将余下的有效信息区域进行圆环展开并进行视角转换为正视矩形图；图像融合拼接模块用于将每一帧矩形图像进行融合拼接为一幅完整钻孔内壁长图；图像压缩模块是将拼接好的图像进行压缩；通信模块作用为把上位机与下位机连接起来并进行双向通信；其特征是，图像变换模块中，运用基尔霍夫圆算法先将中心黑洞区域圈出来进行去除，再利用极坐标像素点拷贝和透射变换法将剩余的有效区域进行展开并拉伸矫正；具体步骤为： 步骤一：利用霍夫圆梯度算法将圆心点找到，通过对半径最大可能性估计来确定半径值的大小，从而将俯视图中黑洞区域圈出并去除掉；化简笛卡尔坐标圆方程：x-a2+y-b2＝r2，化简得到圆心极坐标：a＝x-r·cosθ，b＝y-r·sinθ；之后利用霍夫圆梯度算法确定半径，计算Canny边缘二值图中所有非0点距离圆心的距离；将距离从小到大排序，初始化半径空间Nr，令所有的Nr＝0；遍历Canny图中的非0点，将半径空间值进行累加；最终将半径空间最大值作为圆的半径值； 步骤二：取图像上黑洞圆外一圈像素点，之后再向外取一圈像素点，以此类推，直至取完圆环上所有像素点；将圆环内所有像素点的平面坐标x,y转换为极坐标r,θ的形式；将每一个像素点的边长定义为1，从圆环中内圆外一圈半径为r+1的像素点开始依次向半径为R的外圆遍历，并按顺序将每行像素点叠加成为等腰梯形，总共为n圈像素点；叠加后的梯形图的上底长度为内圆的周长2πr，下底长度为2πr+n，高度为所取像素点的圈数n； 步骤三：通过变换公式求解变换矩阵，将平面直角坐标系中的图像投影转换到齐次坐标系下，求取步骤二中等腰梯形的四角顶点的坐标，将梯形短边拉伸到与长边长度相等，得到钻孔内壁正视矩形图像；透射变换的通用变换公式为： 其中,u,v，w是原始图片像素点的齐次坐标，x′，y′，w′为变换之后的图像像素点 的齐次坐标；w大于等于0，且当w0时，为坐标u，v的缩放尺度，w＝0时为无穷远情况；对应得到变换后的图片像素坐标x,y,其中x＝x′w′,y＝y′w′；通过变换公式求解等腰梯形的四个顶点的坐标公式为： 参数a11至a33为齐次坐标变换系数；通过顶点像素的坐标将等腰梯形拉伸变换成为矩形图。

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