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龙图腾网获悉长安大学申请的专利小管径黄土地质信息原位探测环境自适应视觉系统及方法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：CN116106227B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27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：202310147106.3，技术领域涉及：G01N21/01；该发明授权小管径黄土地质信息原位探测环境自适应视觉系统及方法是由董忠红;郑家伟;左嘉傲;兰恒星;晏长根;张宏兵设计研发完成，并于2023-02-21向国家知识产权局提交的专利申请。

本小管径黄土地质信息原位探测环境自适应视觉系统及方法在说明书摘要公布了：本发明公开了小管径黄土地质信息原位探测环境自适应视觉系统及方法，包括图像采集模块、聚焦模块、图像处理模块和控制模块；图像采集模块包括光源、相机和光源控制器，光源的轴心与相机的成像光轴同轴心；聚焦模块包括直线移动机构和旋转机构；图像处理模块包括测光模块、调光模块、图像清晰度评价模块和聚焦搜索模块；控制模块用于接收上位机指令信息并向下位机发送反馈信息，根据指令信息控制聚焦模块调节所述相机物距或者调节所述光源控制器。本发明的自适应视觉系统采用基于图像处理的自动聚焦和自动调光方法，使视觉系统具有一定的稳定性和精度，可实现对黄土孔壁较高质量的图像采集，环境适应性更强。

本发明授权小管径黄土地质信息原位探测环境自适应视觉系统及方法在权利要求书中公布了：1.小管径黄土地质信息原位探测环境自适应视觉系统及方法，其特征在于，包括图像采集模块1、聚焦模块2、图像处理模块和控制模块； 所述图像采集模块1包括光源11、相机12和光源控制器，所述光源11的轴心与相机12的成像光轴同轴心；所述相机12为板级工业相机，所述相机12与光源11之间设置有垫板15； 所述聚焦模块2包括直线移动机构21和旋转机构22；所述图像采集模块1连接在所述直线移动机构21下方，所述直线移动机构21用于带动图像采集模块1整体沿光源11的光轴方向直线移动；所述直线移动机构21连接在旋转机构22下方，所述旋转机构22用于带动直线移动机构21及图像采集模块1整体绕垂直于光源11光轴的方向旋转； 所述图像处理模块包括测光模块、调光模块、图像清晰度评价模块和聚焦搜索模块；所述测光模块用于计算采集图像的亮度；所述调光模块用于调整光源控制器挡位直至采集图像的亮度满足要求；所述图像清晰度评价模块用于计算采集图像的清晰度评价函数值；所述聚焦搜索模块用于对调节物距后的相机采集的图像进行搜索以获得清晰度评价函数值最佳的物距位置； 所述图像采集模块1与图像处理模块之间能够进行图像数据的传输； 所述控制模块用于接收上位机指令信息并向下位机发送反馈信息，根据指令信息控制聚焦模块2调节所述相机物距或者调节所述光源控制器； 所述小管径黄土地质信息原位探测环境自适应视觉系统的控制方法，包括以下步骤： 步骤1，采用相机12采集黄土图像，计算当前采集的图像亮度，判断当前图像的亮度是否在设定的范围内，若在设定范围内，进行步骤2；若不在设定范围内，控制源控制器调节光源亮度直至采集的图像的亮度在设定范围内，进行步骤2； 步骤2，将当前亮度的图像进行图像清晰度评价函数的计算，然后根据Tenengrad函数值结合聚焦搜索算法，控制直线移动机构21调节相机12物距，再在当前物距位置按照步骤1进行调光； 步骤3，重复步骤2，直至搜索到图像清晰度评价函数最佳值的物距位置，此处为正焦位置，实现聚焦； 步骤4，当前位置聚焦完成后，通过旋转机构22带动相机12旋转，对洞壁下个位置进行图像采集，重复步骤1至步骤3；直至完成当前深度垂直环绕洞壁一周的图像采集； 其中，所述聚焦搜索算法包括以下步骤： a搜索方向判断： 从随机位置开始，直线移动机构21驱动相机12移动调节相机物距，每移动一次，采集一次图像，连续采集三张图像，计算三张图像的清晰度评价函数值F1、F2、F3； 若F1F2F3，保持当前方向继续搜索，进行步骤b； 若F1F2F3，驱动相机12朝相反方向搜索，进行步骤b； 若F1F2F3或F1F2F3，继续保持当前搜索方向，直至出现F1F2F3或者F1F2F3； b进行粗聚焦搜索： 以粗步长调节相机物距，计算每张图像的清晰度评价函数值； 根据清晰度评价函数值、、进行峰值区域搜索，利用两部三点的方式判断是否过峰值位置，如果过峰值位置，进行步骤c，否则，继续进行峰值区域搜索直至过峰值位置，进行步骤c； c以粗步长反方向移动至靠近峰值，进行步骤d； d进行细聚焦搜索： 以小步长调节相机物距，驱动相机12朝上山方向继续搜索，计算每张图像的清晰度评价函数值； 根据清晰度评价函数值、、进行峰值区域搜索，利用两部三点的方式判断是否过峰值位置，如果过峰值位置，将峰值点对应的搜索位置作为正焦位置；否则，继续进行峰值区域搜索直至过峰值位置，将峰值点对应的搜索位置作为正焦位置。

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