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地质岩心是进行地下矿藏资源研究的最珍贵资料之一,是科技人员了解地下信息最直接的重要依据.岩心信息的获取、分析和管理则是矿产资源探测和油气勘探开发的基础性工作[1].目前国内外对岩心的岩性、结构、地质构造等特征的认识,主要是通过肉眼观察来记载描述实现的.肉眼观察,虽然具有清楚、直观、真实的优点,但是一方面在对岩心进行多次采样的过程中,会产生摩擦与碰撞,这都会造成岩心信息的损失;另一方面,裸露在空气中的岩心会因风化作用而产生信息损失[2].因此,由于上述等原因,岩心取心超过5年以上的都已无法对其进行重新描述工作,不利于后续对地质资料的研究工作.如果再取心,会浪费大量的人力、物力、财力,同时影响自然环境的保护.由于岩心信息获取靠人工进行,人的主观因素差异也会影响人们对岩心地质结构、构造特征的客观评价,从而降低了岩心资料的准确性.由于岩心破坏和岩心信息的损失成为困扰其信息获得和管理方面的一大技术难题,如何更好地保存、管理和利用岩心信息,实现岩心信息共享一直是科技工作者所追求的目标.新技术新方法的应用,促进了岩心资料的采集和存储,推动了地质科研和地质找矿、油气勘探的进步[3],解决了实体岩心存储和后期各种原因导致信息失真等问题,例如国内最早的岩心扫描仪由长江大学(原江汉石油学院)研制的YXCJ型岩心图像高分辨率采集仪和YXCJB便携式岩心图像高分辨率采集仪,实现了岩心图像的扫描、管理和分析[4].现有的各种仪器采集到的岩心都是二维的,并且是不连续的,导致它缺乏实体岩心所具有的三维特性和连续的地质特征,比如裂缝、粒度孔洞等.现有的解决办法是利用第三方的软件或者自己开发的软件进行人工拼接,面对海量的岩心图像,这些人工拼接的方法在人力、时间上的投入会大大增加,并且人工拼接难免会产生差异性,因此人工拼接的方法不仅效率低,而且会有岩心地质特征缺失的情况发生.本文主要完成了以下三方面工作:岩心图像自动无缝拼接.直接获取的岩心图像和实体岩心相比往往是不连续的,从而无法很好的还原实体岩心所包含的地质特征,因此实现岩心展开图像无缝拼接,使其具有实体岩心的连续特性具有实际意.由于岩心图像的特殊性,在采集过程中会产生重叠区和非重叠区两种类型的岩心图象,相邻的图像有明显的特征,但是不同时间采集到的岩心图像的光照强度不同、角度的微弱差异,这些因素都给岩心图像的自动无缝拼接带来了很大困难,在此本文基于改进的S IFT(S caleInvariantFeatureTransform)算法对重叠区的岩心图像进行提取特征,实现了重叠区情况下岩心图像自动无缝拼接,并提出主方向自动搜索算法完成了非重叠情况下的岩心拼接,最后通过实践证明该算法具有实用性.完成了三维岩心手势操控浏览算法研究.在实现岩心图像自动无缝拼接的基础上,通过三维建模将二维岩心展开图像三维化处理,并利用深度传感器Kinect获取的深度图像信息进行手势识别,并且基于改进后的Kalman滤波算法对手势进行实时跟踪,实现了无接触式、多自由度、多人同时操作浏览三维岩心,真实的模拟了物理实体岩心的浏览方式,还原实体岩心立体感,为地质工作者提供真实的地质体验.实现了地质资料的远程共享技术研究.提出分时复用思想,利用fpga开发板、投影仪和工业相机实现复杂背景下地质资料物理实体和影像分离,利用该技术并结合互联网的数据传输,实现远程实时共享地质资料,在第一时间获取地质信息,完成数据共享,提高工作效率.上述研究工作在立足于石油地质的前提下,结合多学科知识开发一套能够对岩心图像自动无缝拼接、无接触式浏览并且对其信息进行有效获取、永久性保存和管理的商业智能化软件,使其既能有效获取岩心完整、直观的图象信息,又能永久性保存和管理岩心的图象信息,不仅能从根本上解决岩心库房管理的不足,还能够为岩心的观察、描述、分析和处理、远程共享地质资料等提供条件,这些无疑具有重要的实际意义.
- 作者：
- 黄陈
- 学位授予单位：
- 长江大学
- 专业名称：
- 矿产普查与勘探
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2014年
- 导师姓名：
- 李建华
- 中图分类号：
- P624
- 关键词：
- 岩心图像；无缝拼接；手势识别；SIFT算法；Kalman滤波
- Core image； seamless splicing； gesture recognition； SIFT algorithm； Kalman filter