[发明专利]一种基于颜色特征的数字式钻孔图像土层检测定位方法

权利要求书

1.一种基于颜色特征的数字式钻孔图像土层检测定位方法，其特征在于包括以下步骤：

S0将数字式钻孔摄像系统在向地下延伸的钻孔中拍摄的三维全景图片经数字化技术处理之后，形成计算机可识别的二维彩色平面图；

S1将S0中的二维彩色平面图从RGB颜色空间转到HSV颜色空间，并在HSV颜色空间中对彩色图像做直方图均衡化；

S2设置基于HSV颜色空间中的三对阈值，即H分量的最高值和最低值、S分量的最高值和最低值、V分量的最高值和最低值，对图像中的土质部分进行检测；

S3形态学开运算，去除一些噪点；

S4形态学闭运算，连接一些连通域；

S5对上述处理过的图像按固定窗口长度进行分割，计算每个窗口内的白色像素点的像素密度；

S6经过对大量图像中土层位置的多次不同像素密度阈值判定，选取定位效果最好的设置第一道像素密度阈值ρ_Ⅰ；

S7对于满足第一道阈值的窗口位置进行记录，并进行第二次固定窗口长度的分割，再次计算子窗口内的白色像素点的像素密度；

S8设置第二道像素密度阈值ρ_Ⅱ；

S9对满足第二道阈值的子窗口进行记录，根据两次窗口的位置和两次窗口的固定长度计算土质在图片中的相对位置h'和厚度d'；

S10设置第三道像素密度阈值ρ_Ⅲ；

S11对子窗口在水平位置上进行固定窗口的分割，计算在水平位置上像素密度，根据阈值ρ_Ⅲ判断在水平方向上的位置(x_i,1,x_i,2)；

S12将图片中像素点宽度与每像素对应实际宽度做运算，得到真实的土质的具体深度h，厚度d和方位角θ₁和θ₂。

2.根据权利要求1所述基于颜色特征的数字式钻孔图像土层检测定位方法，其特征在于：

步骤S2中，对于H、S、V三对分量参数的选择是根据实际原图中的土质情况进行多次测试得到，最终得到只包含土质部分的初步二值图像，其中土质部分显示为白色像素点，其他部分显示为黑色像素点。

3.根据权利要求1所述基于颜色特征的数字式钻孔图像土层检测定位方法，其特征在于：

步骤S3中，形态学开运算的计算公式为：

其中X表示图像，S表示结构元素，O为开运算运算符，Θ为形态学腐蚀的运算符，为形态学膨胀的运算符。

4.根据权利要求1所述基于颜色特征的数字式钻孔图像土层检测定位方法，其特征在于：

步骤S4中，形态学闭运算的计算公式为：

其中X表示图像，S表示结构元素，o为闭运算运算符，Θ为形态学腐蚀的运算符，为形态学膨胀的运算符。

5.根据权利要求1所述基于颜色特征的数字式钻孔图像土层检测定位方法，其特征在于：

S5具体如下：

固定窗口大小选择为rows1*cols，其中rows1和cols的大小用单位像素表示，cols为图像的像素宽度，rows1为窗口的像素高度，逐行扫描各个窗口内每行中的白色像素点的个数，并最终相加，作为对应窗口中白色像素点个数N_i,j

式中P(x,y)表示从图像窗口左上角到窗口右下角坐标的像素值，取值为(0,255)；

然后除以整个窗口内像素点的总数，即rows1*cols，结果作为对应窗口的白色像素点的像素密度ρ_t,计算公式如下：

像素密度ρ_t反应了窗口所在位置对应的图像区域内白色像素点在窗口内的集中程度和数量分布情况。

6.根据权利要求1所述基于颜色特征的数字式钻孔图像土层检测定位方法，其特征在于：

S7中，固定窗口大小选择为rows2*cols，cols为图像的像素宽度，rows2为第二次窗口的像素高度。