本發(fā)明屬于地球物理儀器設(shè)備維護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種GEOWAVE檢波器推靠臂變形的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

GEOWAVE是一種采集系統(tǒng)，由法國(guó)SERCEL地球物理公司生產(chǎn)，用于VSP(Vertical Seismic Profiling)或微地震野外資料采集。GEOWAVE有地面控制主機(jī)和井中設(shè)備兩大部分組成，井中設(shè)備中主要就是三分量檢波器，英文縮寫(xiě)為MAU。設(shè)備分別用專(zhuān)用的軟件來(lái)控制。如圖1所示，圖1中的虛線左邊為井下檢波設(shè)備，右邊為數(shù)據(jù)采集控制，左邊的井下檢波設(shè)備包括推靠臂1-1、三分量檢波器(MAU)1-2、配重塊(Weight Unit)1-3、傳輸單元(MTU)1-4和電纜頭(Wireline cable head)1-5，右邊的數(shù)據(jù)采集控制包括絞車(chē)(Winch Unit)2-1、控制電腦(Control PC)2-2、采集模塊(MSR)2-3、控制面板(ASP)2-4、控制電源(Source Control)2-5和存儲(chǔ)設(shè)備(Optical Disc)2-6。

檢波器上有一個(gè)重要部件就是推靠臂。圖2為檢波器推靠臂的外形圖，推靠臂1-1的作用是，在采集地震波資料時(shí)，動(dòng)力電機(jī)將其撐開(kāi)，井壁的反作用力使檢波器緊貼在勘探井的井壁上且固定不動(dòng)。檢波器被置于幾千米深的井中，儀器自身的重量、井中泥漿的擾動(dòng)以及電纜的牽扯，上面的推靠臂容易變形和被折斷。通常推靠臂先發(fā)生變形，超過(guò)彈性限度時(shí)就被折斷。檢波器下井以前，都要仔細(xì)檢查推靠臂的狀況，如果發(fā)生變形要進(jìn)行更換。目前國(guó)內(nèi)對(duì)推靠臂變形的檢測(cè)都是通過(guò)肉眼來(lái)完成，小的變形不容易被發(fā)現(xiàn)，存在的隱患，給野外資料采集帶來(lái)的后果不可小視。因此，急需一種檢測(cè)方法，來(lái)提高推靠臂變形的檢測(cè)精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種檢波器推靠臂變形的檢測(cè)方法，用量化的手段，對(duì)系統(tǒng)的檢波器推靠臂變形進(jìn)行描述，避免原來(lái)靠人眼來(lái)判斷變形所帶來(lái)的隨意性，為儀器設(shè)備維護(hù)和檢測(cè)帶來(lái)科學(xué)的方法。

本發(fā)明是提供一種檢波器推靠臂變形的檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括：采集影像數(shù)據(jù)步驟，采集推靠臂的標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)和變形影像數(shù)據(jù)；處理影像數(shù)據(jù)步驟，包括對(duì)影像進(jìn)行位置校正和灰度調(diào)整；求解變形系數(shù)步驟，通過(guò)比對(duì)變形影像數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)同位置的灰度值，來(lái)確定所述檢波器推靠臂的變形程度；閥值判斷步驟，通過(guò)將所述變形系數(shù)與設(shè)定的閥值比較，給出檢測(cè)結(jié)果。

優(yōu)選地，采集推靠臂的標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)時(shí)，在檢波器上標(biāo)設(shè)影像控制點(diǎn)，并將所述檢波器固定在基座上。從至少三個(gè)不同角度對(duì)推靠臂進(jìn)行數(shù)碼影像采集，在每個(gè)拍攝位置，相機(jī)的主對(duì)焦點(diǎn)各自對(duì)準(zhǔn)圖幅中心位置，并記錄影像的機(jī)位信息。將采集的數(shù)碼影像賦予屬性后存入數(shù)據(jù)庫(kù)，作為標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)；其中屬性主要包括影像的機(jī)位信息、采光的燈源參數(shù)、相片分辨率。

優(yōu)選地，采集變形影像數(shù)據(jù)時(shí)，把可能發(fā)生變形的推靠臂檢波器，按照采集標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)時(shí)的擺放位置固定在基座上，并按照采集標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)時(shí)的位置，標(biāo)設(shè)影像控制點(diǎn)。調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)的屬性，根據(jù)屬性設(shè)置機(jī)位、采光燈源、相機(jī)分辨率后，再次進(jìn)行至少三個(gè)機(jī)位的數(shù)碼影像采集，獲得變形影像數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，對(duì)變形影像數(shù)據(jù)進(jìn)行影像位置校正，使采集的變形影像數(shù)據(jù)和采集的標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)的控制點(diǎn)位置一致。

優(yōu)選地，變形系數(shù)λ為標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)和變形影像數(shù)據(jù)同位置單個(gè)像素灰度差的和，求解變形系數(shù)λ為：λ＝∑△i＝∑[g(Xi，Yi)-f(Xi，Yi)]；其中用Q表示 標(biāo)準(zhǔn)圖像的灰度值，f表示其函數(shù)關(guān)系，則Qi＝f(Xi，Yi)；用B表示變形圖像的灰度值，g表示其函數(shù)關(guān)系，則Bi＝g(Xi，Yi)；用△表示相同位置變形影像和標(biāo)準(zhǔn)影像的灰度差，則△i＝Bi-Qi＝g(Xi，Yi)-f(Xi，Yi)。

優(yōu)選地，可以采用縱橫向相鄰像素灰度值之差，求解變形系數(shù)λ’：λ’＝∑{g[X(i+1)，Yi]-g[Xi，Yi]-f[X(i+1)，Yi]+f[Xi，Yi]+g[Xi，Y(i+1)]-g[Xi，Yi]-f[Xi，Y(i+1)]+f[Xi，Yi]}；橫向標(biāo)準(zhǔn)值差＝f[X(i+1)，Yi]-f[Xi，Yi]；橫向變形值差＝g[X(i+1)，Yi]-g[Xi，Yi]；縱向標(biāo)準(zhǔn)值差＝f[Xi，Y(i+1)]-f[Xi，Yi]；縱向變形值差＝g[Xi，Y(i+1)]-g[Xi，Yi]。

優(yōu)選地，在所述閥值判斷步驟中，設(shè)置閾值T，當(dāng)變形系數(shù)大于閾值T時(shí)，判斷推靠臂的變形超出了允許范圍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)可處理的離散數(shù)據(jù)來(lái)量化數(shù)碼影像圖像，通過(guò)計(jì)算機(jī)比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和變形數(shù)據(jù)的差異，來(lái)判別檢波器推靠臂變形程度，替代了人工方法判別的隨意性和模糊性。

附圖說(shuō)明

圖1是GEOWAVE地震采集系統(tǒng)的示意圖；

圖2是檢波器推靠臂的外形圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的推靠臂變形檢測(cè)方法的流程框圖；

圖4是數(shù)碼相機(jī)采集圖像的過(guò)程示意圖；

圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的采集影像數(shù)據(jù)的具體步驟流程圖；

圖6是灰度圖像素坐標(biāo)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的檢波器推靠臂變形的檢測(cè)方法包括以下步驟：采集影像數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)處理、變形系數(shù)求解、閥值輸出結(jié)果。影像數(shù)據(jù)采集就是采集推靠臂的標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)和變形影像數(shù)據(jù)，為影像數(shù)據(jù)處理提供數(shù)據(jù)，可以采集灰度影像； 影像數(shù)據(jù)處理包括影像位置校正和灰度調(diào)整，可以先通過(guò)相片控制點(diǎn)校正變形影像數(shù)據(jù)，再處理變形影像的灰度，使各級(jí)灰度頻次盡量均衡；變形系數(shù)求解是通過(guò)比對(duì)變形數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)同位置的灰度值，來(lái)確定檢波器推靠臂變形的程度；閥值判斷步驟是通過(guò)設(shè)定一個(gè)閥值來(lái)給出判斷結(jié)果。

下面結(jié)合附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的檢波器推靠臂變形檢測(cè)方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，采集影像數(shù)據(jù)是采集灰度影像數(shù)據(jù)。如圖4所示，下面詳細(xì)描述利用數(shù)碼相機(jī)采集影像灰度圖的過(guò)程。光源發(fā)出的光照射到物體(檢波器推靠臂)表面，反射的光線進(jìn)入數(shù)碼相機(jī)的CCD器件，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在通過(guò)處理器的量化處理獲得灰度圖。該技術(shù)屬于本領(lǐng)域的常用技術(shù)。

下面參照?qǐng)D5，說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的采集影像數(shù)據(jù)的具體步驟。

采集影像數(shù)據(jù)步驟首先是選用數(shù)碼相機(jī)，調(diào)整合適的分辨率，采用中心點(diǎn)對(duì)焦方式拍攝。數(shù)碼相機(jī)品種繁多，有普通的，也有量測(cè)型。普通型相機(jī)價(jià)格低廉，操作方便，主要參數(shù)有圖像分辨率、光學(xué)對(duì)焦精度及鏡頭畸變等參數(shù)；量測(cè)型相機(jī)價(jià)格昂貴，從幾萬(wàn)元人民幣到幾百萬(wàn)元人民幣都有，有坐標(biāo)定位，內(nèi)、外方位元素等測(cè)量型功能，所攝影像可進(jìn)行解析空中三角測(cè)量、基線控制測(cè)量等。為了保證效果，相機(jī)最好具有全畫(huà)幅、有效像素1400萬(wàn)以上、對(duì)焦點(diǎn)數(shù)41個(gè)以上、EXPEED4影像處理技術(shù)。本實(shí)施例選用尼康D4s普通數(shù)碼相機(jī)，CCD尺寸為全幅面36.0mmx23.9mm，有效像素為1623萬(wàn)，影像處理器采用EXPEED4技術(shù)，對(duì)焦點(diǎn)數(shù)51點(diǎn)，采用3.2寸的高清監(jiān)視屏，EN-EL18a鋰電池。

選擇相機(jī)之后開(kāi)始進(jìn)行影像數(shù)據(jù)的采集，包括標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集和變形數(shù)據(jù)采集的過(guò)程。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集首先把新的GEOWAVE檢波器固定在基座上，選幾個(gè)特征點(diǎn)，貼上高亮“+”，將推靠臂推至極限位置。然后可以從三個(gè)不同角度對(duì)推靠臂進(jìn)行攝影，采集標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，中心對(duì)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)各自圖幅的中心位置。之后把采集的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)賦予屬性后存入數(shù)據(jù)庫(kù)，屬性包括：機(jī)位位置信息、分辨率 和燈源參數(shù)等。

具體而言，本實(shí)施例中，首先對(duì)每一級(jí)GEOWAVE檢波器(MAU)進(jìn)行編號(hào)，也可用SERCEL公司出廠的部件號(hào)來(lái)替代。然后在MAU上標(biāo)設(shè)影像控制點(diǎn)，作為變形體的控制基準(zhǔn)。控制點(diǎn)可選用MAU上的一些特征點(diǎn)，貼上高光“+”體。控制點(diǎn)可以采用多個(gè)，以便提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。把MAU下方的墊架固定在一個(gè)基座上，撐開(kāi)推靠臂至極限位置。設(shè)置固定位置燈源和漫散射反光板，從三個(gè)不同角度對(duì)推靠臂進(jìn)行數(shù)碼影像采集，三個(gè)拍攝位置的張角盡量要大，標(biāo)出三個(gè)機(jī)位的大致位置。本實(shí)施例中三個(gè)位置是均勻分布的，三個(gè)拍攝位置的張角要大是指控制點(diǎn)與攝影點(diǎn)之間的幾何角度，即連線的夾角要大。優(yōu)選地，為了獲得更高的檢測(cè)精度，可以設(shè)置更多個(gè)拍攝位置。在每個(gè)拍攝位置，相機(jī)的主對(duì)焦點(diǎn)各自對(duì)準(zhǔn)圖幅中心位置，并記錄影像機(jī)位信息。最后將采集的數(shù)碼影像賦予屬性后存入數(shù)據(jù)庫(kù)，作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。屬性主要包括：影像的機(jī)位信息、采光的燈源參數(shù)、相片分辨率等。

之后進(jìn)行變形數(shù)據(jù)采集過(guò)程。把下過(guò)井的、可能發(fā)生變形的推靠臂檢波器，按照采集標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)時(shí)的擺放位置固定在基座上，并按照采集標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)時(shí)的位置，貼上高亮“+”。調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的屬性，即采集標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)時(shí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的影像的機(jī)位信息、采光的燈源參數(shù)、相片分辨率等，根據(jù)這些屬性設(shè)置機(jī)位、采光燈源、相機(jī)分辨率后，再次進(jìn)行三個(gè)機(jī)位的數(shù)碼影像采集，這樣就有了前后兩套相同條件下的數(shù)碼影像。至此，采集影像數(shù)據(jù)步驟完成。

接下來(lái)進(jìn)行影像數(shù)據(jù)處理步驟，影像數(shù)據(jù)處理包括影像位置校正和灰度調(diào)整。通過(guò)相片控制點(diǎn)校正變形影像的位置，之后處理變形影像的灰度，使各級(jí)灰度頻次盡量均衡。本實(shí)施例中，根據(jù)控制點(diǎn)位置，用mapgis軟件或者mapinfo軟件對(duì)變形數(shù)據(jù)的影像進(jìn)行影像位置校正，使采集的變形數(shù)據(jù)和采集的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的控制點(diǎn)位置一致，由此使變形數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的像素坐標(biāo)一致，即變形影像的位置得到校正。

之后根據(jù)相片的灰度直方圖用photshop軟件均衡各級(jí)灰度在圖像中出現(xiàn)的 頻次，使圖像更細(xì)膩和清楚，使得圖像中0到255級(jí)灰度均衡，注意針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和變形數(shù)據(jù)兩套影像數(shù)據(jù)要用相同的參數(shù)值處理，本實(shí)施例采用photshop中灰度的處理參數(shù)進(jìn)行處理。本實(shí)施例采用photshop中的灰度直方圖，是0到255級(jí)灰度的分布比例。

變形系數(shù)求解步驟，是通過(guò)比對(duì)變形數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相同位置的灰度值，來(lái)確定檢波器推靠臂變形的程度。數(shù)碼影像是連續(xù)的圖像，計(jì)算機(jī)只能處理離散的數(shù)字圖像，對(duì)連續(xù)圖像進(jìn)行采樣和量化可以獲得離散的數(shù)字圖像?；叶葓D就是離散的數(shù)字圖像，離散值在0到255之間，共256個(gè)級(jí)別。比對(duì)兩幅灰度圖，其實(shí)就是比對(duì)離散數(shù)據(jù)。用像素作為縱橫坐標(biāo)的灰度圖，可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種運(yùn)算，圖6是灰度圖像素坐標(biāo)示意圖，縱橫向都以像點(diǎn)為坐標(biāo)，每一格代表一個(gè)像素，灰度值在0到255之間。

本實(shí)施例中，用Q表示標(biāo)準(zhǔn)圖像的灰度值，f表示其函數(shù)關(guān)系，則Qi＝f(Xi，Yi)；用B表示變形圖像的灰度值，g表示其函數(shù)關(guān)系，則Bi＝g(Xi，Yi)；用△表示相同位置變形影像和標(biāo)準(zhǔn)影像的灰度差，則

△i＝Bi-Qi＝g(Xi，Yi)-f(Xi，Yi)

設(shè)λ為兩幅影像(即標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和變形數(shù)據(jù))同位置單個(gè)像素灰度差(同位置的灰度值之差)的和，用∑來(lái)表示相加，則

λ＝∑△i＝∑[g(Xi，Yi)-f(Xi，Yi)]。

λ即為變形系數(shù)，數(shù)值越大，影像差別越大，推靠臂變形越嚴(yán)重；反之，變形越小。

在實(shí)際工作中，由于是影像采集是兩次進(jìn)行的，為了防止灰度值的系統(tǒng)差值，可以用縱橫向相鄰像素灰度值之差來(lái)抵消誤差，求解變形系數(shù)λ’：

橫向標(biāo)準(zhǔn)值差＝f[X(i+1)，Yi]-f[Xi，Yi]

橫向變形值差＝g[X(i+1)，Yi]-g[Xi，Yi]

縱向標(biāo)準(zhǔn)值差＝f[Xi，Y(i+1)]-f[Xi，Yi]

縱向變形值差＝g[Xi，Y(i+1)]-g[Xi，Yi]

則：λ’＝∑{g[X(i+1)，Yi]-g[Xi，Yi]-f[X(i+1)，Yi]+f[Xi，Yi]+g[Xi，Y(i+1)]-g[Xi，Yi]-f[Xi，Y(i+1)]+f[Xi，Yi]}

通過(guò)采用縱橫向相鄰像素灰度值之差抵消誤差，得到的變形系數(shù)λ’更為精確。三個(gè)拍攝方向的數(shù)據(jù)采集，就有三個(gè)變形系數(shù)，分別為λ1、λ2、λ3(λ’1、λ’2、λ’3)。

最后進(jìn)行閥值判斷步驟，在本實(shí)施例中設(shè)置一個(gè)閥值T，當(dāng)變形系數(shù)(λ1+λ2+λ3)>T或者(λ’1+λ’2+λ’3)>T時(shí)，說(shuō)明推靠臂的變形超出了允許范圍，需要維修或更換，閥值T的大小根據(jù)實(shí)際需要來(lái)調(diào)整。

此外，也可以這對(duì)每個(gè)拍攝方向分別設(shè)置閥值T1、T2、T3。當(dāng)λ1(λ’1)>T1，或者λ2(λ’2)>T2，或者λ3(λ’3)>T3時(shí)，說(shuō)明推靠臂的變形超出了允許范圍，需要維修或更換。

本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)可處理的離散數(shù)據(jù)來(lái)量化數(shù)碼影像圖像，通過(guò)計(jì)算機(jī)比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和變形數(shù)據(jù)的差異，來(lái)判別檢波器推靠臂變形程度，替代了人工方法判別的隨意性和模糊性。

上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開(kāi)了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類(lèi)型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述具體實(shí)施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。