本发明涉及地质勘测，特别是涉及一种地下工程场景下的图像采集设备、一种地下工程场景下的图像采集方法、一种地下工程场景下的图像采集装置、一种电子设备以及一种计算机可读介质。
背景技术：
1、在隧道工程和地质勘察等领域，获取隧洞岩石的全景图像对于工程分析和地质评估具有重大价值。然而，由于隧洞环境的独特性，传统的鱼眼镜头摄影方法在应对大洞径(直径超过1米)的隧洞时往往难以实现对全景图像的完整和清晰捕捉。而且，鱼眼镜头通常安装在拍摄设备的中心位置，而目标岩石位于镜头四周的环形区域，这种布局在拍摄时会引起较大的图像畸变。
技术实现思路
1、本发明实施例提供地下工程场景下的图像采集设备、方法、装置及介质，以解决传统的鱼眼镜头摄影方法在应对大洞径的隧洞时往往难以实现对全景图像的完整和清晰捕捉，并且会引起较大的图像畸变的问题。
2、本发明实施例公开了一种地下工程场景下的图像采集设备，包括：圆柱体主体结构和至少一个广角直拍镜头，所述广角直拍镜头均匀布置在所述圆柱体主体结构的侧壁上，且所述广角直拍镜头位于平行于所述圆柱体主体结构的上表面的任一平面上。
3、可选地，所述圆柱体主体结构上安装有玻璃罩、散热除雾风管以及补光灯；
4、所述玻璃罩安装在所述广角直拍镜头的外侧；所述玻璃罩用于保护所述广角直拍镜头；
5、所述散热除雾风管的一端与所述圆柱体主体结构连接，另一端朝向所述玻璃罩；所述散热除雾风管用于通过向所述玻璃罩吹风，去除所述玻璃罩上的雾气和/或灰尘；
6、所述补光灯均匀布置在所述圆柱体主体结构的侧壁上，且所述补光灯位于平行于所述圆柱体主体结构的上表面的任一平面上。
7、可选地，所述圆柱体主体结构上布置有控制设备；所述控制设备用于根据所述广角直拍镜头周围的环境亮度调整所述补光灯的灯光强度，并根据所述玻璃罩的起雾状态和/或清洁状态调整所述散热除雾风管的吹风强度。
8、本发明实施例还公开了一种地下工程场景下的图像采集方法，应用于地下工程场景下的图像采集设备，所述图像采集设备包括圆柱体主体结构和至少一个广角直拍镜头，所述广角直拍镜头均匀布置在所述圆柱体主体结构的侧壁上，且所述广角直拍镜头位于平行于所述圆柱体主体结构的上表面的任一平面上，所述方法包括：
9、获取所述至少一个广角直拍镜头拍摄的图像；所述图像所在的坐标空间不同；任意两个相邻的所述广角直拍镜头拍摄的图像之间存在重叠区域；
10、提取所述重叠区域中的至少一个特征点，并获取所述特征点的描述符；所述特征点是所述重叠区域中具有视觉特征的像素点；所述特征点的描述符包括所述特征点的周围的图像信息；
11、基于所述特征点的周围的图像信息，对所述特征点进行配对，得到互相匹配的至少一个目标特征点对；
12、利用所述目标特征点对，将所述图像转换在同一坐标空间中；
13、将位于同一坐标空间的所述图像进行拼接，得到目标图像。
14、可选地，所述提取所述重叠区域中的至少一个特征点，并获取所述特征点的描述符的步骤包括：
15、采用尺度不变特征变换算法提取所述重叠区域中的特征点；
16、计算所述特征点周围的像素点的梯度方向和梯度大小；
17、基于所述梯度方向和所述梯度大小，获取所述特征点的描述符。
18、可选地，所述利用所述目标特征点对，将所述图像转换在同一坐标空间中的步骤包括：
19、利用所述目标特征点对，计算任意两个相邻的所述广角直拍镜头拍摄的图像之间的单应性矩阵；
20、基于所述单应性矩阵，将所述图像转换在同一坐标空间中。
21、可选地，所述基于所述单应性矩阵，将所述图像转换在同一坐标空间中的步骤包括：
22、针对任意一组两个相邻的所述广角直拍镜头拍摄的图像，将所述两个相邻的所述广角直拍镜头拍摄的图像分别作为第一图像和第二图像；
23、将所述第一图像所在的坐标空间作为第一坐标空间，并将所述第一图像中的像素点作为第一像素点；
24、将所述第二图像所在的坐标空间作为第二坐标空间；
25、获取所述第一像素点在所述第一坐标空间的坐标信息；
26、基于所述第一像素点在所述第一坐标空间的坐标信息，利用所述单应性矩阵，确定所述第一像素点在所述第二坐标空间中的坐标信息；
27、基于所述第一像素点在所述第二坐标空间中的坐标信息，将所述第一图像从所述第一坐标空间转换至所述第二坐标空间。
28、可选地，所述将位于同一坐标空间的所述图像进行拼接，得到目标图像的步骤包括：
29、通过分别调整所述第一图像和所述第二图像中任意两个相邻像素点之间的亮度差，提高所述第一图像和所述第二图像的清晰度；
30、针对位于所述第一图像和所述第二图像的非重叠区域的任一所述第一像素点，将所述第一像素点复制在所述第二图像所在平面上。
31、可选地，所述将位于同一坐标空间的所述图像进行拼接，得到目标图像的步骤包括：
32、针对位于所述第一图像和所述第二图像的重叠区域的任一所述第一像素点，基于所述单应性矩阵，确定所述第一像素点在所述第二图像所在平面上的目标坐标；
33、将所述第一像素点移动至所述目标坐标。
34、可选地，所述目标坐标处存在所述第二图像的第二像素点；所述将位于同一坐标空间的所述图像进行拼接，得到目标图像的步骤之后包括：
35、通过将所述第一像素点和所述第二像素点进行融合，提升所述目标图像的清晰度和一致性。
36、可选地，所述圆柱体主体结构上安装有玻璃罩、散热除雾风管和补光灯；所述玻璃罩安装在所述广角直拍镜头的外侧；所述玻璃罩用于保护所述广角直拍镜头；所述散热除雾风管的一端与所述圆柱体主体结构连接，另一端朝向所述玻璃罩；所述获取所述至少一个广角直拍镜头拍摄的图像的步骤包括：
37、利用所述散热除雾风管向所述玻璃罩吹风，去除所述玻璃罩上的雾气和/或灰尘；
38、利用所述补光灯为所述广角直拍镜头的拍摄补光。
39、可选地，所述圆柱体主体结构上布置有控制设备；所述利用所述散热除雾风管向所述玻璃罩吹风，去除所述玻璃罩上的雾气和/或灰尘的步骤包括：
40、根据所述玻璃罩的起雾状态和/或清洁状态，利用所述控制设备调整所述散热除雾风管的吹风强度；
41、所述利用所述补光灯为所述广角直拍镜头的拍摄补光的步骤包括：
42、根据所述广角直拍镜头周围的环境亮度，利用所述控制设备调整所述补光灯的灯光强度。
43、本发明实施例还公开了一种地下工程场景下的图像采集装置，应用于地下工程场景下的图像采集设备，所述图像采集设备包括圆柱体主体结构和至少一个广角直拍镜头，所述广角直拍镜头均匀布置在所述圆柱体主体结构的侧壁上，且所述广角直拍镜头位于平行于所述圆柱体主体结构的上表面的任一平面上，所述装置包括：
44、图像获取模块，用于获取所述至少一个广角直拍镜头拍摄的图像；所述图像所在的坐标空间不同；任意两个相邻的所述广角直拍镜头拍摄的图像之间存在重叠区域；
45、特征点提取模块，用于提取所述重叠区域中的至少一个特征点，并获取所述特征点的描述符；所述特征点是所述重叠区域中具有视觉特征的像素点；所述特征点的描述符包括所述特征点的周围的图像信息；
46、配对模块，用于基于所述特征点的周围的图像信息，对所述特征点进行配对，得到互相匹配的至少一个目标特征点对；
47、空间转换模块，用于利用所述目标特征点对，将所述图像转换在同一坐标空间中；
48、拼接模块，用于将位于同一坐标空间的所述图像进行拼接，得到目标图像。
49、可选地，所述特征点提取模块包括：
50、特征点提取子模块，用于采用尺度不变特征变换算法提取所述重叠区域中的特征点；
51、计算子模块，用于计算所述特征点周围的像素点的梯度方向和梯度大小；
52、描述符获取子模块，用于基于所述梯度方向和所述梯度大小，获取所述特征点的描述符。
53、可选地，所述空间转换模块包括：
54、矩阵计算子模块，用于利用所述目标特征点对，计算任意两个相邻的所述广角直拍镜头拍摄的图像之间的单应性矩阵；
55、转换子模块，用于基于所述单应性矩阵，将所述图像转换在同一坐标空间中。
56、可选地，所述转换子模块包括：
57、第一作为单元，用于针对任意一组两个相邻的所述广角直拍镜头拍摄的图像，将所述两个相邻的所述广角直拍镜头拍摄的图像分别作为第一图像和第二图像；
58、第二作为单元，用于将所述第一图像所在的坐标空间作为第一坐标空间，并将所述第一图像中的像素点作为第一像素点；
59、第三作为单元，用于将所述第二图像所在的坐标空间作为第二坐标空间；
60、坐标信息获取单元，用于获取所述第一像素点在所述第一坐标空间的坐标信息；
61、坐标信息确定单元，用于基于所述第一像素点在所述第一坐标空间的坐标信息，利用所述单应性矩阵，确定所述第一像素点在所述第二坐标空间中的坐标信息；
62、转换单元，用于基于所述第一像素点在所述第二坐标空间中的坐标信息，将所述第一图像从所述第一坐标空间转换至所述第二坐标空间。
63、可选地，所述拼接模块包括：
64、调整子模块，用于通过分别调整所述第一图像和所述第二图像中任意两个相邻像素点之间的亮度差，提高所述第一图像和所述第二图像的清晰度；
65、复制子模块，用于针对位于所述第一图像和所述第二图像的非重叠区域的任一所述第一像素点，将所述第一像素点复制在所述第二图像所在平面上。
66、可选地，所述拼接模块包括：
67、目标坐标确定子模块，用于针对位于所述第一图像和所述第二图像的重叠区域的任一所述第一像素点，基于所述单应性矩阵，确定所述第一像素点在所述第二图像所在平面上的目标坐标；
68、移动子模块，用于将所述第一像素点移动至所述目标坐标。
69、可选地，所述目标坐标处存在所述第二图像的第二像素点；所述装置包括：
70、融合模块，用于通过将所述第一像素点和所述第二像素点进行融合，提升所述目标图像的清晰度和一致性。
71、可选地，所述圆柱体主体结构上安装有玻璃罩、散热除雾风管和补光灯；所述玻璃罩安装在所述广角直拍镜头的外侧；所述玻璃罩用于保护所述广角直拍镜头；所述散热除雾风管的一端与所述圆柱体主体结构连接，另一端朝向所述玻璃罩；所述图像获取模块包括：
72、吹风子模块，用于利用所述散热除雾风管向所述玻璃罩吹风，去除所述玻璃罩上的雾气和/或灰尘；
73、补光子模块，用于利用所述补光灯为所述广角直拍镜头的拍摄补光。
74、可选地，所述圆柱体主体结构上布置有控制设备；所述吹风子模块包括：
75、第一调整单元，用于根据所述玻璃罩的起雾状态和/或清洁状态，利用所述控制设备调整所述散热除雾风管的吹风强度；
76、所述补光子模块包括：
77、第二调整单元，用于根据所述广角直拍镜头周围的环境亮度，利用所述控制设备调整所述补光灯的灯光强度。
78、本发明实施例还公开了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口以及所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
79、所述存储器，用于存放计算机程序；
80、所述处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现如本发明实施例所述的方法。
81、本发明实施例还公开了一个或多个计算机可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如本发明实施例所述的方法。
82、本发明实施例包括以下优点：
83、在本发明实施例中，地下工程场景下的图像采集设备包括圆柱体主体结构和至少一个广角直拍镜头，广角直拍镜头均匀布置在圆柱体主体结构的侧壁上，且广角直拍镜头位于平行于圆柱体主体结构的上表面的任一平面上，图像采集设备包含多个广角直拍镜头，通过增加广角直拍镜头可以降低每一个广角直拍镜头拍摄的图像的边缘畸变，每个镜头的广角不少于130度，并环向均匀布置，实现了对大洞径圆形隧洞洞壁的全面拍摄。除此之外，环向均匀布置的广角直拍镜头正对洞壁，每个广角直拍镜头的全部像素均为有效像素，这极大地提升了图像质量，确保了信息的完整性和清晰度。
1.一种地下工程场景下的图像采集设备，其特征在于，包括：圆柱体主体结构和至少一个广角直拍镜头，所述广角直拍镜头均匀布置在所述圆柱体主体结构的侧壁上，且所述广角直拍镜头位于平行于所述圆柱体主体结构的上表面的任一平面上。
2.根据权利要求1所述的图像采集设备，其特征在于，所述圆柱体主体结构上安装有玻璃罩、散热除雾风管以及补光灯；
3.根据权利要求2所述的图像采集设备，其特征在于，所述圆柱体主体结构上布置有控制设备；所述控制设备用于根据所述广角直拍镜头周围的环境亮度调整所述补光灯的灯光强度，并根据所述玻璃罩的起雾状态和/或清洁状态调整所述散热除雾风管的吹风强度。
4.一种地下工程场景下的图像采集方法，其特征在于，应用于地下工程场景下的图像采集设备，所述图像采集设备包括圆柱体主体结构和至少一个广角直拍镜头，所述广角直拍镜头均匀布置在所述圆柱体主体结构的侧壁上，且所述广角直拍镜头位于平行于所述圆柱体主体结构的上表面的任一平面上，所述方法包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述提取所述重叠区域中的至少一个特征点，并获取所述特征点的描述符的步骤包括：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述目标特征点对，将所述图像转换在同一坐标空间中的步骤包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述单应性矩阵，将所述图像转换在同一坐标空间中的步骤包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将位于同一坐标空间的所述图像进行拼接，得到目标图像的步骤包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将位于同一坐标空间的所述图像进行拼接，得到目标图像的步骤包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述目标坐标处存在所述第二图像的第二像素点；所述将位于同一坐标空间的所述图像进行拼接，得到目标图像的步骤之后包括：
11.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述圆柱体主体结构上安装有玻璃罩、散热除雾风管和补光灯；所述玻璃罩安装在所述广角直拍镜头的外侧；所述玻璃罩用于保护所述广角直拍镜头；所述散热除雾风管的一端与所述圆柱体主体结构连接，另一端朝向所述玻璃罩；所述获取所述至少一个广角直拍镜头拍摄的图像的步骤包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述圆柱体主体结构上布置有控制设备；所述利用所述散热除雾风管向所述玻璃罩吹风，去除所述玻璃罩上的雾气和/或灰尘的步骤包括：
13.一种地下工程场景下的图像采集装置，其特征在于，应用于地下工程场景下的图像采集设备，所述图像采集设备包括圆柱体主体结构和至少一个广角直拍镜头，所述广角直拍镜头均匀布置在所述圆柱体主体结构的侧壁上，且所述广角直拍镜头位于平行于所述圆柱体主体结构的上表面的任一平面上，所述装置包括：
14.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口以及所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
15.一个或多个计算机可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求4-12任一项所述的方法。
