激光扫描酸蚀岩板的三维重建技术研究

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酸化压裂是改造碳酸盐岩储层的重要手段。在酸化压裂过程中,如何测试和描述酸蚀岩板表面形貌是一个十分重要的基础性课题。本文将逆向工程所涉及到的三维激光扫描技术应用到酸蚀岩板的测量和三维重建中,为酸蚀岩板的表面分析和酸蚀效果评价提供了一种新的技术和方法。本文利用激光三角法测量原理设计了酸蚀岩板三维激光扫描仪,用于酸蚀岩板的快速精确测量。研究了基于BP神经网络的遗传神经网络残缺点云修补算法。在深入研究网格重建算法的基础上,利用智能点云三角网格化重建算法实现了点云的三维重建。本文的主要内容和取得的成果体现在以下几个方面:研究了以激光三角法测量原理为基础的现代测量技术所使用的典型光源和视觉测量的常用数学模型,深入分析了映射关系法和小孔成像法的成像原理,推导出三维空间坐标和CCD镜面坐标的变换关系。设计了一款酸蚀岩板三维激光扫描仪,并对软硬件部分的原理、组成和功能做了详尽分析。测试结果表明,扫描仪可以对酸蚀岩板进行快速精确扫描,并且通过对扫描点云在频域范围内的分析,可以获取酸蚀岩板的粗糙度、起伏涨落等信息。研究了BP神经网络和遗传算法工作原理,采用遗传算法对BP神经网络的结构、权值和阈值等参数进行了优化;实验结果表明,优化后的遗传神经网络在残缺点云修补速度和精度上都有了较大提高。在深入研究三维网格化重建原理的基础上,基于线光源扫描点云的特点,利用智能点云三角网格化算法实现了点云重建,详细分析了算法的原理并给出了具体步骤。智能点云三角网格化算法可以完整、精确地实现三维点云数据的三角网格化重建。本文针对研究的理论和算法在酸蚀岩板的测量与重建过程中进行了大量实验研究,取得了满意的效果。实验结果表明,本文设计的酸蚀岩板三维激光扫描仪和修补、重建算法为酸蚀岩板的表面分析和酸蚀效果评价提供了一种新的技术和方法,具有重要的理论意义和应用价值。
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