CN114670899A - 一种轨道检测系统用的图像采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道检测系统用的图像采集装置，包括：线阵相机管控单元、若干独立线阵相机单元和里程记录单元；所述线阵相机管控单元用于根据轨道上列车速度向所述若干独立线阵相机单元传输控制指令；所述若干独立线阵相机单元用于根据接收的控制指令采集轨道图像数据，采集的轨道图像数据传输至所述线阵相机管控单元；所述里程记录单元用于记录轨道上列车所行驶的距离，通过所行驶的距离确定每张轨道图片拍摄的位置，将轨道图片的位置反馈至所述线阵相机管控单元。增强了系统的环境适应性，能适应光线不足的区域，也能有效降低环境杂光的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及图像采集领域，尤其是涉及一种轨道检测系统用的图像采集装置。
背景技术
铁路运行速度不断提高，列车往返也将更加频繁，轨道的负荷必将越来越重。为保证列车运行的安全和线路畅通，必须对轨道实时监控。日常检查中，除了通过使用轨道检查仪对轨道的几何状态进行检测外，还需及时了解钢轨表面和扣件是否存在缺陷，并尽早地发现缺陷及其所在位置，正确引导工作人员对轨道实时维护，保证铁路运输安全。
目前，针对轨道缺陷检测，主要采用目视法，即巡道工人的目视检查。这种方法存在大量弊端：耗时较长、效率不高、容易受天气因素和巡道工人责任感的影响。同时，由于列车高速运行，巡道工人的人身安全受到巨大威胁。因此，急需一种轨道检测系统用的图像采集装置，能迅速、安全、完整的采集轨道图像，获取轨道信息，确保线路的正常运输。
发明内容
本发明提供一种轨道检测系统用的图像采集装置，以解决现有技术中存在的铁路运行速度不断提高，列车往返也将更加频繁，轨道的负荷必将越来越重。为保证列车运行的安全和线路畅通，必须对轨道实时监控。日常检查中，除了通过使用轨道检查仪对轨道的几何状态进行检测外，还需及时了解钢轨表面和扣件是否存在缺陷，并尽早地发现缺陷及其所在位置，正确引导工作人员对轨道实时维护，保证铁路运输安全。目前，针对轨道缺陷检测，主要采用目视法，即巡道工人的目视检查。这种方法存在大量弊端：耗时较长、效率不高、容易受天气因素和巡道工人责任感的影响。同时，由于列车高速运行，巡道工人的人身安全受到巨大威胁。因此，急需一种轨道检测系统用的图像采集装置，能迅速、安全、完整的采集轨道图像，获取轨道信息，确保线路的正常运输的上述问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种轨道检测系统用的图像采集装置，该图像采集装置包括：线阵相机管控单元、若干独立线阵相机单元和里程记录单元；
所述线阵相机管控单元用于根据轨道上列车速度向所述若干独立线阵相机单元传输控制指令；
所述若干独立线阵相机单元用于根据接收的控制指令采集轨道图像数据，采集的轨道图像数据传输至所述线阵相机管控单元；
所述里程记录单元用于记录轨道上列车所行驶的距离，通过所行驶的距离确定每张轨道图片拍摄的位置，将轨道图片的位置反馈至所述线阵相机管控单元。
其中，所述若干独立线阵相机单元包括：线阵相机、激光器和外部调节装置；
所述线阵相机用于根据轨道上列车速度动态调整扫描行频，通过拍摄轨道图片的方式采集轨道关键部件高清图像数据，关键部件包括：轨道线路钢轨两侧、扣件、灰枕和道床；
所述激光器用于通过配置的圆柱透镜扩散，获取统一的束流分布；
所述外部调节装置用于通过防尘防雾防水防光线直射，所述线阵相机在阴雨、阳光、紫外线、灰尘以及风沙中正常采集图像数据。
其中，所述线阵相机管控单元包括：数据存储模块；
在图像采集过程中，采集的轨道图像通过所述数据存储模块进行存储，其中，所述数据存储模块采取多线程技术增加图像存储的响应速度。
其中，所述线阵相机包括：光学编码器、单片机、驱动装置和摄像头；
所述线阵相机根据当前轨道上列车速度以及拍摄对象所处位置进行自动校准，自动校准后采集轨道图像；
所述光学编码器产生脉冲信号，所述单片机将脉冲信息转化为所述线阵相机可识别的TTL电平触发信号，TTL电平触发信号触发驱动装置驱动摄像头拍摄轨道图片，通过拍摄轨道图片获取轨道图像数据；
通过外部触发模式，所述光学编码器根据轨道行车速度的不同所产生的脉冲信号也不同，所述线阵相机每隔固定的距离进行扫描，确保图像清晰。
其中，所述线阵相机管控单元根据轨道移动情况设置拍摄角度预设范围，获取所述线阵相机对应的调整方式，所述线阵相机管控单元控制所述摄像头进行对焦处理；
轨道移动情况包括：角速度信息和加速度信息，所述线阵相机管控单元将角速度信息和加速度信息转换到同一坐标系中以计算所述移动数值。
其中，所述里程记录单元通过光电编码器中的方波信号和单片机中的计数器获取轨道上列车的里程；
所述光电编码器通过旋转预先设置的角度输出脉冲信号，通过计算发出脉冲信号的总量获取旋转的角度，将旋转的角度转化成脉冲电信号输出，其中，每旋转一周发送固定脉冲数，将脉冲数传输至单片机，利用单片机中的可编程计数器阵列模块捕获输入有效沿，在输入信号的上升沿和下降沿均产生中断，获取输出脉冲的计数工作，通过高低电平脉冲的个数以及轨道上列车的车轮周长，利用推算原理，获取实际里程数。
其中，所述线阵相机管控单元采用神经网络技术对目标图像进行深度学习，通过深度学习自动识别目标部位的异常状态，对识别的异常状态进行报警提示；
所述线阵相机采集轨道图像后对图像上的关键结构部位进行定位，所述线阵相机管控单元利用分类器算法对定位区域进行分类，对分类结果进行判断，是否存在异常；
所述线阵相机管控单元采用算法综合评定的方式对轨道关键结构进行定位，采用深度神经网络定位算法对所述线阵相机采集到的第一帧图像进行识别定位，后续所述线阵相机采集图像采用模糊算法进行跟踪定位，通过两种定位算法相互结合，获取对轨道关键部件的定位。
其中，还包括：高清高速红外热像采集单元，所述高清高速红外热像采集单元包括：红外热像仪和红外热像图像处理模块；
所述红外热像仪对设定范围内的目标通过高清拍摄的方式采集红外热像图像，所述红外热像仪将采集到的红外热像图像上传至所述红外热像图像处理模块，所述红外热像图像处理模块对红外热像图像进行实时分析，获取红外热像图像温度和频率分布曲线，根据红外热像图像温度和频率分布曲线获取行车在轨道运行过程中的轨道受流温度场热像图像以及热像图像中的高温点和分布图。
其中，所述线阵相机管控单元通过轨道图像测量轨道廓形及轨距；
所述线阵相机和激光器组合，利用激光三角测量法进行测量接触线的拉出值和导高值；
当列车沿轨道运行的过程中，激光器发射线性激光照射在接触线上，形成光斑，所述线阵相机从侧面仰拍光斑区域，进行图像采集；
随着接触线空间位置的不同，图像中激光光斑的位置相应变化，通过对光斑的定位测算出接触线的导高值和拉出值；
通过光斑距离图像底端的距离获取导高值，通过光斑偏离图像中心的距离获取拉出值的变化量。
其中，所述线阵相机管控单元将所述若干独立线阵相机单元采集的轨道图像通过高斯滤波技术去除高斯噪声，将去除高斯噪音的轨道图像分成A、B、C三个图像数据，三个图像数据分别进行中值滤波和锐化处理，将中值滤波和锐化处理处理后的三个图像数据通道合并。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一种轨道检测系统用的图像采集装置，包括：线阵相机管控单元、若干独立线阵相机单元和里程记录单元；所述线阵相机管控单元用于根据轨道上列车速度向所述若干独立线阵相机单元传输控制指令；所述若干独立线阵相机单元用于根据接收的控制指令采集轨道图像数据，采集的轨道图像数据传输至所述线阵相机管控单元；所述里程记录单元用于记录轨道上列车所行驶的距离，通过所行驶的距离确定每张轨道图片拍摄的位置，将轨道图片的位置反馈至所述线阵相机管控单元。不但采集速度快，而且漏采率低，通过对轨道的高效检测，保障了列车行驶安全。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种轨道检测系统用的图像采集装置的结构图；
图2为本发明实施例中一种轨道检测系统用的图像采集装置的流程图；
图3为本发明实施例中一种轨道检测系统用的图像采集装置中的若干独立线阵相机单元结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种轨道检测系统用的图像采集装置，请参照图1至图3，该轨道检测系统用的图像采集装置包括：线阵相机管控单元、若干独立线阵相机单元和里程记录单元；
所述线阵相机管控单元用于根据轨道上列车速度向所述若干独立线阵相机单元传输控制指令；
所述若干独立线阵相机单元用于根据接收的控制指令采集轨道图像数据，采集的轨道图像数据传输至所述线阵相机管控单元；
所述里程记录单元用于记录轨道上列车所行驶的距离，通过所行驶的距离确定每张轨道图片拍摄的位置，将轨道图片的位置反馈至所述线阵相机管控单元。
上述技术方案的工作原理为：所述线阵相机管控单元用于根据轨道上列车速度向所述若干独立线阵相机单元传输控制指令；所述若干独立线阵相机单元用于根据接收的控制指令采集轨道图像数据，采集的轨道图像数据传输至所述线阵相机管控单元；所述里程记录单元用于记录轨道上列车所行驶的距离，通过所行驶的距离确定每张轨道图片拍摄的位置，将轨道图片的位置反馈至所述线阵相机管控单元。
上述技术方案的有益效果为：所述线阵相机管控单元用于根据轨道上列车速度向所述若干独立线阵相机单元传输控制指令；所述若干独立线阵相机单元用于根据接收的控制指令采集轨道图像数据，采集的轨道图像数据传输至所述线阵相机管控单元；所述里程记录单元用于记录轨道上列车所行驶的距离，通过所行驶的距离确定每张轨道图片拍摄的位置，将轨道图片的位置反馈至所述线阵相机管控单元。不但采集速度快，而且漏采率低，通过对轨道的高效检测，保障了列车行驶安全。
在另一实施例中，所述若干独立线阵相机单元包括：线阵相机、激光器和外部调节装置；
所述线阵相机用于根据轨道上列车速度动态调整扫描行频，通过拍摄轨道图片的方式采集轨道关键部件高清图像数据，关键部件包括：轨道线路钢轨两侧、扣件、灰枕和道床；
所述激光器用于通过配置的圆柱透镜扩散，获取统一的束流分布；
所述外部调节装置用于通过防尘防雾防水防光线直射，所述线阵相机在阴雨、阳光、紫外线、灰尘以及风沙中正常采集图像数据。
上述技术方案的工作原理为：所述若干独立线阵相机单元包括：线阵相机、激光器和外部调节装置；所述线阵相机用于根据轨道上列车速度动态调整扫描行频，通过拍摄轨道图片的方式采集轨道关键部件高清图像数据，关键部件包括：轨道线路钢轨两侧、扣件、灰枕和道床；所述激光器用于通过配置的圆柱透镜扩散，获取统一的束流分布；所述外部调节装置用于通过防尘防雾防水防光线直射，所述线阵相机在阴雨、阳光、紫外线、灰尘以及风沙中正常采集图像数据。激光器采用光强自适应技术，保证了轨道环境下的采集图像质量稳定性。线阵相机根据行车速度动态调整扫描行频，实现了非匀速运动下钢轨、扣件、灰枕、道床等关键位置高清图像的获取。行车速度可以通过TCMS网络获取，或者增加速度传感器来实时检测。
上述技术方案的有益效果为：所述若干独立线阵相机单元包括：线阵相机、激光器和外部调节装置；所述线阵相机用于根据轨道上列车速度动态调整扫描行频，通过拍摄轨道图片的方式采集轨道关键部件高清图像数据，关键部件包括：轨道线路钢轨两侧、扣件、灰枕和道床；所述激光器用于通过配置的圆柱透镜扩散，获取统一的束流分布；所述外部调节装置用于通过防尘防雾防水防光线直射，所述线阵相机在阴雨、阳光、紫外线、灰尘以及风沙中正常采集图像数据。具有高效率、高速度、高机动性、全天候、全自动作业的特点，能够自动判断轨道缺陷情况，记录其里程信息，并能自动识别钢轨的掉块、擦伤、扣件错位、脱落等缺陷。
在另一实施例中，所述线阵相机管控单元包括：数据存储模块；
在图像采集过程中，采集的轨道图像通过所述数据存储模块进行存储，其中，所述数据存储模块采取多线程技术增加图像存储的响应速度。
上述技术方案的工作原理为：在图像采集过程中，采集的轨道图像通过所述数据存储模块进行存储，其中，所述数据存储模块采取多线程技术增加图像存储的响应速度。图像存储速度跟上图片拍摄速度，有利于图像数据的存储速度及实时显示。
上述技术方案的有益效果为：在图像采集过程中，采集的轨道图像通过所述数据存储模块进行存储，其中，所述数据存储模块采取多线程技术增加图像存储的响应速度。图像存储速度跟上图片拍摄速度，有利于图像数据的存储速度及实时显示。
在另一实施例中，所述线阵相机包括：光学编码器、单片机、驱动装置和摄像头；
所述线阵相机根据当前轨道上列车速度以及拍摄对象所处位置进行自动校准，自动校准后采集轨道图像；
所述光学编码器产生脉冲信号，所述单片机将脉冲信息转化为所述线阵相机可识别的TTL电平触发信号，TTL电平触发信号触发驱动装置驱动摄像头拍摄轨道图片，通过拍摄轨道图片获取轨道图像数据；
通过外部触发模式，所述光学编码器根据轨道行车速度的不同所产生的脉冲信号也不同，所述线阵相机每隔固定的距离进行扫描，确保图像清晰。
上述技术方案的工作原理为：所述线阵相机根据当前轨道上列车速度以及拍摄对象所处位置进行自动校准，自动校准后采集轨道图像；所述光学编码器产生脉冲信号，所述单片机将脉冲信息转化为所述线阵相机可识别的TTL电平触发信号，TTL电平触发信号触发驱动装置驱动摄像头拍摄轨道图片，通过拍摄轨道图片获取轨道图像数据；通过外部触发模式，所述光学编码器根据轨道行车速度的不同所产生的脉冲信号也不同，所述线阵相机每隔固定的距离进行扫描，确保图像清晰。
上述技术方案的有益效果为：所述线阵相机根据当前轨道上列车速度以及拍摄对象所处位置进行自动校准，自动校准后采集轨道图像；所述光学编码器产生脉冲信号，所述单片机将脉冲信息转化为所述线阵相机可识别的TTL电平触发信号，TTL电平触发信号触发驱动装置驱动摄像头拍摄轨道图片，通过拍摄轨道图片获取轨道图像数据；通过外部触发模式，所述光学编码器根据轨道行车速度的不同所产生的脉冲信号也不同，所述线阵相机每隔固定的距离进行扫描，确保图像清晰。
在另一实施例中，所述线阵相机管控单元根据轨道移动情况设置拍摄角度预设范围，获取所述线阵相机对应的调整方式，所述线阵相机管控单元控制所述摄像头进行对焦处理；
轨道移动情况包括：角速度信息和加速度信息，所述线阵相机管控单元将角速度信息和加速度信息转换到同一坐标系中以计算所述移动数值。
上述技术方案的工作原理为：所述线阵相机管控单元根据轨道移动情况设置拍摄角度预设范围，获取所述线阵相机对应的调整方式，所述线阵相机管控单元控制所述摄像头进行对焦处理；轨道移动情况包括：角速度信息和加速度信息，所述线阵相机管控单元将角速度信息和加速度信息转换到同一坐标系中以计算所述移动数值。
上述技术方案的有益效果为：所述线阵相机管控单元根据轨道移动情况设置拍摄角度预设范围，获取所述线阵相机对应的调整方式，所述线阵相机管控单元控制所述摄像头进行对焦处理；轨道移动情况包括：角速度信息和加速度信息，所述线阵相机管控单元将角速度信息和加速度信息转换到同一坐标系中以计算所述移动数值。
在另一实施例中，所述里程记录单元通过光电编码器中的方波信号和单片机中的计数器获取轨道上列车的里程；
所述光电编码器通过旋转预先设置的角度输出脉冲信号，通过计算发出脉冲信号的总量获取旋转的角度，将旋转的角度转化成脉冲电信号输出，其中，每旋转一周发送固定脉冲数，将脉冲数传输至单片机，利用单片机中的可编程计数器阵列模块捕获输入有效沿，在输入信号的上升沿和下降沿均产生中断，获取输出脉冲的计数工作，通过高低电平脉冲的个数以及轨道上列车的车轮周长，利用推算原理，获取实际里程数。
上述技术方案的工作原理为：所述里程记录单元通过光电编码器中的方波信号和单片机中的计数器获取轨道上列车的里程；所述光电编码器通过旋转预先设置的角度输出脉冲信号，通过计算发出脉冲信号的总量获取旋转的角度，将旋转的角度转化成脉冲电信号输出，其中，每旋转一周发送固定脉冲数，将脉冲数传输至单片机，利用单片机中的可编程计数器阵列模块捕获输入有效沿，在输入信号的上升沿和下降沿均产生中断，获取输出脉冲的计数工作，通过高低电平脉冲的个数以及轨道上列车的车轮周长，利用推算原理，获取实际里程数。
上述技术方案的有益效果为：所述里程记录单元通过光电编码器中的方波信号和单片机中的计数器获取轨道上列车的里程；所述光电编码器通过旋转预先设置的角度输出脉冲信号，通过计算发出脉冲信号的总量获取旋转的角度，将旋转的角度转化成脉冲电信号输出，其中，每旋转一周发送固定脉冲数，将脉冲数传输至单片机，利用单片机中的可编程计数器阵列模块捕获输入有效沿，在输入信号的上升沿和下降沿均产生中断，获取输出脉冲的计数工作，通过高低电平脉冲的个数以及轨道上列车的车轮周长，利用推算原理，获取实际里程数。
在另一实施例中，所述线阵相机管控单元采用神经网络技术对目标图像进行深度学习，通过深度学习自动识别目标部位的异常状态，对识别的异常状态进行报警提示；
所述线阵相机采集轨道图像后对图像上的关键结构部位进行定位，所述线阵相机管控单元利用分类器算法对定位区域进行分类，对分类结果进行判断，是否存在异常；
所述线阵相机管控单元采用算法综合评定的方式对轨道关键结构进行定位，采用深度神经网络定位算法对所述线阵相机采集到的第一帧图像进行识别定位，后续所述线阵相机采集图像采用模糊算法进行跟踪定位，通过两种定位算法相互结合，获取对轨道关键部件的定位。
上述技术方案的工作原理为：所述线阵相机管控单元采用神经网络技术对目标图像进行深度学习，通过深度学习自动识别目标部位的异常状态，对识别的异常状态进行报警提示；所述线阵相机采集轨道图像后对图像上的关键结构部位进行定位，所述线阵相机管控单元利用分类器算法对定位区域进行分类，对分类结果进行判断，是否存在异常；所述线阵相机管控单元采用算法综合评定的方式对轨道关键结构进行定位，采用深度神经网络定位算法对所述线阵相机采集到的第一帧图像进行识别定位，后续所述线阵相机采集图像采用模糊算法进行跟踪定位，通过两种定位算法相互结合，获取对轨道关键部件的定位。
上述技术方案的有益效果为：所述线阵相机管控单元采用神经网络技术对目标图像进行深度学习，通过深度学习自动识别目标部位的异常状态，对识别的异常状态进行报警提示；所述线阵相机采集轨道图像后对图像上的关键结构部位进行定位，所述线阵相机管控单元利用分类器算法对定位区域进行分类，对分类结果进行判断，是否存在异常；所述线阵相机管控单元采用算法综合评定的方式对轨道关键结构进行定位，采用深度神经网络定位算法对所述线阵相机采集到的第一帧图像进行识别定位，后续所述线阵相机采集图像采用模糊算法进行跟踪定位，通过两种定位算法相互结合，获取对轨道关键部件的定位。
在另一实施例中，还包括：高清高速红外热像采集单元，所述高清高速红外热像采集单元包括：红外热像仪和红外热像图像处理模块；
所述红外热像仪对设定范围内的目标通过高清拍摄的方式采集红外热像图像，所述红外热像仪将采集到的红外热像图像上传至所述红外热像图像处理模块，所述红外热像图像处理模块对红外热像图像进行实时分析，获取红外热像图像温度和频率分布曲线，根据红外热像图像温度和频率分布曲线获取行车在轨道运行过程中的轨道受流温度场热像图像以及热像图像中的高温点和分布图。
上述技术方案的工作原理为：所述红外热像仪对设定范围内的目标通过高清拍摄的方式采集红外热像图像，所述红外热像仪将采集到的红外热像图像上传至所述红外热像图像处理模块，所述红外热像图像处理模块对红外热像图像进行实时分析，获取红外热像图像温度和频率分布曲线，根据红外热像图像温度和频率分布曲线获取行车在轨道运行过程中的轨道受流温度场热像图像以及热像图像中的高温点和分布图。
上述技术方案的有益效果为：所述红外热像仪对设定范围内的目标通过高清拍摄的方式采集红外热像图像，所述红外热像仪将采集到的红外热像图像上传至所述红外热像图像处理模块，所述红外热像图像处理模块对红外热像图像进行实时分析，获取红外热像图像温度和频率分布曲线，根据红外热像图像温度和频率分布曲线获取行车在轨道运行过程中的轨道受流温度场热像图像以及热像图像中的高温点和分布图。
在另一实施例中，所述线阵相机管控单元通过轨道图像测量轨道廓形及轨距；
所述线阵相机和激光器组合，利用激光三角测量法进行测量接触线的拉出值和导高值；
当列车沿轨道运行的过程中，激光器发射线性激光照射在接触线上，形成光斑，所述线阵相机从侧面仰拍光斑区域，进行图像采集；
随着接触线空间位置的不同，图像中激光光斑的位置相应变化，通过对光斑的定位测算出接触线的导高值和拉出值；
通过光斑距离图像底端的距离获取导高值，通过光斑偏离图像中心的距离获取拉出值的变化量。
上述技术方案的工作原理为：所述线阵相机管控单元通过轨道图像测量轨道廓形及轨距；所述线阵相机和激光器组合，利用激光三角测量法进行测量接触线的拉出值和导高值；当列车沿轨道运行的过程中，激光器发射线性激光照射在接触线上，形成光斑，所述线阵相机从侧面仰拍光斑区域，进行图像采集；随着接触线空间位置的不同，图像中激光光斑的位置相应变化，通过对光斑的定位测算出接触线的导高值和拉出值；通过光斑距离图像底端的距离获取导高值，通过光斑偏离图像中心的距离获取拉出值的变化量。
上述技术方案的有益效果为：所述线阵相机管控单元通过轨道图像测量轨道廓形及轨距；所述线阵相机和激光器组合，利用激光三角测量法进行测量接触线的拉出值和导高值；当列车沿轨道运行的过程中，激光器发射线性激光照射在接触线上，形成光斑，所述线阵相机从侧面仰拍光斑区域，进行图像采集；随着接触线空间位置的不同，图像中激光光斑的位置相应变化，通过对光斑的定位测算出接触线的导高值和拉出值；通过光斑距离图像底端的距离获取导高值，通过光斑偏离图像中心的距离获取拉出值的变化量。
在另一实施例中，所述线阵相机管控单元将所述若干独立线阵相机单元采集的轨道图像通过高斯滤波技术去除高斯噪声，将去除高斯噪音的轨道图像分成A、B、C三个图像数据，三个图像数据分别进行中值滤波和锐化处理，将中值滤波和锐化处理处理后的三个图像数据通道合并。
上述技术方案的工作原理为：所述线阵相机管控单元将所述若干独立线阵相机单元采集的轨道图像通过高斯滤波技术去除高斯噪声，将去除高斯噪音的轨道图像分成A、B、C三个图像数据，三个图像数据分别进行中值滤波和锐化处理，将中值滤波和锐化处理处理后的三个图像数据通道合并。
根据拍摄距离、光圈值、镜头焦距、像元分辨率及线阵相机与拍摄物角度等参数可以计算景深极限值，景深极限值公式为：
其中，Δ表示景深极限值；ω表示像元分辨率；H表示光圈数；L表示拍摄距离；F表示高清视频监控相机的镜头焦距；θ为高清视频监控相机与拍摄物的夹角。
通过获取景深极限值，使最终采集图像可以清晰成像，便于后期的图像处理任务。
上述技术方案的有益效果为：所述线阵相机管控单元将所述若干独立线阵相机单元采集的轨道图像通过高斯滤波技术去除高斯噪声，将去除高斯噪音的轨道图像分成A、B、C三个图像数据，三个图像数据分别进行中值滤波和锐化处理，将中值滤波和锐化处理处理后的三个图像数据通道合并。消除因列车行进速度的不同，带来的图像失真或模糊。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种轨道检测系统用的图像采集装置，其特征在于，包括：线阵相机管控单元、若干独立线阵相机单元和里程记录单元；
所述线阵相机管控单元用于根据轨道上列车速度向所述若干独立线阵相机单元传输控制指令；
所述若干独立线阵相机单元用于根据接收的控制指令采集轨道图像数据，采集的轨道图像数据传输至所述线阵相机管控单元；
所述里程记录单元用于记录轨道上列车所行驶的距离，通过所行驶的距离确定每张轨道图片拍摄的位置，将轨道图片的位置反馈至所述线阵相机管控单元。
2.根据权利要求1所述的一种轨道检测系统用的图像采集装置，其特征在于，所述若干独立线阵相机单元包括：线阵相机、激光器和外部调节装置；
所述线阵相机用于根据轨道上列车速度动态调整扫描行频，通过拍摄轨道图片的方式采集轨道关键部件高清图像数据，关键部件包括：轨道线路钢轨两侧、扣件、灰枕和道床；
所述激光器用于通过配置的圆柱透镜扩散，获取统一的束流分布；
所述外部调节装置用于通过防尘防雾防水防光线直射，所述线阵相机在阴雨、阳光、紫外线、灰尘以及风沙中正常采集图像数据。
3.根据权利要求1所述的一种轨道检测系统用的图像采集装置，其特征在于，所述线阵相机管控单元包括：数据存储模块；
在图像采集过程中，采集的轨道图像通过所述数据存储模块进行存储，其中，所述数据存储模块采取多线程技术增加图像存储的响应速度。
4.根据权利要求2所述的一种轨道检测系统用的图像采集装置，其特征在于，所述线阵相机包括：光学编码器、单片机、驱动装置和摄像头；
所述线阵相机根据当前轨道上列车速度以及拍摄对象所处位置进行自动校准，自动校准后采集轨道图像；
所述光学编码器产生脉冲信号，所述单片机将脉冲信息转化为所述线阵相机可识别的TTL电平触发信号，TTL电平触发信号触发驱动装置驱动摄像头拍摄轨道图片，通过拍摄轨道图片获取轨道图像数据；
通过外部触发模式，所述光学编码器根据轨道行车速度的不同所产生的脉冲信号也不同，所述线阵相机每隔固定的距离进行扫描，确保图像清晰。
5.根据权利要求4所述的一种轨道检测系统用的图像采集装置，其特征在于，所述线阵相机管控单元根据轨道移动情况设置拍摄角度预设范围，获取所述线阵相机对应的调整方式，所述线阵相机管控单元控制所述摄像头进行对焦处理；
轨道移动情况包括：角速度信息和加速度信息，所述线阵相机管控单元将角速度信息和加速度信息转换到同一坐标系中以计算所述移动数值。
6.根据权利要求4所述的一种轨道检测系统用的图像采集装置，其特征在于，所述里程记录单元通过光电编码器中的方波信号和单片机中的计数器获取轨道上列车的里程；
所述光电编码器通过旋转预先设置的角度输出脉冲信号，通过计算发出脉冲信号的总量获取旋转的角度，将旋转的角度转化成脉冲电信号输出，其中，每旋转一周发送固定脉冲数，将脉冲数传输至单片机，利用单片机中的可编程计数器阵列模块捕获输入有效沿，在输入信号的上升沿和下降沿均产生中断，获取输出脉冲的计数工作，通过高低电平脉冲的个数以及轨道上列车的车轮周长，利用推算原理，获取实际里程数。
7.根据权利要求2所述的一种轨道检测系统用的图像采集装置，其特征在于，所述线阵相机管控单元采用神经网络技术对目标图像进行深度学习，通过深度学习自动识别目标部位的异常状态，对识别的异常状态进行报警提示；
所述线阵相机采集轨道图像后对图像上的关键结构部位进行定位，所述线阵相机管控单元利用分类器算法对定位区域进行分类，对分类结果进行判断，是否存在异常；
所述线阵相机管控单元采用算法综合评定的方式对轨道关键结构进行定位，采用深度神经网络定位算法对所述线阵相机采集到的第一帧图像进行识别定位，后续所述线阵相机采集图像采用模糊算法进行跟踪定位，通过两种定位算法相互结合，获取对轨道关键部件的定位。
8.根据权利要求1所述的一种轨道检测系统用的图像采集装置，其特征在于，还包括：高清高速红外热像采集单元，所述高清高速红外热像采集单元包括：红外热像仪和红外热像图像处理模块；
所述红外热像仪对设定范围内的目标通过高清拍摄的方式采集红外热像图像，所述红外热像仪将采集到的红外热像图像上传至所述红外热像图像处理模块，所述红外热像图像处理模块对红外热像图像进行实时分析，获取红外热像图像温度和频率分布曲线，根据红外热像图像温度和频率分布曲线获取行车在轨道运行过程中的轨道受流温度场热像图像以及热像图像中的高温点和分布图。
9.根据权利要求2所述的一种轨道检测系统用的图像采集装置，其特征在于，所述线阵相机管控单元通过轨道图像测量轨道廓形及轨距；
所述线阵相机和激光器组合，利用激光三角测量法进行测量接触线的拉出值和导高值；
当列车沿轨道运行的过程中，激光器发射线性激光照射在接触线上，形成光斑，所述线阵相机从侧面仰拍光斑区域，进行图像采集；
随着接触线空间位置的不同，图像中激光光斑的位置相应变化，通过对光斑的定位测算出接触线的导高值和拉出值；
通过光斑距离图像底端的距离获取导高值，通过光斑偏离图像中心的距离获取拉出值的变化量。
10.根据权利要求1所述的一种轨道检测系统用的图像采集装置，其特征在于，所述线阵相机管控单元将所述若干独立线阵相机单元采集的轨道图像通过高斯滤波技术去除高斯噪声，将去除高斯噪音的轨道图像分成A、B、C三个图像数据，三个图像数据分别进行中值滤波和锐化处理，将中值滤波和锐化处理处理后的三个图像数据通道合并。
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