[实用新型]一种轨道可视化巡检RGBD成像装置

权利要求书

1.一种轨道可视化巡检RGBD成像装置，其特征在于，由RGBD成像模块、成像控制模块、数据采集与融合模块、支撑装置和遮光罩组成；

所述RGBD成像模块由n1台彩色成像装置、n2台深度成像装置组成，其中n1台彩色成像装置通过视场拼接，对整个轨道表面进行RGB彩色成像，n2台深度成像装置通过视场拼接，对整个轨道表面进行深度成像，获取钢轨系统、道床系统和扣件系统的三维形貌数据；

所述n1台彩色成像装置、n2台三维成像装置之间位置固定且刚性连接，n1、n2的取值范围为1～9；

所述彩色成像装置为彩色线阵扫描成像装置，由线阵摄像机和照明光源组成；所述线阵摄像机为RGB彩色线阵摄像机；线阵摄像机的成像平面与轨道纵向垂直；所述照明光源发出白光，由位于线阵摄像机两侧的2个条形光源组成，条形光源由k个LED灯珠共线、串行排列而成，每1个LED灯珠前端设置1个聚光镜，k1个LED灯珠发出光线以拼接方式实现长条形区域照明；2个条形光源拼接后，垂直向下照射轨道表面，照射区域完全覆盖线阵摄像机成像区域，k1的取值范围为5-100；

所述深度成像装置为线结构光三维扫描装置，由1个线结构光发生器和1台3D摄像机组成；

所述线结构光由单波长激光器和柱面镜组成，其中激光器产生点状光源，柱面镜对点光源进行光路调制，产生锥形线结构光；

所述线结构光平面与轨道纵向垂直，3D摄像机光轴与线结构光平面夹角为b，b的取值范围为30-60度，线结构光照射区域厚度不超过5mm、长度超出3D摄像机成像视场区域；

所述3D摄像机为基于FPGA或DSP或ARM的嵌入式图像处理系统，具有线结构光3D测量功能，拍摄线结构光投射在轨道表面的光条，计算和输出光条处轨道表面三维数据；

所述成像控制模块由角度编码器和控制信号发生器组成；

所述角度编码器安装在里程计数轮上，对里程计数轮转动角度进行编码产生里程脉冲信号；

所述里程计数轮为圆柱轮，通过轴承固定在运载平台上，里程计数轮是随动轮，里程计数轮搭在钢轨顶部，并通过预压弹簧紧顶钢轨顶部，角度编码器的转动轴与里程计数轮固定；

所述控制信号发生器为嵌入式硬件电路，用于产生n1+n2路同步的脉冲信号，分别输入n1台二维成像装置和n2台三维成像装置；

所述数据采集与融合模块为计算机，用于产生控制指令，采集和存储脉冲数量、彩色图像和深度图像，得到整个轨道断面RGBD成像数据；

所述支撑装置用于固定RGBD成像模块、计算机和遮光罩；

所述遮光罩是由5块平板拼接而成的、底部开口方形盒，平板为不透光、非刚性材料；遮光罩套装在支撑装置上，用于遮挡顶部和四周区域的环境光；遮挡区域大于RGBD成像区域。

2.根据权利要求1所述的一种轨道可视化巡检RGBD成像装置，其特征在于，所述照明光源为由k2个白光LED灯珠共线、串行排列而成的条形光源；所述照明光源斜向下照射轨道表面，照射区域完全覆盖线阵摄像机成像区域；所述光源照射方向与线阵摄像机成像方向的角度为a，a的取值为10-80度，k2的取值范围为5-100。

3.根据权利要求1所述的一种轨道可视化巡检RGBD成像装置，其特征在于，所述深度成像装置中，采用折叠光路方式缩短三维成像装置长度，具体结构是：在3D摄像机成像光路上设置一块反射镜，在反射镜的反射光路上安装3D摄像机，3D摄像机通过反射镜对线结构光照射区域进行成像。

4.根据权利要求3所述的一种轨道可视化巡检RGBD成像装置，其特征在于，所述深度成像装置中线结构光的波长范围为700-1000nm，并在3D摄像机前端加装对应波长的窄带滤光片。