[实用新型]一种轨道可视化巡检RGBD成像装置

说明书

为获取轨道表面彩色图像与三维形貌数据，本实用新型公开一种轨道可视化巡检RGBD成像装置。它由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。其中，RGBD成像模块含有RGB线阵摄像机、白光照明光源、3D摄像机和线结构光发生器，对轨道进行彩色和三维成像；遮光罩用于遮挡外部环境光；成像控制模块用于成像控制；数据采集与融合模块用于数据采集和融合，得到整个轨道断面彩色图像和三维形貌数据。本实用新型可为轨道可视化巡检提供彩色图像和三维形貌数据，为轨道可视化巡检提供有效数据。

技术领域

本实用新型涉及一种铁路基础设施检测领域的设备，具体指一种轨道可视化巡检RGBD 成像装置。

背景技术

铁路是国家运输大动脉，在国民经济、国民出行、国防运输等诸多领域发挥着重大价值。轨道是铁路运输的基础设施，轨道由道床系统、钢轨系统、扣件系统组成。轨道在长期运行过程中，钢轨系统会裂纹、龟裂等缺陷，扣件系统会产生螺栓松动、弹条断裂、弹条脱落等缺陷，道床系统会存在裂纹、断裂等缺陷。

近年来，随着城市地铁的快速发展，为了保证城市地铁安全运行，每天晚上24:00-4:00 之间，地铁必须对轨道进行安全巡视检测。巡视检测内容除常规轨道病害(扣件松动、钢轨破损、道床裂纹等)以外，还需重点查看是否存在道床异物(乘客遗漏的物品：手机、水瓶等)干扰。目前，国内地铁运行公司多采用人工巡道方式进行检查，每人每晚最多查看3km里程，对整个轨道进行巡视需要大量巡道工人，而增加地铁运行成本。更重要的是：受人为因素干扰，人难以准确、客观地查找出缺陷。

为此，针对轨道日常安全巡检需求，必须开展快速、智能、高效的轨道巡检技术研究。近期，有学者尝试将线阵扫描成像技术应用于轨道巡检中，获取轨道灰度图像，采用图像处理方法对扣件、道床病害进行自动识别。但是，灰度图像只有纹理信息，没有颜色信息，对于道床异物的检测和判别精度较低，也不利于后期人工复核。为此，从提升巡检质量的角度来看，还需要获取轨道表面彩色图像。此外，对于扣件松动、道床异物等缺陷的检测，深度成像方法获取的三维形貌数据相比灰度图像具有更好的判别性，更能提升检测的准确度。比如：扣件螺栓松动，在深度图像中，可直接度量螺栓的高度值，但是在灰度图像中却很难区分螺栓的高度值。因此，将深度成像技术引入轨道巡检中，获取轨道三维形貌数据，可为轨道可视化巡检提供更加有效和可靠的数据。

为此，本实用新型公开一种RGBD成像装置，用于同时获取轨道表面彩色图像(RGB)和深度图像(D)。

实用新型内容

为同时获取轨道表面彩色图像和三维形貌数据，本实用新型提供一种轨道可视化巡检 RGBD成像装置。

本实用新型的技术方案是：成像装置由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。