[发明专利]一种低功耗轨道二维与三维融合成像系统

摘要

为获取轨道巡检所需的二维与三维数据，本发明公开一种低功耗轨道二维与三维融合成像系统。该系统由片光发生器、线阵成像单元、3D成像单元、支撑装置、外壳和遮光罩组成；片光发生器用于产生片光P，为线阵成像单元提供照明，为3D成像单元提供线结构光；片光P的波长位于线阵成像单元、3D成像单元中成像芯片高量子效率区域内；线阵成像单元由多个线阵摄像机组成，线阵成像平面与片光P共面；3D成像单元由多个3D摄像机组成；线阵成像单元、3D成像单元沿轨道纵向对轨道进行二维与三维成像扫描；支撑装置用于固定片光发生器、线阵成像单元、3D成像单元和外壳；遮光罩位于外壳底部，用于遮挡外界环境光。本发明具备尺寸小、功耗低等优点，可应用于电池供电驱动的轨道巡检小车上，降低轨道巡检小车综合功耗，减小电池容量需求，减轻轨道巡检小车重量。

主权项

1.一种低功耗轨道二维与三维融合成像系统，其特征在于，由片光发生器、线阵成像单元、3D成像单元、支撑装置、外壳和遮光罩组成；所述片光发生器用于产生片光P，片光P在轨道表面照射区域宽度不小于2.5m，厚度不超过2mm；所述片光P与轨道纵向、轨道路面垂直，为线阵成像单元提供照明，为3D成像单元提供线结构光；所述片光P的波长为b，b位于线阵成像单元、3D成像单元中成像芯片高量子效率区域内；所述片光发生器由n1个共线安置的线结构光发生器构成，产生n1个线结构光，共面串行拼接为片光P，n1的取值范围为3‑10；所述线结构光发生器由激光器和扩束镜组成，激光器用于产生点光源，扩束镜用于将点光源扩束为线结构光；所述线阵成像单元由n2个线阵摄像机组成，n2个线阵摄像机的成像平面共面、并与片光P共面，线阵成像区域覆盖整个轨道横向区域，n2的取值范围为3‑10；所述n2个线阵摄像机前端加装波长为b的窄带滤光片；所述3D成像单元由n3个3D摄像机组成，n3的取值范围为3‑10；所述3D摄像机为基于FPGA或DSP或ARM的嵌入式图像处理系统，自带3D线结构光算法，直接对拍摄的片光光条图像进行处理，计算光条上轨道3D剖面数据；所述3D摄像机前端加装波长为b的窄带滤光片；所述3D成像单元中3D摄像机的成像光轴与片光P的角度为a，a的取值范围为20‑80度；所述片光发生器、线阵成像单元、3D成像单元相对位置固定，刚性固定在支撑装置上；所述线阵成像单元、3D成像单元可接受外部触发脉冲信号，沿轨道纵向平移，可实现轨道全断面二维与三维成像扫描；所述外壳固定在支撑装置上，外壳密封，可防尘、防潮，外壳顶部设有翅片，用于散热，外壳底部在片光发生器出光口、线阵成像单元入光口、3D成像单元入光口位置处设有光学观察窗；所述激光器、线阵摄像机和3D摄像机等发热器件通过导热结构与外壳连接；所述激光器、线阵摄像机、3D摄像机的供电、通信等接口，汇总后从外壳侧面引出，引出接口为多芯防水航空插头；所述遮光罩位于外壳底部，用于遮挡外界环境光，遮光罩底部不低于钢轨顶部，遮光罩遮挡区域大于3D成像单元成像区域。