一种包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统及方法，采用线阵相机拍摄动车组可视图像信息；利用结构光3D模块采集动车组的深度信息；通过车号相机拍摄动车组的车号图像，采用车号识别技术，自动识别车号和端位信息，能实现车号与动车组自动索引，建立动车组部件图像与车号的对应关系；采集车辆的底部和侧部外观的可视图像与深度信息，采用信息融合技术，对可视图像信息和深度信息进行匹配融合；通过异常区域自动定位技术检测车辆运行故障，实现同一动车组的部件图像自动识别和异常分级报警。本发明专利技术的优点在于：能同时采集列车组的2维图像信息和3维深度信息进行融合，大大提高故障检测效率。

Train fault detection system and method containing depth information

The invention discloses a contains the depth information of the operation of EMU fault image detection system and method using linear array camera EMU visual image information; using depth information acquisition module structure light 3D EMU train; through the camera license plate image of EMU shooting, using number recognition technology, automatic identification number and end information to achieve the number of EMU, and automatic indexing, and established the corresponding relationship between the image and the number of EMU components; visual image and depth information acquisition vehicle bottom and side appearance, the use of information fusion technology, the visual image and depth information through matching fusion; abnormal regional automatic detection and location of vehicle fault, realize automatic recognition of images of the same parts of the EMU and anomaly classification alarm. The invention has the advantages that the 2 dimensional image information and the 3 dimensional depth information of the train train can be collected simultaneously, so as to greatly improve the efficiency of fault detection.

【技术实现步骤摘要】
一种包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统及方法
本专利技术属于铁路列车运行外观故障检测领域，具体涉及一种包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统。
技术介绍
随着我国铁路事业的迅猛发展，采用自动检测系统进行列车检修的应用越来越广泛，相机传感器得到越来越多的应用，然而相机传感器只能得到拍摄物体的二维信息，无法得到物体的深度信息，结构光3D采集装置能收集物体的深度信息，在进行动车组故障图像检测算法中，通过融合可视图像信息和深度信息，可以有效的识别出列车故障，为列车的安全运行提供了有力的保障。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统，可用于铁路等领域内车辆故障动态检测。一种包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统，包括底部线阵相机、侧部线阵相机、结构光3D模块、车号相机、车号接收装置、车轮传感器构成的轨边设备以及机房设备。所述底部线阵相机、侧部线阵相机与结构光3D模块位于轨道上同一竖直平面位置。其中，底部线阵相机至少为3台，设置于两相邻枕木间的路渣上，分别拍摄动车组底部中部及左右3个区域的可视图像信息，并发送至机房设备中的信息采集装置。底部线阵相机中至少1台位于两条铁轨之间，两条铁轨外侧各设置至少一台。侧部线阵相机至少为2台，分别安装轨道两侧，用来获取动车组左侧面与右侧面的可视图像信息，并发送至机房设备中的信息采集装置。信息采集装置将接受到的可视图像信息发送至显示设备中进行显示，还发送至数据存储器中进行存储。所述车号相机安装在轨道一侧相机上方拍摄动车组的车号图像，采用车号识别技术，自动识别动车组车号和端位信息，由信息采集装置发送至显示设备中进行显示，并发送至机房设备中的信息采集装置。所述结构光3D模块至少为3个，分别用于采集动车组底部与两侧面的深度信息。其中，至少1个安装在两相邻枕木间的路渣上，轨道两侧各安装至少1个。由此，通过结构光3D模块连续获取列车底部与两侧面的深度信息，并发送至机房设备中的信息采集装置，由信息采集装置发送至显示设备中进行显示，并发送至数据存储器中进行存储。信息采集装置还将接收到的可使图像信息、车号信息与深度信息发送至机房设备中的图像处理装置中，由图像处理装置利用机房设备中的图像识别装置和图像识别技术，对将可使图像信息与深度信息合成4维坐标，进行拼接后即可实现整个车体的三维深度成像，并发送至数据存储器中进行存储，且发送至显示设备中进行显示；进而实现故障自动检测和异常分级报警；同时图像处理装置还根据车号信息实现车号与动车组自动索引，建立动车组部件图像与车号的对应关系，并将车号信息及对应的故障检测结果发送至数据存储器中进行存储。所述车轮传感器实现接车、测速、计轴计辆、拍摄图像定位。针对上述动车组运行故障图像检测系统的检测方法，具体步骤为：步骤1：系统初始化，加载列车车辆信息，配置参数。步骤2：加载各个相机拍摄到的灰度图像和深度图像，对平面灰度图片进行标准化。步骤3：对灰度图像进行去噪平滑处理。步骤4：利用底部线阵相机拍摄图像中的轴位信息，对拍摄的图像进行区域划分，从而定位出车体部件在灰度图像中所在的位置。步骤5：根据车体部件在灰度图像上的区域在深度图像上搜索相应的深度区域。步骤6：将灰度图像信息与对应位置的深度图像信息进行融合，生成三维深度图像，并使用深度图像信息和灰度图像信息在不同角度对车体部件进行识别。步骤7：根据车辆标准外观结合融合后的三维深度图像对列车进行异常检测。步骤8：根据预先设定故障特征对列车上的异常区域进行过滤。步骤9:结合步骤6、7、8所识别的故障信息，得到动车组存在的异常及故障综合信息；步骤10：发出异常警告。本专利技术的优点为：1、本专利技术动车组运行故障图像检测系统，能同时采集列车车底与侧壁的2维图像信息和3维深度信息；2、本专利技术在故障检测模块中，能融合2维图像信息和3维深度信息，大大提高故障检测效率；3、本专利技术动车组运行故障图像检测系统，采用模块化设计，结构设计简单，便于维护；附图说明图1为本专利技术动车组运行故障图像检测系统结构框图；图2为结构光3D模块深度信息获取方法流程图；图3为本专利技术动车组运行故障图像检测系统中结构光3D模块结构示意图；图4为本专利技术动车组运行故障图像检测系统工作流程图。具体实施方式本专利技术包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统，包括底部线阵相机、侧部线阵相机、结构光3D模块、车号相机、车轮传感器构成的轨边设备，以及机房设备，各设备按标准模块化设计，可通用互换，如图1所示。所述底部线阵相机、侧部线阵相机与结构光3D模块位于轨道上同一竖直平面位置。其中，底部线阵相机至少为3台，分别安装于3个相机箱体内；3个相机箱体均设置在两相邻枕木间的路渣上；其中，两条铁轨之间至少设置一台；两条铁轨外侧各设置至少一台。全部底部线阵相机的镜头方向朝向动车组底部，通过中部与左右侧底部线阵相机分别拍摄动车组底部中部及左右3个区域的可视图像信息，并发送至机房设备中的信息采集装置，并发送至数据存储器中进行存储。所述侧部线阵相机至少为2台，分别安装在2个轨边箱体内，2个轨边箱体分别安装在轨道两侧。轨道两侧的侧部线阵相机镜头分别朝向动车组车身左右侧面，通过侧部线阵相机获取动车组左侧面与右侧面的可视图像信息，并发送至机房设备中的信息采集装置，并发送至数据存储器中进行存储。通过信息采集装置将采集到的动车组底部中部及左右3个区域的可视图像信息与动车组左侧面与右侧面的可视图像信息发送至显示设备中进行显示，可实现车体底部轴位以及侧部转向架和裙板等区域的可视信息的观察。所述车号相机安装在轨道一侧的侧部相机上方，拍摄动车组的车号图像，采用车号识别技术，自动识别动车组车号和端位信息，并发送至机房设备中的信息采集装置，由信息采集装置发送至显示设备中进行显示，并发送至数据存储器中进行存储。上述底部线阵相机与侧部线阵相机，车号相机均采用高分辨率线阵相机，保证拍摄图像分辨率高于1mm；为避免不同相机之间的光干扰，相机采用交叉摆放。所述结构光3D模块至少为3个，分别用于采集动车组底部与两侧面的深度信息，实现车体底部以及两侧面上的外观部件的异常检测与尺寸测量。其中，至少1个安装在两相邻枕木间的路渣相机箱体内，两个轨边箱体内至少安装1个。上述结构光3D模块包括外壳1、连接支架2、摄像机3与线性激光器4；其中，连接支架2采用L型结构，用于实现摄像机3与线性激光器4间的连接。连接支架2一侧边固定安装激光器支架，线性激光器4安装在激光器支架上。连接支架2另一侧边通过转轴轴接摄像机支架，摄像机3安装在摄像机支架上。上述摄像机3的镜头轴线与线性激光器4的投影光轴共面A，且摄像机支架可转动，进而实现摄像机3镜头轴线与线性激光器4的投影光轴间夹角的调节。上述激光器支架固定安装在外壳1内，通过外壳1实现摄像机3与线性激光器4的封装；且在线性激光器4的镜头朝向一侧，位于线性激光器4镜头对应位置处开有开口，并通过透明玻璃密封；在摄像机3镜头对应位置处开有开口，同样通过透明玻璃密封。上述结构光3D模块，可采用不同波段的激光器(包括808nm20nm，650nm20nm等波段)，且可采用摄像机(ccd，cmos芯片等)及滤光片组合的方式。通过上述结构光3D模块，由下述方法即可实现对车体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统，其特征在于：包括底部线阵相机、侧部线阵相机、结构光3D模块、车号相机、车号接收装置、车轮传感器构成的轨边设备以及机房设备；所述底部线阵相机、侧部线阵相机与结构光3D模块位于轨道上同一竖直平面位置；其中，底部线阵相机至少为3台，设置于两相邻枕木间的路渣上，分别拍摄动车组底部中部及左右3个区域的可视图像信息，并发送至机房设备中的信息采集装置；底部线阵相机中至少1台位于两条铁轨之间，两条铁轨外侧各设置至少一台；侧部线阵相机至少为2台，分别安装轨道两侧，用来获取动车组左侧面与右侧面的可视图像信息，并发送至机房设备中的信息采集装置；信息采集装置将接受到的可视图像信息发送至显示设备中进行显示，还发送至数据存储器中进行存储；所述车号相机安装在轨道一侧相机上方拍摄动车组的车号图像，采用车号识别技术，自动识别动车组车号和端位信息，由信息采集装置发送至显示设备中进行显示，并发送至机房设备中的信息采集装置；所述结构光3D模块至少为3个，分别用于采集动车组底部与两侧面的深度信息；其中，至少1个安装在两相邻枕木间的路渣上，轨道两侧各安装至少1个；由此，通过结构光3D模块连续获取列车底部与两侧面的深度信息，并发送至机房设备中的信息采集装置，由信息采集装置发送至显示设备中进行显示，并发送至数据存储器中进行存储；信息采集装置还将接收到的可使图像信息、车号信息与深度信息发送至机房设备中的图像处理装置中，由图像处理装置利用机房设备中的图像识别装置和图像识别技术，对将可使图像信息与深度信息合成4维坐标，进行拼接后即可实现整个车体的三维深度成像，并发送至数据存储器中进行存储，且发送至显示设备中进行显示；进而实现故障自动检测和异常分级报警；同时图像处理装置还根据车号信息实现车号与动车组自动索引，建立动车组部件图像与车号的对应关系，并将车号信息及对应的故障检测结果发送至数据存储器中进行存储。所述车轮传感器实现接车、测速、计轴计辆、拍摄图像定位。...

【技术特征摘要】
1.一种包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统，其特征在于：包括底部线阵相机、侧部线阵相机、结构光3D模块、车号相机、车号接收装置、车轮传感器构成的轨边设备以及机房设备；所述底部线阵相机、侧部线阵相机与结构光3D模块位于轨道上同一竖直平面位置；其中，底部线阵相机至少为3台，设置于两相邻枕木间的路渣上，分别拍摄动车组底部中部及左右3个区域的可视图像信息，并发送至机房设备中的信息采集装置；底部线阵相机中至少1台位于两条铁轨之间，两条铁轨外侧各设置至少一台；侧部线阵相机至少为2台，分别安装轨道两侧，用来获取动车组左侧面与右侧面的可视图像信息，并发送至机房设备中的信息采集装置；信息采集装置将接受到的可视图像信息发送至显示设备中进行显示，还发送至数据存储器中进行存储；所述车号相机安装在轨道一侧相机上方拍摄动车组的车号图像，采用车号识别技术，自动识别动车组车号和端位信息，由信息采集装置发送至显示设备中进行显示，并发送至机房设备中的信息采集装置；所述结构光3D模块至少为3个，分别用于采集动车组底部与两侧面的深度信息；其中，至少1个安装在两相邻枕木间的路渣上，轨道两侧各安装至少1个；由此，通过结构光3D模块连续获取列车底部与两侧面的深度信息，并发送至机房设备中的信息采集装置，由信息采集装置发送至显示设备中进行显示，并发送至数据存储器中进行存储；信息采集装置还将接收到的可使图像信息、车号信息与深度信息发送至机房设备中的图像处理装置中，由图像处理装置利用机房设备中的图像识别装置和图像识别技术，对将可使图像信息与深度信息合成4维坐标，进行拼接后即可实现整个车体的三维深度成像，并发送至数据存储器中进行存储，且发送至显示设备中进行显示；进而实现故障自动检测和异常分级报警；同时图像处理装置还根据车号信息实现车号与动车组自动索引，建立动车组部件图像与车号的对应关系，并将车号信息及对应的故障检测结果发送至数据存储器中进行存储。所述车轮传感器实现接车、测速、计轴计辆、拍摄图像定位。2.如权利要求1所述一种包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统，其特征在于：机房设备中的数据处理装置，通过数据处理装置实现车号与动车组自动索引，建立动车组部件图像与车号的对应关系，利用机房设备中的图像识别装置和图像识别技术对除车号相机外的各个线阵相机采集的图像信息与3D采集装置采集到的深度信息进行融合后，实现故障自动检测和异常分级报警，并将车号信息及对应的故障检测结果发送至数据存储器中进行存储。3.如权利要求1所述一种包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统，其特征在于：所述底部线阵相机与侧部线阵相机，车号相机均采用高分辨率线阵相机，图像分辨率高于1mm；相机间采用交叉摆放，避免不同相机之间的光干扰。4.如权利要求1所述一种包含深度信息的动车组运行故障图像检测系统，其特征在于：所述结构光3D模块包括外壳、连接支架、摄像机与线性激光器；其中，连接支架采用L型结构，用于实现摄像机与线性激光器间的连接。连接支架一侧边固定安装激光器支架，线性激光器安装在激光器支架上；连接支架另一侧边通过转轴轴接摄像机支架，摄像机安装在摄像机支架上；上述摄像机的镜头轴线与线性激光器的投影光轴共面A，且摄像机支架可转动；上述激光器支架固定安装在外壳内，通过外壳实现激光器与摄像机的封装；且在激光器的镜头朝向一侧，位于激光器镜头对应位置处开有开口，并通过透明玻璃密封；在摄像机镜头对应位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩涛，王洪志，张亨，李侠，李建国，崔朝辉，高建龄，
申请(专利权)人：北京康拓红外技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11