车底故障检测装置及方法制造方法及图纸

一种车底故障检测装置和方法，该装置包括二维图像采集模块，用于采集车底的二维图像；三维图像采集模块，用于采集车底的三维图像，三维图像包括车底的深度信息；比对模块，用于比对二维图像与车底参考二维图像，识别二维图像与车底参考二维图像中图像信息不一致的区域作为待分析故障区域；故障识别模块，用于根据深度信息对待分析故障区域进行校验，确定故障区域。本发明专利技术能够避免车底图像受到光线、灰尘、水渍等外界环境的干扰导致的漏检、误检问题，提高检测的效率和准确度。

【技术实现步骤摘要】
车底故障检测装置及方法
本专利技术涉及轨道运输
，特别涉及一种车底故障检测方法及系统。
技术介绍
地铁具有节省土地、运量大、速度快等优点，是城市交通的重要组成部分。为了保障地铁列车的安全运行，需要对列车的车底、车侧等部位进行实时或定期检测，以便及时发现故障和安全隐患。目前地铁车辆的车底、车侧故障检测主要依靠以下两种方式：(1)人工检查，人工检查的方式浪费大量人力，检查效率低，检测准确性不高，对人员的技术水平要求较高，且可能出现故障检测不及时的问题。(2)车底平面图像对比检测，对车底进行二维扫描，获得车底平面图像，然后利用图像识别的方式进行故障检测。这种方式能克服人工检查效率和准确性较低的缺陷，但是由于平面图像不包含高度和深度信息，对故障的判断可能不准确，在检测过程中会产生大量的误报信息，这些误报信息需要耗费大量的人力物力进行核查。因此期待开发一种高效可靠的车底故障检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种车底故障检测装置，以克服现有检测方式效率低下且容易漏检、误检的问题。本专利技术一方面提出一种车底故障检测装置，包括：二维图像采集模块，用于采集车底的二维图像；三维图像采集模块，用于采集车底的三维图像，所述三维图像包括车底的深度信息；比对模块，用于比对所述二维图像与车底参考二维图像，识别所述二维图像与所述车底参考二维图像中图像信息不一致的区域作为待分析故障区域；故障识别模块，用于根据所述深度信息对所述待分析故障区域进行校验，确定故障区域。优选地，所述二维图像采集模块包括线阵相机和一对线性激光光源，所述线阵相机的光轴垂直于所述车底，所述一对线性激光光源对称设置于所述光轴的两侧。优选地，所述三维图像采集模块包括激光器、准直透镜、成像透镜和接收器，所述接收器的光轴相对于所述激光器的光轴倾斜设置，所述准直透镜垂直于所述激光器的光轴设置于所述激光器的光路上，所述成像透镜垂直于所述接收器的光轴设置于所述接收器的光路上。优选地，根据公式(1)计算车底上的点P的深度：其中，PO为点P的深度值，AB为点P在成像平面上的成像点B与成像基准点A之间的偏移量，M为成像透镜中心，OM为激光器与接收器的光轴交点O与成像透镜中心之间的距离，MA为成像透镜中心与接收器之间的距离，θ为通过交点O且垂直于激光器光轴的直线与OM之间的夹角，为MB与成像平面之间的夹角。优选地，所述激光器的光轴与所述线阵相机的光轴形成0～90°之间的夹角。优选地，所述比对所述二维图像与车底参考二维图像，识别所述二维图像与所述车底参考二维图像中图像信息不一致的区域作为待分析故障区域包括：提取所述二维图像的轮廓信息，根据所述轮廓信息在参考图像库中查找对应的车底参考二维图像；逐像素计算所述二维图像与所述车底参考二维图像的灰度值之差；针对所述二维图像中所述灰度值之差大于灰度阈值的像素进行边缘拟合，将拟合的边缘所限定的区域作为待分析故障区域。优选地，所述根据所述深度信息对所述待分析故障区域进行校验，确定故障区域包括：根据所述深度信息，确定所述待分析故障区域内每个像素点的深度值；分别比较每个像素点的深度值与深度阈值，记录深度值大于所述深度阈值的像素点的数量；比较所述像素点的数量与预定数量，在所述像素点的数量大于预定数量时将所述待分析故障区域确定为故障区域。优选地，所述车底故障检测装置还包括同步触发模块，所述同步触发模块用于触发所述二维图像采集模块和三维图像采集模块同时进行图像采集。本专利技术另一方面提供一种车底故障检测方法，包括：采集车底的二维图像和三维图像，所述三维图像包括车底的深度信息；比对所述二维图像与车底参考二维图像，识别所述二维图像与所述车底参考二维图像中图像信息不一致的区域作为待分析故障区域；根据所述深度信息对所述待分析故障区域进行校验，确定故障区域。优选地，所述比对所述二维图像与车底参考二维图像，识别所述二维图像与所述车底参考二维图像中图像信息不一致的区域作为待分析故障区域包括：提取所述二维图像的轮廓信息，根据所述轮廓信息在参考图像库中查找对应的车底参考二维图像；逐像素计算所述二维图像与所述车底参考二维图像的灰度值之差；针对所述二维图像中所述灰度值之差大于灰度阈值的像素进行边缘拟合，将拟合的边缘所限定的区域作为待分析故障区域。优选地，所述根据所述深度信息对所述待分析故障区域进行校验，确定故障区域包括：根据所述深度信息，确定所述待分析故障区域内每个像素点的深度值；分别比较每个像素点的深度值与深度阈值，记录深度值大于所述深度阈值的像素点的数量；比较所述像素点的数量与预定数量，在所述像素点的数量大于预定数量时将所述待分析故障区域确定为故障区域。本专利技术的有益效果在于：利用自动的图像采集和识别来检测车底故障。车底故障检测装置安装于轨道下方，当列车驶过轨道时，二维图像采集模块和三维图像采集模块分别采集车底的二维图像和三维图像，利用二维图像进行初步检测，确定待分析故障区域，利用三维图像的深度信息对待分析故障区域进行校验，确定故障区域，从而能够避免车底图像受到光线、灰尘、水渍等外界环境的干扰导致的漏检、误检问题，提高检测的效率和准确度。本专利技术具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本专利技术的特定原理。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。图1显示根据本专利技术示例性实施例的车底故障检测装置的原理框图；图2显示根据本专利技术示例性实施例的车底故障检测装置的二维图像采集模块的成像原理图；图3显示根据本专利技术示例性实施例的车底故障检测装置的三维图像采集模块的成像原理图；图4显示根据本专利技术示例性实施例的车底故障检测方法的流程图。附图标记说明：11-二维图像采集模块，101-线阵相机，102-线性激光光源，103-车底；12-三维图像采集模块，201-激光器，202-准直透镜，203-成像透镜，204-接收器；13-比对模块，14-故障识别模块。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术。虽然附图中显示了本专利技术的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。图1显示根据本专利技术示例性实施例的车底故障检测装置的原理框图，如图1所示，其包括：二维图像采集模块11，用于采集车底的二维图像；三维图像采集模块12，用于采集车底的三维图像，三维图像包括车底的深度信息；比对模块13，用于比对二维图像与车底参考二维图像，识别二维图像与车底参考二维图像中图像信息不一致的区域作为待分析故障区域；故障识别模块14，用于根据深度信息对待分析故障区域进行校验，确定故障区域。本专利技术的车底故障检测装置利用自动的图像采集和识别来检测车底故障。车底故障检测装置安装于轨道下方，当列车驶过轨道时，二维图像采集模块和三维图像采集模块分别采集车底的二维图像和三维图像，利用二维图像进行初步检测，确定待分析故障区域，利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车底故障检测装置，其特征在于，包括：二维图像采集模块，用于采集车底的二维图像；三维图像采集模块，用于采集车底的三维图像，所述三维图像包括车底的深度信息；比对模块，用于比对所述二维图像与车底参考二维图像，识别所述二维图像与所述车底参考二维图像中图像信息不一致的区域作为待分析故障区域；故障识别模块，用于根据所述深度信息对所述待分析故障区域进行校验，确定故障区域。

【技术特征摘要】
1.一种车底故障检测装置，其特征在于，包括：二维图像采集模块，用于采集车底的二维图像；三维图像采集模块，用于采集车底的三维图像，所述三维图像包括车底的深度信息；比对模块，用于比对所述二维图像与车底参考二维图像，识别所述二维图像与所述车底参考二维图像中图像信息不一致的区域作为待分析故障区域；故障识别模块，用于根据所述深度信息对所述待分析故障区域进行校验，确定故障区域。2.根据权利要求1所述的车底故障检测装置，其特征在于，所述二维图像采集模块包括线阵相机和一对线性激光光源，所述线阵相机的光轴垂直于所述车底，所述一对线性激光光源对称设置于所述光轴的两侧。3.根据权利要求2所述的车底故障检测装置，其特征在于，所述三维图像采集模块包括激光器、准直透镜、成像透镜和接收器，所述接收器的光轴相对于所述激光器的光轴倾斜设置，所述准直透镜垂直于所述激光器的光轴设置于所述激光器的光路上，所述成像透镜垂直于所述接收器的光轴设置于所述接收器的光路上。4.根据权利要求3所述的车底故障检测装置，其特征在于，根据公式(1)计算车底上的点P的深度：其中，PO为点P的深度值，AB为点P在成像平面上的成像点B与成像基准点A之间的偏移量，M为成像透镜中心，OM为激光器与接收器的光轴交点O与成像透镜中心之间的距离，MA为成像透镜中心与接收器之间的距离，θ为通过交点O且垂直于激光器光轴的直线与OM之间的夹角，为MB与成像平面之间的夹角。5.根据权利要求3所述的车底故障检测装置，其特征在于，所述激光器的光轴与所述线阵相机的光轴形成0～90°之间的夹角。6.根据权利要求1所述的车底故障检测装置，其特征在于，所述比对所述二维图像与车底参考二维图像，识别所述二维图像与所述车底参考二维图像中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冶，李云龙，车显达，
申请(专利权)人：北京华开领航科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11