一种屏蔽环境光干扰的成像组件及图像成像方法技术

本发明专利技术公开一种屏蔽环境光干扰的成像组件及图像成像方法，成像组件包括相机镜头、补偿光源、图像传感器及处理器，图像传感器设置在相机镜头与处理器之间，图像传感器的输出端与处理器连接；补偿光源有打开状态和关闭状态，其在打开状态下为图像传感器提供补偿光；图像传感器用于分别在补偿光源处于打开状态时采集第一图像信号以及在补偿光源处于关闭状态下采集第二图像信号；处理器用于对第一图像信号与第二图像信号进行CCD感光电荷数减法运算，得到去环境光干扰图像信号。本发明专利技术设计的成像组件中设置一个或两个图像传感器，并通过减法运算得到屏蔽环境光干扰的图像；成像方法中过减法运算可得到屏蔽环境光干扰的图像，可完全去环境光干扰。可完全去环境光干扰。可完全去环境光干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种屏蔽环境光干扰的成像组件及图像成像方法


[0001]本专利技术涉及图像成像系统领域，尤其涉及一种屏蔽环境光干扰的成像组件及图像成像方法。

技术介绍

[0002]在轨道交通行业领域，机器视觉保安全的系统从安装角度区分，主要有地对车及车对地地对车系统是安置在轨边拍摄车底部、侧架部、车顶部等关键部件图像监控列车状态保障列车安全，车对地系统是主要安置在列车上拍摄钢轨、接触网、轨旁物体确保列车可正常运行，机器视觉保安全的系统从图像角度分类目前又分为二维成像及三维成像，二维成像从相机的类型来分又分为线阵扫描和面阵扫描，三维成像方法主要有激光三角法和双目三维成像方法，但不管哪种方式成像时，均存在环境光影响。
[0003]既有的技术存在环境光干扰的问题如下：
[0004]1、线扫二维或面扫二维成像
[0005]在户外使用，光源的作用是给相机补光，但由于现实使用的环境下如：火车车灯、太阳光灯光照的叠加，导致相机在拍摄时过曝；
[0006]2、激光三角法三维成像
[0007]其由光源发出的一束激光照射在待测物体平面上，通过反射最后在检测器上成像；当物体表面的位置发生改变时，其所成的像在检测器上也发生相应的位移。通过像移和实际位移之间的关系式，真实的物体位移可以由对像移的检测和计算得到，因此，当相机在采集自己的线激光时，若有太阳或与线激光器同光谱的光照射过来时，相机就会拍摄到其他光斑，因此，相机在提取线阵激光的线上每个光斑点时就会出错，进而远近的位置会出现差异。
[0008]目前该技术通用的办法是增加激光器的亮度，将相机的曝光时间减少，同时增加相机的阈值，来将环境光去除，但由于以下几个原因始终无法解决：(1)激光器的功率做的很大有安全系数风险，其次，其亮度要做到比太阳光直射强，光源很难做，且体积会很大；(2)在使用的户外环境安装检测棚(价格昂贵)，避免阳光直射，适当加强激光器亮度，提高阈值把低于激光器亮度以下的光干扰去除。
[0009]环境光干扰对成像影响如下：(1)成像效果，由于有光干扰时，二维的图像就会有过曝现象，因此，人无法看清列车部件的真实状态，可能存在漏故障现象导致列车行驶出现安全隐患。(2)图像识别效果，随着机器视觉成像的技术引入，原来列车检测由户外人工检车变成了室内看图检修，但近年来，列车经过六次大提速，动车组、地铁数量不断增加，铁路人员供不应求，原先的看图检测模式已经无法满足要求，因此，近几年三维成像的介入给列车图像智能识别带来了解决图像识别的希望，由于所有的列车发生故障时，要么形状发生变化，要么存在丢失或增加，因此，只要能准确获取列车的深度信息，同时与事先建好的标准模型进行比对就能够解决由人检变机检的问题。首套设备在大棚里安装验证试验效果较好，但在户外，尤其是拍摄车肩、车顶以及接触网时，难免存在阳光直射问题，甚至，铁路上
为解决此问题，检测车只能晚上进行检测，而导致效率大大降低。

技术实现思路

[0010]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种屏蔽环境光干扰的成像组件及图像成像方法，其能够完全去环境光干扰，所述技术方案如下：
[0011]本专利技术提供一种屏蔽环境光干扰的成像组件，其包括相机镜头、补偿光源、图像传感器以及处理器，
[0012]所述图像传感器设置在所述相机镜头与处理器之间，所述图像传感器的输出端与处理器的输入端连接；
[0013]所述补偿光源具有打开状态和关闭状态，其在打开状态下为图像传感器提供补偿光；
[0014]所述图像传感器用于分别在所述补偿光源处于打开状态时采集第一图像信号以及在所述补偿光源处于关闭状态下采集第二图像信号；
[0015]所述处理器用于对所述第一图像信号与第二图像信号进行CCD感光电荷数减法运算，得到去环境光干扰图像信号。
[0016]进一步地，所述成像组件还包括滤光片，所述滤光片设置在所述相机镜头与图像传感器之间的光路上。
[0017]进一步地，所述成像组件还包括滤光片，所述滤光片设置在所述相机镜头的入光侧的前方。
[0018]本专利技术提供另一种屏蔽环境光干扰的成像组件，其包括相机镜头、分光片、补偿光源、第一图像传感器、第二图像传感器以及处理器，
[0019]所述分光片设置在所述相机镜头和处理器之间，光经过所述分光片形成第一光路和第二光路，所述第一图像传感器设置在第一光路上，第二图像传感器设置在第二光路上；所述第一图像传感器的输出端和所述第二图像传感器的输出端均与处理器连接；
[0020]所述补偿光源具有打开状态和关闭状态，其在打开状态下为第一图像传感器和第二图像传感器均提供补偿光；
[0021]所述第一图像传感器用于在所述补偿光源处于打开状态时采集第一图像信号；
[0022]所述第二图像传感器用于在所述补偿光源处于关闭状态时采集第二图像信号；所述第一图像传感器和第二图像传感器的采集角度一致；
[0023]所述处理器用于对第一图像信号与第二图像信号进行CCD感光电荷数减法运算，得到去环境光干扰图像信号。
[0024]进一步地，所述分光片与第一图像传感器之间的第一光路上设置有第一滤光片，所述分光片与第二图像传感器之间的第二光路上设置有第二滤光片。
[0025]进一步地，所述相机镜头的入光侧的前方设置有滤光片。
[0026]本专利技术提供又一种屏蔽环境光干扰的成像组件，其包括相机镜头、滤光片、分光片、补偿光源、第一图像传感器、第二图像传感器、处理器以及显示组件，
[0027]所述滤光片设置在所述相机镜头与分光片之间的光路上，所述第一图像传感器的输出端和所述第二图像传感器的输出端均与处理器连接；
[0028]光经过所述分光片形成第一光路和第二光路，所述第一图像传感器设置在第一光
路上，所述第二图像传感器设置在第二光路上；
[0029]所述补偿光源具有打开状态和关闭状态，其在打开状态下为第一图像传感器和第二图像传感器均提供补偿光；
[0030]所述第一图像传感器用于在所述补偿光源处于打开状态时采集第一图像信号；
[0031]所述第二图像传感器用于在所述补偿光源处于关闭状态时采集第二图像信号；所述第一图像传感器和第二图像传感器的采集角度一致；
[0032]所述处理器用于对第一图像信号与第二图像信号进行CCD感光电荷数减法运算，得到去环境光干扰图像信号。
[0033]进一步地，所述第一光路和第二光路之间的夹角为90度。
[0034]进一步地，所述屏蔽环境光干扰的成像组件还包括显示组件，所述处理器的输出端与显示组件的输入端连接。
[0035]进一步地，所述第一图像信号和第二图像信号的采集时间差小于预设的时间阈值。
[0036]进一步地，所述补偿光源为激光或LED。
[0037]进一步地，所述处理器包括减法运算模块和数据转换模块，
[0038]所述减法运算模块用于对图像传感器采集的第一图像信号与第二图像信号进行CCD感光电荷数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种屏蔽环境光干扰的成像组件，其特征在于，包括相机镜头(1)、补偿光源(3)、图像传感器(4)以及处理器(5)，所述图像传感器(4)设置在所述相机镜头(1)与处理器(5)之间，所述图像传感器的输出端与处理器(5)的输入端连接；所述补偿光源(3)具有打开状态和关闭状态，其在打开状态下为图像传感器(4)提供补偿光；所述图像传感器(4)用于分别在所述补偿光源(3)处于打开状态时采集第一图像信号以及在所述补偿光源(3)处于关闭状态下采集第二图像信号；所述处理器(5)用于对所述第一图像信号与第二图像信号进行CCD感光电荷数减法运算，得到去环境光干扰图像信号。2.根据权利要求1所述的屏蔽环境光干扰的成像组件，其特征在于，所述成像组件还包括滤光片(2)，所述滤光片(2)设置在所述相机镜头(1)与图像传感器(4)之间的光路上。3.根据权利要求1所述的屏蔽环境光干扰的成像组件，其特征在于，所述成像组件还包括滤光片(2)，所述滤光片(2)设置在所述相机镜头(1)的入光侧的前方。4.一种屏蔽环境光干扰的成像组件，其特征在于，包括相机镜头(1)、分光片(7)、补偿光源(3)、第一图像传感器(8)、第二图像传感器(9)以及处理器(5)，所述分光片(7)设置在所述相机镜头(1)和处理器(5)之间，光经过所述分光片(7)形成第一光路和第二光路，所述第一图像传感器(8)设置在第一光路上，第二图像传感器(9)设置在第二光路上；所述第一图像传感器(8)的输出端和所述第二图像传感器(9)的输出端均与处理器(5)连接；所述补偿光源(3)具有打开状态和关闭状态，其在打开状态下为第一图像传感器(8)和第二图像传感器(9)均提供补偿光；所述第一图像传感器(8)用于在所述补偿光源(3)处于打开状态时采集第一图像信号；所述第二图像传感器(9)用于在所述补偿光源(3)处于关闭状态时采集第二图像信号；所述第一图像传感器和第二图像传感器的采集角度一致；所述处理器(5)用于对第一图像信号与第二图像信号进行CCD感光电荷数减法运算，得到去环境光干扰图像信号。5.根据权利要求4所述的屏蔽环境光干扰的成像组件，其特征在于，所述相机镜头(1)的入光侧的前方设置有滤光片(2)。6.根据权利要求4所述的屏蔽环境光干扰的成像组件，其特征在于，所述相机镜头(1)与分光片(7)之间的光路上设置有滤光片(2)。7.根据权利要求4所述的屏蔽环境光干扰的成像组件，其特征在于，所述分光片(7)与第一图像传感器(8)之间的第一光路上设置有第一滤光片(10)，所述分光片(7)与第二图像传感器(9)之间的第二光路上设置有第二滤光片(11)。8.根据权利要求4-7中任意一项所述的屏蔽环境光干扰的成像组件，其特征在于，所述第一光路和第二光路之间的夹角为90度。9.根据权利要求1-7中任意一项所述的屏蔽环境光干扰的成像组件，其特征在于，所述屏蔽环境光干扰的成像组件还包括显示组件(6)，所述处理器(5)的输出端与显示组件(6)的输入端连接。
10.根据权利要求1-7中任意一项所述的屏蔽环境光干扰的成像组件，其特征在于，所述第一图像信号和第二图像信号的采集时间差小于预设的时间阈值。11.根据权利要求1-7中任意一项所述的屏蔽环境光干扰的成像组件，其特征在于，所述补偿光源(3)为激光或LED。12.根据权利要求1-7中任意一项所述的屏蔽环境光干扰的...

【专利技术属性】
技术研发人员：代玲玲，严鸿飞，周方明，
申请(专利权)人：苏州立创致恒电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：