CN104567726B - 车辆运行故障检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆运行故障检测系统及方法，该系统设置在轨道上的检测点位置，包括：图像处理装置和多个三维信息采集模块，其中，多个三维信息采集模块分别布设在检测点位置的轨道的底部和\或侧部，并且多个三维信息采集模块用于采集车辆底部\或侧部的图像数据信息；图像处理装置分别与多个三维信息采集模块相连接，用于根据所述图像数据信息计算得到车辆的三维结构信息，并将三维结构信息与预设结构信息进行比对，确定三维结构信息中与预设结构信息中有差异的部位，并进行报警。该系统不会对水渍、灰尘等非故障点将进行报警，提高了报警的准确性，避免车辆由于检测误报警而影响正常运行的问题。

Description

车辆运行故障检测系统及方法

技术领域

本发明涉及交通运输技术领域，尤其涉及一种车辆运行故障检测系统及方法。

背景技术

传统的车辆异常检测方式主要是工作人员根据经验进行排查，这种检测方式，要求车辆进站或入库，但由于车辆组成结构复杂，细小部件较多，尤其是动车组车辆，其一般长度有200多米，并且货车为200多节，从裙板到转向架及中间部底部仅螺栓一项就有1000多项；而且目前一些车辆运行时，通常一站直达，即使中间停靠多次，每次停站时间也非常短，使得车辆在进站后检测的时间非常短，因此采用人工检测方式存在工作效率低及容易漏检的问题。

为了解决传统的人工检测方式存在问题，现有的车辆故障检测系统在轨道沿线设置多个车辆检测点，每个车辆检测点都设置多个图像采集装置，图像采集装置设置在轨道下方和/或轨道旁，用于对车辆底部和/或侧部的图像进行采集，然后图像处理系统利用通信线路调取图像采集装置采集到的图像，对采集到的车辆底部和/或侧部的图像进行图像处理或人工看图，以完成对车辆的故障检测。

但通过对现有技术研究，申请人发现：现有的车辆故障检测系统获取得到的通常都是车辆的二维图像，对于车辆底部和侧部复杂结构而言，二维图像会丢失许多重要的信息特征，导致一些故障点无法自动检测，另外，对于二维图像中的一些水渍、灰尘等非故障点的图案常常会进行误报，影响车辆整体安全运行。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种车辆运行故障检测系统及方法。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种车辆运行故障检测系统，设置在轨道上的检测点位置，其特征在于，包括：三维信息采集模块和图像处理装置，其中，

所述三维信息采集模块布设于所述车辆底部及所述车辆侧部中至少一个位置，多个所述图像数据采集装置分别布设在所述检测点位置的轨道的底部和\或侧部，并且多个所述图像数据采集装置用于采集车辆底部和\或侧部的车辆图像数据信息；

所述图像处理装置与所述三维信息采集模块相连接，用于根据所述图像数据信息计算得到所述车辆的三维结构信息，并将所述三维结构信息与预设结构信息比对，确定所述三维结构信息中与预设结构信息中有差异的部位，并进行报警。

可选地，所述三维信息采集模块包括：线光源、线阵相机和面阵相机，其中，

所述线光源照射出一条直线形的光线，所述光线照射到车辆上的区域覆盖待检测区域；

所述线阵相机的轴线位于所述线光源与所述线光源照射光线形成平面内，并且所述线阵相机的成像区域覆盖所述光线的待检测区域，所述线阵相机用于采集所述光线的待检测区域的第一影像；

所述面阵相机位于所述平面之外，并且所述面阵相机的轴线与所述平面之间设置有夹角，所述面阵相机的成像区域覆盖所述光线的待检测区域，所述面阵相机用于采集包含所述光线照射在车辆上形成光带的图像的第二影像。

可选地，所述三维信息采集模块包括：补光光源，

所述补光光源的照射区域覆盖所述线阵相机的成像区域，用于在所述线阵相机采集所述第一影像时补光。

可选地，所述补光光源的出射光波长与所述线光源的出射光波长不同。

可选地，所述三维信息采集模块还包括用于从每个所述第二影像中分别提取第二影像内光带的光心信息的光心提取装置。

可选地，所述三维信息采集模块还包括：标定件，

所述标定件能够在所述面阵相机的成像区域内沿所述面阵相机的轴线方向移动；

所述面阵相机还用于采集包含在所述标定件移动过程中的多个第三影像。

可选地，所述三维信息采集模块还包括：标定信息获取装置、距离信息计算装置、位置确定装置和尺寸信息确定装置，其中，

所述标定信息获取装置，用于根据多个所述第三影像中标定件的图像获取标定信息，所述标定信息包括：所述标定件与面阵相机之间的距离，以及，所述标定件的图像位于所述面阵相机的图像传感器上的行数信息；

所述距离信息计算装置，用于根据所述标定信息以及所述第二影像内光带的光心信息，确定每个所述第二影像内光带的光心距离所述面阵相机之间的距离；

所述车辆部位确定装置，用于根据所述第一影像和第二影像之间的对应关系，以及，所述线阵相机和面阵相机之间的空间位置关系，确定每个所述第二影像内光带的光心对应的车辆部位；

所述尺寸信息确定装置，用于根据所述面阵相机的空间位置，所述第二影像内光带的光心距离所述面阵相机之间的距离，以及，所述第二影像内光带的光心对应的车辆部位，确定车辆各部位对应的尺寸信息。

可选地，所述系统还包括：预设结构信息存储装置，用于预先存储有预设结构信息，所述预设结构信息包括：无故障车辆的结构信息，与当前采样时刻最邻近时刻通过的同辆车辆的结构信息，与当前采样时刻邻近时刻通过的同辆车辆的多组结构信息，和/或，标准零部件的结构信息；

所述图像处理装置包括：三维结构信息比对单元、异常确定单元和报警单元，其中，

所述三维结构信息比对单元，用于将车辆各部位对应的尺寸信息与所述预设结构信息中的尺寸信息比对；

异常确定单元，用于当所述三维结构信息比对单元的比对结果不一致时，确定车辆部位的三维结构异常；

所述报警单元，用于当车辆部位的三维结构异常时，对三维结构异常的部位进行报警。

可选地，所述系统还包括：测速装置和脉冲生成电路，其中，

所述测速装置包括测速雷达和/或测速磁钢，用于测量轨道上车辆通过时的车速；

所述脉冲生成电路的输入端与所述测速装置相连接，所述脉冲生成电路的输出端分别与所述三维信息采集模块相连接，所述脉冲生成电路，用于根据测量得到的所述车速生成脉冲控制信号，并将生成的所述脉冲控制信号发送给所述三维信息采集模块，以使所述三维信息采集模块能够按照同步时序采集车辆的图像数据信息。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种车辆运行故障检测方法，包括以下步骤：

在轨道的底部和\或侧部分别采集轨道上通过车辆的图像数据信息；

根据所述图像数据信息计算得到所述车辆的三维结构信息；

将所述三维结构信息与预设结构信息进行比对，当确定出所述三维结构信息中与所述预设结构信息中有差异的部位时，进行报警。

可选地，所述在轨道的底部和\或侧部分别采集轨道上通过车辆的图像数据信息，包括：

利用在车辆的底部和\或侧部位置上的线阵相机获取包含所述车辆平面信息的二维图像的第一影像；

利用在车辆的底部以及侧部位置上的面阵相机获取设置在轨道侧的线光源在车辆上形成的光带图像的第二影像；

其中，所述线光源照射出一条直线形的光线，所述光线照射到车辆上的区域覆盖待检测区域；

所述线阵相机的轴线位于所述线光源与所述线光源照射光线形成平面内，并且所述线阵相机的成像区域覆盖所述光线的待检测区域；

所述面阵相机位于所述平面之外，并且所述面阵相机的轴线与所述平面之间设置有夹角，所述面阵相机的成像区域覆盖所述光线的待检测区域。

可选地，所述根据所述图像数据信息计算得到所述车辆的三维结构信息，包括：

从每个所述第二影像中分别提取第二影像内光带的光心信息；

将所有所述第二影像内光带的光心信息进行存储。

可选地，所述方法还包括：

在车辆未通过时，在所述面阵相机的成像区域内沿所述面阵相机的轴线方向上移动标定件；

利用所述面阵相机采集包含所述标定件移动时图像的多个第三影像；

根据多个所述第三影像中标定件的图像获取标定信息，所述标定信息包括：所述标定件与面阵相机之间的距离，以及，所述标定件的图像位于所述面阵相机的图像传感器上的行数信息；

根据所述标定信息以及所述第二影像内光带的光心信息，确定每个所述第二影像内光带的光心距离所述面阵相机之间的距离；

根据所述第一影像和第二影像之间的对应关系，以及，所述线阵相机和面阵相机之间的空间位置关系，确定每个所述第二影像内光带的光心对应的车辆部位；

根据所述面阵相机的空间位置，所述第二影像内光带的光心距离所述面阵相机之间的距离，以及，所述第二影像内光带的光心对应的车辆部位，确定车辆各部位对应的尺寸信息。

可选地，所述将所述三维结构信息与预设结构信息比对，当确定出所述三维结构信息中与所述预设结构信息中有差异的部位时，进行报警，包括：

获取预先存储有预设结构信息，所述预设结构信息包括：无故障车辆的结构信息，与当前采样时刻最邻近时刻通过的同辆车辆的结构信息，与当前采样时刻邻近时刻通过的同辆车辆的多组结构信息，和/或，标准零部件的结构信息；

将车辆各部位对应的尺寸信息与所述预设结构信息中的尺寸信息进行比对；

当所述三维结构信息比对单元的比对结果不一致时，确定车辆部位的三维结构异常；

当车辆部位的三维结构异常时，对三维结构异常的部位进行报警。

可选地，所述方法还包括：

测量轨道上车辆通过时的车速；

根据测量得到的所述车速生成脉冲控制信号；

利用所述脉冲控制信号控制在轨道的底部和侧部按照同步时序分别采集轨道上通过车辆的底部以及侧部的图像数据信息。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例提供的该系统，在对车辆故障进行检测时，由于获取的是车辆是各个部位的图像数据信息，并且利用这些图像数据信息提取到车辆的三维结构信息，最终利用提取到的三维结构信息与预先获取的所述车辆的预设结构信息进行比对，一旦确定所述三维结构信息中与所述预设结构信息中有差异的部位，就进行报警。

与现有技术相比，由于在整个检测过程中，根据采集到的图像数据信息，可以获取到车辆的三维结构信息，进而在对车辆进行故障检测时，可以对车辆上三维结构出现异常的部位进行检测，由于车辆上的水渍或灰尘不会对车辆的三维结构构成影响，所以该系统不会对水渍、灰尘等非故障点将进行报警，提高了报警的准确性，避免车辆由于检测误报警而影响正常运行的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例提供的一种车辆运行故障检测系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的采集控制机柜的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种图像采集示意图。

图4为本发明实施例提供的一种三维信息采集模块的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的一种曲线拟合示意图。

图6为本发明实施例提供的一种车辆运行故障检测方法的流程示意图。

图7为图5中步骤S11的一种详细流程示意图。

图8为图5中步骤S12的一种详细流程示意图。

图9为图5中步骤S12的另一种详细流程示意图。

图10为图5中步骤S13的一种详细流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1为本发明实施例提供的一种车辆运行故障检测系统的结构示意图。

如图1所示，图中100为轨道，200为该轨道100的一个检测点的位置，在检测点200上分别设置有底箱1、第一侧箱2和第二侧箱3，其中，底箱1设置在轨道100的下方，第一侧箱2和第二侧箱3分别设置在轨道100的两个外侧。在本发明实施例中，第一侧箱2和第二侧箱3可以的位置可以与底箱1的位置在一条直线上，并且底箱1、第一侧箱2和/或第二侧箱3可以设置在轨道基础面上，也可以采用全掩埋或半掩埋等方式设置在轨道基础面的下方。

在底箱1、第一侧箱2和第二侧箱3内分别设置有三维信息采集模块(图中未示出)，并且在底箱1内可以同时设置多个三维信息采集模块。底箱1内的三维信息采集模块用于采集轨道上通过车辆底部的图像数据信息，第一侧箱2和第二侧箱3内的三维信息采集模块分别用于采集车辆侧部的图像数据信息。

在本发明实施例中，图像数据信息包括：车辆底部或车辆侧部的二维图像，以及，车辆底部或车辆侧部的深度信息。

在图1中，5为图像处理装置，并且图像处理装置5分别与该检测点200上所有三维信息采集模块相连接。在本发明实施例中，如图1所示，图像处理装置5通过第二侧箱3与该检测点200上所有三维信息采集模块相连接。

图像处理装置5可以根据该检测点200上所有三维信息采集模块采集到的图像数据信息计算得到车辆的三维结构信息，并将三维结构信息与预先获取的车辆的预设结构信息进行比对，确定三维结构信息中与预设结构信息中有差异的部位，并进行报警。

本发明实施例提供的系统，在对车辆故障进行检测时，由于获取的是车辆是各个部位的图像数据信息，并且利用这些图像数据信息提取到车辆的三维结构信息，最终利用提取到的三维结构信息与预先获取的车辆的预设结构信息进行比对，一旦确定三维结构信息中与预设结构信息中有差异的部位，就进行报警。

与现有技术相比，由于在整个检测过程中，全部采用车辆的三维信息，所以在对车辆进行故障检测时，对车辆上三维结构出现异常的部位进行检测，而由于车辆上的水渍或灰尘不会对车辆的三维结构构成影响，所以对这些水渍、灰尘等非故障点将不会进行报警，提高了报警的准确性，避免车辆由于检测误报警而影响正常运行的问题。

在本发明一个实施例中，该系统还可以包括：测速装置和脉冲生成电路，其中，该测速装置可以包括：测速雷达和/或测速磁钢，以及本领域常见的其它测速方式，如图1所示，图中测速装置采用测速磁钢，在图1中，测速装置可以包括：磁钢A1和磁钢A2，并且磁钢A1和磁钢A2在沿轨道延伸方向上位于底箱1的一侧，用于获取磁钢所在方向来车的车辆信息，并且可以通过不同磁钢之间的位置以及不同磁钢与车辆车轮相接触的时间，可以计算得到车辆的车速；

在本发明实施例中，如图1所示，脉冲生成电路可以位于采集控制机柜4内，并且脉冲生成电路的输入端与测速装置相连接，脉冲生成电路的输出端分别与每个三维信息采集模块相连接。

脉冲生成电路，用于根据测量得到的车速生成脉冲控制信号，并将生成的脉冲控制信号发送给每个三维信息采集模块，该脉冲控制信号用于控制每个三维信息采集模块进行拍照，进而可以使得每个三维信息采集模块可按照同步时序采集车辆的图像数据信息。

如图2所示，为本发明实施例提供的采集控制机柜4的结构示意图，该采集控制机柜可以包括：微处理器41、脉冲生成电路42和多通道采集卡43，其中，微处理器41的输入端与两个磁钢组相连接，接收两个磁钢的车辆信息，并根据车辆信息计算车辆的车速，然后根据车速生成脉冲控制信号；脉冲生成电路42输入端与微处理器41的一个输出端相连接。

本发明实施例提供的该系统，由于在采集车辆的图像数据信息时，同一个检测点位置上的多个三维信息采集模块按照相同的脉冲信号进行图像采集，所以可以使得三维信息采集模块按照相同的采集时序同步进行采集，进而在后续图像数据信息进行故障检测时，不会出现不同三维信息采集模块采集到的图像数据信息位置不对应的问题，提高了故障检测时的精度。

在本发明一个实施例中，如图3所示，图中10为被检测物，该系统中的三维信息采集模块可以包括：线光源11、线阵相机12和面阵相机13，其中，线光源11照射会形成一个直线形光线，当车辆通过时，线光源11照射形成的光线可以照射到车辆上。

如图3所示，线阵相机12的轴线位于线光源11与线光源11照射光线形成平面内，并且线阵相机12的成像区域覆盖光线的待检测区域。线阵相机12采集到的图像为一条线型图像，这样线阵相机12就可以采集通过车辆上光线所在区域的第一影像，图3中，a为第一影像。

面阵相机13位于线光源11与线光源11照射光线形成平面之外，以图3为例，图中线光源11的照射方向与被检测物10的表面之间形成一个夹角，当线光源11照射到车辆上时，当车辆表明凹凸不平时，例如如图3所示，被检测物上的凹槽，从面阵相机13的方向看，直线形光线将变成一条曲折线。面阵相机13采集到的第二影像中就包含有光线照射在车辆上形成的光带，并且该光带为曲折线，如图3中，b为第二影像。

另外，参见图3所示，图中，线阵相机12的轴线位于线光源11以及线光源11照射形成的光线所在的平面内，这里线阵相机12的轴线是指穿过线阵相机12镜头中心且与镜头表面相垂直的直线，这样就使得当线阵相机12对线光源11照射的光线所在区域进行拍照时，得到的第一影像为直线形影像。

在上述对三维信息采集模块的描述中，可以看到，线光源11照射形成的光线主要用于形成面阵相机13采集到的第二影像中的光带，但对于线阵相机12而言，在采集第一影像时，还会存在光线较暗的情况，例如：车辆夜晚通过时。为此，在本发明一个实施例中，如图4所示，上述三维信息采集模块还可以包括补光光源14，通常线光源11亦可以充当补光光源，优选方案中，为了达到较佳的补光测量效果，三维信息采集模块中另外配有一补光光源14，其中，线光源11和补光光源14的波长可以相同，为了避免两者之间的图像干涉，线光源11和补光光源14优选为不同波长，例如：线光源11可以为700～1000nm的激光器，补光光源14可以为600～900nm的激光器。并且，补光光源14不再是线光源，而是可以为一个漫射的光源。

在本公开一个实施例中，如图3所示，该装置还可以包括：标定件15，

标定件15独立于被检测物，可以为标定块或标定板，可选地，标定件15与线阵相机12、面阵相机13以及线光源11设置在同一支架上。如图3所示，标定件15设置在线阵相机12和面阵相机13的成像区域内，并且标定件15可以沿面阵相机13的轴线111进行移动，如图3所示，这样当标定件15移动时，面阵相机13还用于采集包含标定件15移动时图像的多个第三影像。通常在车辆未通过时移动标定件15，然后可以预先采集到多个第三影像。

虽然，三维信息采集模块可以直接将采集得到的第一影像和第二影像传输出去，作为距离信息计算的依据，但在本发明实施例中，该三维信息采集模块还可以包括：光心提取装置和光心存储装置。

光心提取装置与面阵相机13相连接，用于接收面阵相机13采集得到的第二影像。由于在车辆在高速通过检测点时，线阵相机12和面阵相机13均会分别采集得到大量的图像，所以在本发明实施例中，光心提取装置还用于从每个第二影像中分别提取第二影像内光带的光心信息，在本发明实施例中，在提取光带时，可以提取光线的光心周围预设范围内的图像作为光带，而将影像中的其它内容舍弃。

光心存储装置与光心提取装置相连接，当光心提取装置提取到光带的光心信息后，光心存储装置用于将所有第二影像内光带的光心信息进行存储。

光心信息可以为光带的光心位于面阵相机的CCD(Charge Coupled Device,图像传感器)上的行数，这样在存储时，就可以同时存储多个光带的光心信息，在本公开实施例中，可以一次存储多个第二影像内光带的光心信息，例如：同时存储200～700个光带的光心信息。

在发明中，面阵相机采用嵌入式处理功能，进而，在面阵相机得到第二影像时，可以对第二影像内的光带的光心信息进行高速提取，并且提取到的光心信息均是数字信息，减小了数据量，提高了数据传输速度，使得后续的客户端之间显示时更加实时。而现有的面阵相机由于传输出来的是一行行原始图像，这使得在后续光心提取时，提取出来的光心结构还需要拼接处理，导致数据量较大，不利于数据传输。因此，本发明该系统可以轻松实现对250km/h以上运行的高速车辆的图像进行高速处理，而现有技术由于数据量大，只能实现对低速车辆的图像进行采集。

需要指出的是，三维信息采集模块可以是，但不限于线光源11、线阵相机12和面阵相机13结构，其中，还可以是线光源、面阵相机和面阵相机结构。

在本发明一个实施例中，上述三维信息采集模块还可以包括：标定信息获取装置、距离信息计算装置、位置确定装置和尺寸信息确定装置。

标定信息获取装置，用于根据多个第三影像中标定件的图像获取标定信息，标定信息包括：标定件与面阵相机之间的距离，以及，标定件的图像位于面阵相机的图像传感器CCD上的行数。

如图5所示，可以得到在标定件15可以沿面阵相机13的轴线方向进行移动时，由于在面阵相机13采集的多个第三影像中都将会有标定件15的图像，那么将面阵相机13的多个第三影像合成在一起，就会如图5下方所示，得到一个坐标系，图中x坐标为标定件15距离面阵相机13之间的距离，y坐标为面阵相机13的CCD上的行数Li，并参见图5可见，标定件15在移动时，距离面阵相机之间的距离不同，对应的行数Li也不同，利用该对应关系可以拟合得到一条曲线，拟合得到的曲线如图5所示。这条曲线可以用来确定位于该坐标系中光带的坐标。

距离信息计算装置，用于根据标定信息以及第二影像内光带的光心信息，确定每个第二影像内光带的光心距离面阵相机之间的距离。

如图5所示，利用光线对应的光带位于该坐标系中的位置，就可以计算到光带的光心上不同点到面阵相机之间的距离。

位置确定装置，用于根据第一影像和第二影像之间的对应关系，以及，线阵相机和面阵相机之间的空间位置关系，确定每个第二影像内光带的光心对应的车辆部位。

在对车辆测速时，可以利用磁钢测速，那么当磁钢被触发时，就开始计时，然后利用磁钢与线阵相机12之间的距离以及车辆的车速，计算到车轮运行到线阵相机的时间，即可将该时间线阵相机拍摄到的光带确定为车辆车轮位置，另外，根据车辆的设计参数，计算到线阵相机得到的第一影像中每条光带的对应的车辆部位。这样就可以，根据线阵相机的位置可以确定所拍摄的第一影像对应的车辆部位。

当车辆在通过检测点时，对于同一部位，线阵相机和面阵相机采用相同的触发频率进行拍摄，所以同一时刻拍摄得到的第一影像和第二影像是同一车辆部位。所以，利用第一影像和第二影像之间的对应关系，以及线阵相机和面阵相机之间的空间位置关系，就确定第二图像中每条光带的光心位置对应的车辆部位。

尺寸信息确定装置，用于根据面阵相机的空间位置，所述第二影像内光带的光心距离所述面阵相机之间的距离，以及，所述第二影像内光带的光心对应的车辆部位，确定车辆各部位对应的尺寸信息。

参见上述车辆部位确定装置，当确定车辆的部位后，利用上述距离信息计算装置计算到的距离的值，就可以准确确定与车辆各部位对应的尺寸信息。

在本发明另一个实施例中，该系统还包括：预设结构信息存储装置，用于预先存储有预设结构信息，预设结构信息包括：无故障车辆的结构信息，与当前采样时刻最邻近时刻通过的同辆车辆的结构信息，与当前采样时刻邻近时刻通过的同辆车辆的多组结构信息，或，标准零部件的结构信息。上述预设结构信息可以是车辆的二维结构信息、车辆的深度信息，还可以是车辆的三维结构信息。

在上述预设结构信息存储装置的基础上，该图像处理装置包括：三维结构信息比对单元、异常确定单元和报警单元，其中，

三维结构信息比对单元，用于将车辆各部位对应的尺寸信息与预设结构信息中的尺寸信息比对；

异常确定单元，用于当三维结构信息比对单元的比对结果不一致时，确定车辆部位的三维结构异常；

报警单元，用于当车辆部位的三维结构异常时，对三维结构异常的部位进行报警。

在本发明实施例中，该装置在对车辆进行异常检测时，可以准确地检测到车辆三维结构信息的异常，进而进行报警。

本发明的一种应用场景中，技术人员可以直接利用该车辆运行故障检测系统对车辆异常进行详细检测，例如：在车辆检修完成后，对位于车库内的车辆进行异常检测，由于三维检测需要比对车辆的每一个部位，所以检测过程耗时较长。而在实际运行场景中，由于车辆运行速度很高，无法快速对车辆每一个部位进行三维检测，对于这种情况，还可以采用两级检测，其中，第一级检测为粗检测，可以先将线阵相机采集到的第一影像合成为二维图像，然后根据该二维图像进行异常检测，一旦通过二维图像确定存在异常，再进行第二级检测，第二级检测为精检测，即利用上述车辆运行故障检测系统对二维图像中确定的异常进行三维信息核实，以提高检测的效率。此外，在本公开其它实施例中，进行二级检测时，第一级和第二级当然也可以都采用上述车辆运行故障检测系统，对此，本发明不做限定。

另外，在上述的方案中，都是在检测点现场进行异常检测，在实际应用中，技术人员需要在后方监控中心，通过监控服务器和监控终端，对车辆进行远程监控。为此，在本发明实施例中，该图像处理装置还可以包括：图像合成单元和图像压缩单元，其中，图像合成单元用于根据多个第三影像中标定件的图像获取标定信息合成车辆的三维图像；图像压缩单元用于将三维图像进行压缩得到对应的缩略图。

在此基础上，该系统还可以包括：监控服务器和监控终端；

监控服务器与图像处理装置通过有线连接方式或无线连接方式相连接，监控终端与监控服务器通过有线连接方式或无线连接方式相连接；

监控系统受监控终端控制从图像处理装置内调取三维图像以及三维图像的缩略图；

监控终端接收用于控制监控服务器调取缩略图的缩略图调取控制信号和/或用于控制监控服务器调取三维图像的调取控制信号，接收监控服务器调取得到的图像并显示。

对于技术人员而言，其可以先通过调取三维图像的缩略图，来对车辆进行整体观察，当需要对某一个部位进行重点检测时，再进一步调取三维图像，进行精确的检测。由于缩略图的数据量较小，在传输时所占用带宽较小，所以可以快速传输到监控服务器以及监控终端，而需要某一个部位的图像时，再单独获取该部位的详细三维图像。这与现有技术中，图像处理装置每次都将所有的图像都传输给监控服务器相比，可以节省大量的传输带宽，在通信线缆带宽有限的情况下，可以满足传输要求。

图6是本发明实施例提供的一种车辆运行故障检测方法的流程示意图。

如图6所示，该车辆运行故障检测方法包括以下步骤：

S11：在轨道的底部和侧部分别采集轨道上通过车辆的底部以及侧部的图像数据信息。

在本公开实施例中，如图7所示，该步骤S11可以包括以下步骤：

S110：利用在车辆的底部以及侧部位置上的线阵相机获取包含车辆平面信息的二维图像的第一影像；

S111：利用在车辆的底部以及侧部位置上的面阵相机获取设置在轨道侧的线光源在车辆上形成的光带图像的第二影像。

在本发明实施例中，其中，线阵相机的轴线位于线光源与线光源照射光线形成平面内，并且线阵相机的成像区域覆盖光线的待检测区域；

面阵相机位于平面之外，并且面阵相机的轴线与平面之间设置有夹角，面阵相机的成像区域覆盖光线的待检测区域。

S12：根据所述图像数据信息计算得到车辆的三维结构信息；

S13：将三维结构信息与预设结构信息进行比对，当确定出三维结构信息中与预设结构信息中有差异的部位时，进行报警。

本发明实施例提供的该方法，在采集车辆的图像数据信息时，同一个检测点位置上的多个三维信息采集模块按照相同的脉冲信号进行图像采集，这样就使得多个三维信息采集模块按照相同的采集时序同步进行采集，进而在后续图像数据信息进行故障检测时，不会出现不同三维信息采集模块采集到的图像数据信息位置不对应的问题，提高了故障检测时的精度。

上述图6所示实施例中，为了实现同一检测点检测到的图像数据信息同步，该方法还可以包括以下步骤：

01)、测量轨道上车辆通过时的车速；

02)、根据测量得到的车速生成脉冲控制信号；

03)、利用脉冲控制信号控制在轨道的底部和侧部按照同步时序分别采集轨道上通过车辆的底部以及侧部的图像数据信息。

在本发明一个实施例中，该方法还可以包括：

11)、在车辆未通过时，在面阵相机的成像区域内沿面阵相机的轴线方向上移动标定件；

12)、利用面阵相机采集包含标定件移动时图像的多个第三影像。

另外，在此基础上，如图8所示，上述步骤S12可以包括以下步骤：

S121：从每个第二影像中分别提取第二影像内光带的光心信息。

S122：将所有第二影像内光带的光心信息进行存储。

在图8所示实施例的基础上，在本发明另一个实施例中，如图9所示，上述步骤S12还可以包括以下步骤：

S123：根据多个第三影像中标定件的图像获取标定信息。

标定信息包括：标定件与面阵相机之间的距离，以及，标定件的图像位于面阵相机的图像传感器CCD上的行数；

S124：根据标定信息以及第二影像内光带的光心信息，确定每个第二影像内光带的光心距离面阵相机之间的距离；

S125：根据第一影像和第二影像之间的对应关系，以及，线阵相机和面阵相机之间的空间位置关系，确定每个第二影像内光带的光心对应的车辆部位；

S126：根据面阵相机的空间位置，第二影像内光带的光心距离面阵相机之间的距离，以及，第二影像内光带的光心对应的车辆部位，确定车辆各部位对应的尺寸信息。

在本发明另一个实施例中，如图10所示，上述步骤S13可以包括以下步骤：

S131：获取预先存储的预设结构信息。

预设结构信息包括：无故障车辆的结构信息、与当前采样时刻最邻近时刻通过的同辆车辆的结构信息，与当前采样时刻邻近时刻通过的同辆车辆的多组结构信息和/或标准零部件的结构信息；

S132：将车辆各部位对应的尺寸信息与预设结构信息中的尺寸信息进行比对；

S133：当比对结果不一致时，确定车辆部位的三维结构异常；

S134：当车辆部位的三维结构异常时，对三维结构异常的部位进行报警。

在本发明其它实施例中，该方法还可以包括以下步骤：

21)、根据多个第三影像中标定件的图像获取标定信息合成车辆的三维图像；

22)、将三维图像进行压缩得到对应的缩略图。

23)、利用监控服务器从图像处理装置内调取三维图像以及三维图像的缩略图；

24)、将监控服务器调取得到的图像在监控终端上显示；

其中，监控服务器与图像处理装置通过有线连接方式或无线连接方式相连接，监控终端与监控服务器通过有线连接方式或无线连接方式相连接；。

对于技术人员而言，其可以先通过调取三维图像的缩略图，来对车辆进行整体观察，当需要对某一个部位进行重点检测时，再进一步调取三维图像，进行精确的检测。由于缩略图的数据量较小，在传输时所占用带宽较小，所以可以快速传输到监控服务器以及监控终端，而需要某一个部位的图像时，再单独获取该部位的详细三维图像。这与现有技术中，图像处理装置每次都将所有的图像都传输给监控服务器相比，可以节省大量的传输带宽，在通信线缆带宽有限的情况下，可以满足传输要求。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种车辆运行故障检测系统，设置在轨道上的检测点位置，其特征在于，包括：三维信息采集模块和图像处理装置，其中，

所述三维信息采集模块布设于所述车辆底部及所述车辆侧部中至少一个位置，多个图像数据采集装置分别布设在所述检测点位置的轨道的底部和\或侧部，并且所述多个图像数据采集装置用于采集车辆底部和\或侧部的车辆图像数据信息；

所述图像处理装置与所述三维信息采集模块相连接，用于根据所述图像数据信息计算得到所述车辆的三维结构信息，并将所述三维结构信息与预设结构信息比对，确定所述三维结构信息中与预设结构信息中有差异的部位，并进行报警；

所述三维信息采集模块包括：线光源、线阵相机和面阵相机，其中，

所述线光源照射出一条直线形的光线，所述光线照射到车辆上的区域覆盖待检测区域；

所述线阵相机的轴线位于所述线光源与所述线光源照射光线形成平面内，并且所述线阵相机的成像区域覆盖所述光线的待检测区域，所述线阵相机用于采集所述光线的待检测区域的第一影像；

所述面阵相机位于所述平面之外，并且所述面阵相机的轴线与所述平面之间设置有夹角，所述面阵相机的成像区域覆盖所述光线的待检测区域，所述面阵相机用于采集包含所述光线照射在车辆上形成光带的图像的第二影像；

所述三维信息采集模块还包括标定件；

所述标定件能够在所述面阵相机的成像区域内沿所述面阵相机的轴线方向移动；

所述面阵相机还用于采集包含在所述标定件移动过程中的多个第三影像。

2.根据权利要求1所述的车辆运行故障检测系统，其特征在于，所述三维信息采集模块包括：补光光源，

所述补光光源的照射区域覆盖所述线阵相机的成像区域，用于在所述线阵相机采集所述第一影像时补光。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的车辆运行故障检测系统，其特征在于，所述三维信息采集模块还包括用于从每个所述第二影像中分别提取第二影像内光带的光心信息的光心提取装置。

4.根据权利要求3所述的车辆运行故障检测系统，其特征在于，所述三维信息采集模块还包括：标定信息获取装置、距离信息计算装置、位置确定装置和尺寸信息确定装置，其中，

所述标定信息获取装置，用于根据多个所述第三影像中标定件的图像获取标定信息，所述标定信息包括：所述标定件与面阵相机之间的距离，以及，所述标定件的图像位于所述面阵相机的图像传感器上的行数信息；

所述距离信息计算装置，用于根据所述标定信息以及所述第二影像内光带的光心信息，确定每个所述第二影像内光带的光心距离所述面阵相机之间的距离；

所述车辆部位确定装置，用于根据所述第一影像和第二影像之间的对应关系，以及，所述线阵相机和面阵相机之间的空间位置关系，确定每个所述第二影像内光带的光心对应的车辆部位；

所述尺寸信息确定装置，用于根据所述面阵相机的空间位置，所述第二影像内光带的光心距离所述面阵相机之间的距离，以及，所述第二影像内光带的光心对应的车辆部位，确定车辆各部位对应的尺寸信息。

5.根据权利要求1、2或4所述的车辆运行故障检测系统，其特征在于，所述系统还包括：预设结构信息存储装置，用于预先存储有预设结构信息，所述预设结构信息包括：无故障车辆的结构信息，与当前采样时刻最邻近时刻通过的同辆车辆的结构信息，与当前采样时刻邻近时刻通过的同辆车辆的多组结构信息，和/或，标准零部件的结构信息；

所述图像处理装置包括：三维结构信息比对单元、异常确定单元和报警单元，其中，

所述三维结构信息比对单元，用于将车辆各部位对应的尺寸信息与所述预设结构信息中的尺寸信息比对；

异常确定单元，用于当所述三维结构信息比对单元的比对结果不一致时，确定车辆部位的三维结构异常；

所述报警单元，用于当车辆部位的三维结构异常时，对三维结构异常的部位进行报警。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的车辆运行故障检测系统，其特征在于，所述系统还包括：测速装置和脉冲生成电路，其中，

所述测速装置包括测速雷达和/或测速磁钢，用于测量轨道上车辆通过时的车速；

所述脉冲生成电路的输入端与所述测速装置相连接，所述脉冲生成电路的输出端分别与所述三维信息采集模块相连接，所述脉冲生成电路，用于根据测量得到的所述车速生成脉冲控制信号，并将生成的所述脉冲控制信号发送给所述三维信息采集模块，以使所述三维信息采集模块能够按照同步时序采集车辆的图像数据信息。

7.一种车辆运行故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在轨道的底部和\或侧部分别采集轨道上通过车辆的图像数据信息；

根据所述图像数据信息计算得到所述车辆的三维结构信息；

将所述三维结构信息与预设结构信息进行比对，当确定出所述三维结构信息中与所述预设结构信息中有差异的部位时，进行报警；

所述在轨道的底部和\或侧部分别采集轨道上通过车辆的图像数据信息，包括：

利用在车辆的底部和\或侧部位置上的线阵相机获取包含所述车辆平面信息的二维图像的第一影像；

利用在车辆的底部以及侧部位置上的面阵相机获取设置在轨道侧的线光源在车辆上形成的光带图像的第二影像；

其中，所述线光源照射出一条直线形的光线，所述光线照射到车辆上的区域覆盖待检测区域；

所述线阵相机的轴线位于所述线光源与所述线光源照射光线形成平面内，并且所述线阵相机的成像区域覆盖所述光线的待检测区域；

所述面阵相机位于所述平面之外，并且所述面阵相机的轴线与所述平面之间设置有夹角，所述面阵相机的成像区域覆盖所述光线的待检测区域；

还包括：在车辆未通过时，在面阵相机的成像区域内沿面阵相机的轴线方向上移动标定件；

利用面阵相机采集包含标定件移动时图像的多个第三影像。

8.根据权利要求7中所述的车辆运行故障检测方法，其特征在于，所述根据所述图像数据信息计算得到所述车辆的三维结构信息，包括：从每个所述第二影像中分别提取第二影像内光带的光心信息。