CN112492137B - 用于检测列车车底的装置、方法和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于检测列车车底的装置、方法和存储介质，包括：处理模块、第一成像模块和第二成像模块；所述第一成像模块与所述处理模块连接，用于采集待检测目标的线阵图像数据，发送至处理模块；所述第二成像模块与所述处理模块连接，用于采集待检测目标的面阵图像数据，发送至处理模块；所述处理模块用于根据所述线阵图像数据，判断待检测目标的类型；还用于根据所述待检测目标的类型，直接使用所述线阵图像数据，或使用与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，检测待检测目标。通过获取线阵图像数据和面阵图像数据并进行处理，能够在高度较低且视野有限的位置获取精度较高的图像数据，减小线阵图像数据的失真引起的影响，提高检测的准确度。
Description
技术领域
本申请涉及检测技术领域，尤其涉及一种用于检测列车车底的装置、方法和存储介质。
背景技术
现有的与列车车底检测相关的系统，主要有巡检机器人、手持式设备、固定式系统等。巡检机器人成本高，检测灵活度低，维护成本高；使用手持设备检测的人工成本较高，效率较低。相较于巡检机器人和手持设备，固定式检测系统具有效率高、成本低、稳定性好、方便维护等优势。
常用的固定式车底检测装置主要通过获取和处理图像数据来判断车底状态。图像数据主要包括热图像数据、三维图像数据、二维图像数据形式。其中，热图像数据呈现细节不够，获取三维图像数据时间相对较长。相较于热图像数据和三维图像数据，二维图像数据图像信息丰富、获得速度相对较快且其设备成本相对较低。然而，由于车底距离地面高度较低视野有限，以及车速的变化导致采集的图像数据会出现压缩或拉伸导致数据信息失真，使得使用二维图像数据对车底进行准确检测具有很大难度。
综上所述，需要提供一种能够对车底进行准确检测的用于检测列车车底的装置、方法和存储介质。
发明内容
为解决以上问题，本申请提出了一种用于检测列车车底的装置、方法和存储介质。
一方面，本申请提出一种用于检测列车车底的装置，包括：处理模块、第一成像模块和第二成像模块；
所述第一成像模块与所述处理模块连接，用于采集待检测目标的线阵图像数据，发送至处理模块；
所述第二成像模块与所述处理模块连接，用于采集待检测目标的面阵图像数据，发送至处理模块；
所述处理模块用于根据所述线阵图像数据，判断待检测目标的类型；还用于根据所述待检测目标的类型，直接使用所述线阵图像数据，或使用与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，检测待检测目标。
优选地，还包括：同步模块、触发模块和测速模块；
所述同步模块与第一成像模块、第二成像模块以及处理模块连接，用于控制所述第一成像模块与第二成像模块采集数据；
所述触发模块与处理模块连接，用于发送触发信号至处理模块；
所述测速模块与处理模块连接，用于获取被测车辆的速度信息，发送至处理模块。
优选地，所述处理模块，具体用于：
根据所述速度信息，设置所述第一成像模块的采集频率；
根据所述触发信号控制所述同步模块，使所述第一成像模块和第二成像模块同时采集待检测目标的线阵图像数据和面阵图像数据；
处理所述面阵图像数据，根据所述处理后的面阵图像数据判断待检测目标的类型；
若所述待检测目标为第一类部件，则直接使用所述线阵图像数据检测待检测目标；
若所述待检测目标为第二类部件，则根据所述线阵图像数据，提取待检测目标的特征；获取与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，处理所述面阵图像数据，根据处理后的所述面阵图像数据，检测待检测目标；
若所述待检测目标为第三类部件，则根据所述车辆的先验信息，获取车辆尺寸信息和待检测目标的位置信息，根据所述车辆尺寸信息和待检测目标的位置信息，确定待检测目标在所述线阵图像数据中的第一区域；根据所述第一区域，获取与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据的第二区域；根据所述第二区域，检测待检测目标。
优选地，所述第一成像模块，包括：线阵图像传感器、镜头和光源。
优选地，所述第二成像模块，包括：面阵图像传感器、镜头和光源。
优选地，还包括：存储模块和显示模块；
所述存储模块与处理模块连接，用于存储线阵图像数据和面阵图像数据；
所述显示模块与处理模块连接，用于显示线阵图像数据和面阵图像数据。
第二方面，本申请提出一种用于检测列车车底的方法，包括：
获取待检测目标的线阵图像数据和与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据；
处理所述线阵图像数据，根据所述处理后的线阵图像数据判断待检测目标的类型；
根据所述待检测目标的类型，直接使用所述线阵图像数据，或使用与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，检测待检测目标。
优选地，所述根据所述待检测目标的类型，直接使用所述线阵图像数据，或使用与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，检测待检测目标，包括：
若所述待检测目标为第一类部件，则直接使用所述线阵图像数据检测待检测目标；
若所述待检测目标为第二类部件，则根据所述线阵图像数据，提取待检测目标的特征；获取与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，处理所述面阵图像数据，根据处理后的所述面阵图像数据，检测待检测目标；
若所述待检测目标为第三类部件，则根据所述车辆的先验信息，获取车辆尺寸信息和待检测目标的位置信息，根据所述车辆尺寸信息和待检测目标的位置信息，确定待检测目标在所述线阵图像数据中的第一区域；根据所述第一区域，获取与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据的第二区域；根据所述第二区域，检测待检测目标。
优选地，所述根据处理后的所述面阵图像数据，检测待检测目标，包括：
判断处理后的所述面阵图像数据中的待检测目标中是否有异常部件；
若有，则获取与所述面阵图像数据中的异常部件对应的线阵图像数据中的图像区域；
标记所述异常部件在所述线阵图像数据中的位置，
或将所述面阵图像数据和与其对应的所述线阵图像数据融合，得到融合图像数据，根据所述融合图像数据，记录所述异常部件的名称和位置信息。
第三方面，本申请提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行实现所述的用于检测列车车底的方法。
本申请的优点在于：通过第一成像模块和第二成像模块获取的线阵图像数据和面阵图像数据，对待检测目标进行判断，根据待检测目标的类型，直接使用所述线阵图像数据，或使用与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，检测待检测目标，能够在高度较低且视野有限的位置获取精度较高的线阵图像数据，提高检测的准确度；当由于列车速度的变化导致线阵图像数据产生压缩或拉伸导致的失真时，使用对应的面阵图像对车底检测，减小线阵图像数据的失真引起的影响，提高检测的准确度。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选事实方案的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用同样的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本申请提供的一种用于检测列车车底的装置的示意图；
图2是本申请提供的一种用于检测列车车底的装置的结构示意图；
图3是本申请提供的一种用于检测列车车底的方法的步骤示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
第一方面，根据本申请的实施方式，提出一种用于检测列车车底的装置，如图1所示，包括：第一成像模块101、第二成像模块102和处理模块103。
第一成像模块与处理模块连接，用于采集待检测目标的线阵图像数据，发送至处理模块。第二成像模块与处理模块连接，用于采集待检测目标的面阵图像数据，发送至处理模块。处理模块用于根据线阵图像数据，判断待检测目标的类型；还用于根据待检测目标的类型，直接使用线阵图像数据，或使用与线阵图像数据对应的面阵图像数据，检测待检测目标。
在本申请的实施方式中，第一成像模块，包括：线阵图像传感器、镜头和光源；第二成像模块，包括：面阵图像传感器、镜头和光源。
如图2所示，本申请的实施方式还包括：同步模块、触发模块和测速模块。
同步模块与第一成像模块、第二成像模块以及处理模块连接，用于控制第一成像模块与第二成像模块采集数据。触发模块与处理模块连接，用于发送触发信号至处理模块。测速模块与处理模块连接，用于获取被测车辆的速度信息，发送至处理模块。
处理模块，具体用于：根据速度信息，设置第一成像模块的采集频率；根据触发信号控制同步模块，使第一成像模块和第二成像模块同时采集待检测目标的线阵图像数据和面阵图像数据；处理面阵图像数据，根据处理后的面阵图像数据判断待检测目标的类型；若待检测目标为第一类部件，则直接使用线阵图像数据，对线阵图像进行图像处理后，检测待检测目标；若待检测目标为第二类部件，则根据线阵图像数据，提取待检测目标的特征；获取与线阵图像数据对应的面阵图像数据，处理面阵图像数据，根据处理后的面阵图像数据，检测待检测目标；若待检测目标为第三类部件，则根据车辆的先验信息，获取车辆尺寸信息和待检测目标的位置信息，根据车辆尺寸信息和待检测目标的位置信息，确定待检测目标在线阵图像数据中的第一区域；根据第一区域，获取与线阵图像数据对应的面阵图像数据的第二区域；根据第二区域，检测待检测目标。处理方法包括：滤波、形态学处理和/或图像分割。
第一类部件，指目标检测对象(待检测目标)对应的线阵图像数据即使部分区域有变形，包括如拉伸或压缩等，也完全不会影响，只要通过基础的图像处理便可以获得目标检测对象的检测结果。通常的，第一类部件包括尺寸大且精度低的待检测目标。第二类部件，指待检测目标在线阵图像数据中可能无法识别或可能无法正确确认是否存在这个部件。
第三类部件，指待检测目标在线阵图像数据中的某些区域存在随机失真，无法完整识别，只能识别到某一部分，并且失真的部分可能包含部件的关键部位。这类待检测目标可能因线阵图像数据的压缩或拉伸失真，而无法从线阵图像传感器图像数据结果中提取到关键部位特征。
第一类部件、第二类部件和第三类部件没有具体的尺寸指标，其根据采集设备的性能和具体需求来确定。由于采集的图像数据是局部数据，一定程度的大尺寸检测对象可能需要参数更高的硬件才能一次完整采集，而结合成本和需求综合评判，当检测对象尺寸大且要求精度低时，即使面阵图像传感器不能完整采集此检测对象也没有关系，因为线阵图像传感器足以达到目标。
如图2所示，本申请的实施方式还包括：存储模块和显示模块。存储模块与处理模块连接，用于存储线阵图像数据和面阵图像数据。显示模块与处理模块连接，用于显示线阵图像数据和面阵图像数据。
下面，对本申请实施例进行进一步说明，如图2所示。
触发模块与处理模块相连，安装在地面上。触发模块主要包括感知传感器，如光学触发装置。
测速模块与处理模块相连，用于测量车辆的运行速度。通过测速模块的速度反馈(测得的速度信息)设定第一成像模块中的线阵采集单元的采集频率。测速模块包括如激光传感器等的传感器。
同步模块分别与处理模块、第一成像模块以及第二成像模块相连接，用于控制第一成像模块与第二成像模块同步采集图像数据。同步模块包括如脉冲发生器等采用同步技术的设备。
第一成像模块与处理模块相连，获取丰富信息的线阵图像数据。第一图像数据主要包括线阵图像传感器、第一镜头及第一光源。线阵图像传感器使用如普通工业相机或其它成像技术。第一镜头可以为普通配套线阵图像传感器的工业镜头。第一光源为具有一定光强的光源。
第二成像模块与处理模块相连，获取局部信息的面阵图像数据。第二成像模块主要包括面阵图像传感器、第二镜头及第二光源。面阵图像传感器使用如普通工业相机或其它成像技术。第二镜头可以为普通配套面阵图像传感器的工业镜头。第二光源为具有一定光强的光源。
处理模块主要包括中央处理单元。处理模块分别与触发模块、测速模块、同步模块、第一成像模块、第二成像模块、存储模块以及显示模块相连接。处理模块获得测速模块的速度信息，接收触发模块的触发信号，通过同步模块控制第一成像模块与第二成像模块同步采集图像数据，从而获得具有同步模块时间戳信息的线阵图像数据和面阵图像数据。处理模块处理线阵图像数据和面阵图像数据，对线阵图像数据、面阵图像数据以及处理后的数据信息进行存储和显示。处理模块包括如工控机等的设备。
显示模块与处理模块相连接，用于展示线阵图像数据和面阵图像数据。显示模块包括显示器。
存储模块与处理模块相连，用于存储线阵图像数据、面阵图像数据以及处理后的数据信息等。存储模块包括存储设备如硬盘等。
在对线阵图像进行处理之前，以及根据对线阵图像进行判断之前，还包括对线阵图像数据进行拼接。采用拼接使线阵图像传感器的图像数据包含丰富的车底信息，克服了小视场图像有效拼接有限的问题。
通过第一成像模块的线阵图像传感器采集线阵图像数据，根据线阵图像数据的处理结果获得待检测目标的关键部位，结合同步模块的时间戳信息提取相应的面阵图像传感器的图像数据进行处理，并非处理所有面阵图像传感器的图像数据，能够提高检测效率。采用面阵图像数据进行检测，克服速度变化导致图片压缩或拉伸图像数据失真问题，能够提高检测精度。采用时间戳信息对线阵图像数据和面阵图像数据的图像信息进行匹配，能够提高精确度。通过时间戳信息，将面阵图像数据的局部图像数据的处理结果对应标记到线阵图像数据中并显示，直观性强。
第二方面，根据本申请的实施方式，还提出一种用于检测列车车底的方法，如图3所示，包括：
S101,获取待检测目标的线阵图像数据和与线阵图像数据对应的面阵图像数据；
S102,处理线阵图像数据，根据处理后的线阵图像数据判断待检测目标的类型；
S103,根据待检测目标的类型，直接使用线阵图像数据，或使用与线阵图像数据对应的面阵图像数据，检测待检测目标。
根据待检测目标的类型，直接使用线阵图像数据，或使用与线阵图像数据对应的面阵图像数据，检测待检测目标，包括：
若待检测目标为第一类部件，则直接使用线阵图像数据检测待检测目标；
若待检测目标为第二类部件，则根据线阵图像数据，提取待检测目标的特征；获取与线阵图像数据对应的面阵图像数据，处理面阵图像数据，根据处理后的面阵图像数据，检测待检测目标；
若待检测目标为第三类部件，则根据车辆的先验信息，获取车辆尺寸信息和待检测目标的位置信息，根据车辆尺寸信息和待检测目标的位置信息，确定待检测目标在线阵图像数据中的第一区域；根据第一区域，获取与线阵图像数据对应的面阵图像数据的第二区域；根据第二区域，检测待检测目标。
根据处理后的面阵图像数据，检测待检测目标，包括：
判断处理后的面阵图像数据中的待检测目标中是否有异常部件；
若有，则获取与面阵图像数据中的异常部件对应的线阵图像数据中的图像区域；
标记异常部件在线阵图像数据中的位置，
或将面阵图像数据和与其对应的线阵图像数据融合，得到融合图像数据，根据融合图像数据，记录异常部件的名称和位置信息。
处理为采用图像处理方法；图像处理方法包括：滤波、形态学处理和/或图像分割。
下面，对本申请的实施方式进行进一步说明。
列车行驶时，测速模块将速度信息发送至处理模块，处理模块根据速度信息，设置第一成像模块中的线阵图像传感器的采集频率。处理模块接收到触发模块的触发信号后，控制同步模块，使第一成像模块与第二成像模块同步采集线阵图像数据和面阵图像数据，开始采集图像数据(线阵图像数据和面阵图像数据)的时刻为t1。对第二成像模块采集的面阵图像数据进行处理，根据时间戳信息将以t1时刻开始的第二成像模块的t时间段内采集到的面阵图像数据与采集时刻为t1时刻的线阵图像数据对应。
若待检测目标为第一类部件，则对线阵图像数据进行处理，根据线阵图像数据的处理结果直接判断，标记并记录。
若待检测目标为第二类部件，则根据线阵图像数据，提取此线阵图像数据中的待检测目标的关键部位特征，结合同步模块的时间戳信息，提取与此线阵图像对应的面阵图像数据进行处理，根据处理结果进行判断；若有异常部件，则结合时间戳信息，在线阵图像数据的相应位置进行标记，或结合时间戳信息将异常部件的面阵图像数据与线阵图像数据进行融合，记录异常部件名称和位置信息。其中，融合包括图像映射。
若待检部件为第三类部件，则待检测目标可能因图像数据压缩或拉伸失真而无法从线阵图像数据中提取到关键部位特征。由于同型号的车辆结构基本一致，因此可以获得包括车辆长度尺寸信息和待检部件实际位置信息等信息的先验信息。根据线阵图像数据，结合先验信息中的车辆尺寸信息测速模块获得的车辆速度信息，计算出待测部件在线阵图像数据中的大致区域，再结合时间戳信息，从具有此待测部件的所有面阵图像数据中提取出对应的大致区域的图像数据并处理。
将第一成像模块与第二成像模块采集到的线阵图像数据和面阵图像数据等信，息实时显示在显示模块上，并将待检测目标的检测结果存储在存储模块中。
异常部件的判断根据项目需求会给出量化指标。根据图像处理结果与量化指标对比。比如，待检测目标为两部件之间的夹角，量化指标给出一个角度值θ1，并且给出允许的误差范围θ0，即θ1±θ0是允许；通过图像处理计算得到的两部件之间的角度值θ2，则|θ2-θ1|>θ0判定此处不合格，|θ2-θ1|≤θ0判定合格。
第三方面，根据本申请的实施方式，还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序(即程序产品)，此计算机程序被处理器运行时，会执行实现前述任意实施方式所提供的用于检测列车车底的方法。
需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。
本申请的方法中，通过第一成像模块和第二成像模块获取的线阵图像数据和面阵图像数据，对待检测目标进行判断，根据待检测目标的类型，直接使用线阵图像数据，或使用与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，检测待检测目标，能够在高度较低且视野有限的位置获取精度较高的线阵图像数据，提高检测的准确度；当由于列车速度的变化导致线阵图像数据产生压缩或拉伸导致的失真时，使用对应的面阵图像对车底检测，减小线阵图像数据的失真引起的影响，提高检测的准确度。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种用于检测列车车底的装置，其特征在于，包括：处理模块、第一成像模块和第二成像模块；
所述第一成像模块与所述处理模块连接，用于采集待检测目标的线阵图像数据，发送至处理模块；
所述第二成像模块与所述处理模块连接，用于采集待检测目标的面阵图像数据，发送至处理模块；
所述处理模块用于根据所述线阵图像数据，判断待检测目标的类型；还用于根据所述待检测目标的类型，直接使用所述线阵图像数据，或使用与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，检测待检测目标；
所述装置还包括：同步模块、触发模块和测速模块；
所述同步模块与第一成像模块、第二成像模块以及处理模块连接，用于控制所述第一成像模块与第二成像模块采集数据；
所述触发模块与处理模块连接，用于发送触发信号至处理模块；
所述测速模块与处理模块连接，用于获取被测车辆的速度信息，发送至处理模块；
其中，所述处理模块，具体用于：
根据所述速度信息，设置所述第一成像模块的采集频率；
根据所述触发信号控制所述同步模块，使所述第一成像模块和第二成像模块同时采集待检测目标的线阵图像数据和面阵图像数据；
处理所述面阵图像数据，根据所述处理后的面阵图像数据判断待检测目标的类型；
若所述待检测目标为第一类部件，则直接使用所述线阵图像数据检测待检测目标；
若所述待检测目标为第二类部件，则根据所述线阵图像数据，提取待检测目标的特征；获取与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，处理所述面阵图像数据，根据处理后的所述面阵图像数据，检测待检测目标；
若所述待检测目标为第三类部件，则根据所述车辆的先验信息，获取车辆尺寸信息和待检测目标的位置信息，根据所述车辆尺寸信息和待检测目标的位置信息，确定待检测目标在所述线阵图像数据中的第一区域；根据所述第一区域，获取与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据的第二区域；根据所述第二区域，检测待检测目标；
其中，第一类部件为待检测目标对应的线阵图像数据即使有变形也能获得检测结果的部件，第二类部件为待检测目标在线阵图像中可能无法被识别或被正确确认的部件，第三类部件为待检测目标在线阵图像中存在随机失真只能被识别一部分的部件。
2.根据权利要求1所述的用于检测列车车底的装置，其特征在于，所述第一成像模块，包括：线阵图像传感器、镜头和光源。
3.根据权利要求1所述的用于检测列车车底的装置，其特征在于，所述第二成像模块，包括：面阵图像传感器、镜头和光源。
4.根据权利要求1所述的用于检测列车车底的装置，其特征在于，还包括：存储模块和显示模块；
所述存储模块与处理模块连接，用于存储线阵图像数据和面阵图像数据；
所述显示模块与处理模块连接，用于显示线阵图像数据和面阵图像数据。
5.一种用于检测列车车底的方法，其特征在于，包括：
获取待检测目标的线阵图像数据和与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据；
处理所述线阵图像数据，根据所述处理后的线阵图像数据判断待检测目标的类型；
根据所述待检测目标的类型，直接使用所述线阵图像数据，或使用与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，检测待检测目标；
其中，所述根据所述待检测目标的类型，直接使用所述线阵图像数据，或使用与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，检测待检测目标，包括：
若所述待检测目标为第一类部件，则直接使用所述线阵图像数据检测待检测目标；
若所述待检测目标为第二类部件，则根据所述线阵图像数据，提取待检测目标的特征；获取与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据，处理所述面阵图像数据，根据处理后的所述面阵图像数据，检测待检测目标；
若所述待检测目标为第三类部件，则根据车辆的先验信息，获取车辆尺寸信息和待检测目标的位置信息，根据所述车辆尺寸信息和待检测目标的位置信息，确定待检测目标在所述线阵图像数据中的第一区域；根据所述第一区域，获取与所述线阵图像数据对应的面阵图像数据的第二区域；根据所述第二区域，检测待检测目标；
其中，第一类部件为待检测目标对应的线阵图像数据即使有变形也能获得检测结果的部件，第二类部件为待检测目标在线阵图像中可能无法被识别或被正确确认的部件，第三类部件为待检测目标在线阵图像中存在随机失真只能被识别一部分的部件。
6.根据权利要求5所述的用于检测列车车底的方法，其特征在于，所述根据处理后的所述面阵图像数据，检测待检测目标，包括：
判断处理后的所述面阵图像数据中的待检测目标中是否有异常部件；
若有，则获取与所述面阵图像数据中的异常部件对应的线阵图像数据中的图像区域；
标记所述异常部件在所述线阵图像数据中的位置，
或将所述面阵图像数据和与其对应的所述线阵图像数据融合，得到融合图像数据，根据所述融合图像数据，记录所述异常部件的名称和位置信息。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行实现如权利要求5或6所述的用于检测列车车底的方法。
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