[发明专利]货运列车超限计算机视觉检测系统

说明书

技术领域

本发明归属于精密光学测量、计算机软件开发等领域、涉及到使用计算机视觉方法在线测量大尺度运动物体(列车)外部轮廓的几何尺寸技术。

背景技术

铁路货运车辆在进站时，如果所载的货物超宽、超高、超限将会对车站设施及人员造成伤害，所以对货运列车的外形进行在线实时检测，有利于及时判断货车安全状态。

由于超限货车的外形多样变化、种类较多，需在一个统一的标准下对其进行检测分类。现有技术存在以下不足：

1.测量可靠性不高：比较常用的方法是采用包括激光在内的光学传感器，这种传感器只能测量光线通过范围内的物品遮挡，属于点检测，容易漏掉或误报。

2.测量范围覆盖不够：无论是光学传感器还是激光雷达检测都会漏检一些区域。

3.对被测物超限的种类判别能力不强：由于传感器或激光雷达很难判别出具体的超限物品，无法对物品整体的识别做出准确的结论。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于线激光和2组高速面阵CCD摄像机组成的三维视觉高速测量系统。此系统将线激光标投射到货运列车的顶部和两侧，再用高速面阵CCD摄像机拍摄激光线投射在货运列车顶部及两侧上的投影轮廓。再经过相应的计算，就可以得出行进列车的每一个截面的外形尺寸，经过高速拍摄和计算处理即可得到整列货车的外形图，再与设定的标准相比较就可准确得出超限的尺寸及种类。

本发明的硬件由安装在龙门架上的摄像机及线结构光激光器组成，可快速实现对货运列车顶部及两侧的各种超限尺寸的自动测量。

本发明的技术方案是：货运列车超限计算机视觉检测系统，包括线激光模块、摄像模块、视觉处理模块、报警分类模块。摄像模块的数据输出端连接视觉处理模块的数据输入端，视觉处理模块输出端连接报警分类模块的数据输入端。所述视觉处理模块包括图像预处理模块、坐标系变换模块、高速测量模块。

所述线激光模块包含2台激光器发出905nm线激光，将被测货车的顶部及两侧进行无缝连接。

所述摄像模块为能够将被测货车的顶部及两侧全部收入视场中的2台数码摄像机。其摄像靶面与激光投射面的夹角在30度至50度之间。

所述摄像模块中的数码摄像机镜头前安装只可通过905nm附近光线的光学滤色镜片，可以克服杂散光干扰。

本发明具有的优点是：

1.测量速度极快。

2.测量范围覆盖全面，可做到无漏检。

3.可以测得实时的货车顶部及两侧外形轮廓图，这是其他方法很难做到的。

4.由于在光学系统排除了外界光干扰，使用脉冲发光及高速曝光拍摄，从而使得画面清晰无抖动，同时延长了激光器使用寿命，优化的测量算法大大提高了对高速运动的货车的外形数据处理。

附图说明

图1是本发明的框图；

图2是本发明的配置示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明货运列车超限计算机视觉检测系统，所采集的货车的顶部及两侧的信息经过摄像模块输入图像信息后，依次经过图像预处理模块、坐标系变换模块、高速测量模块处理，最后通过报警分类模块向车站管理人员提供可靠信息。

所述的图像预处理模块，是指：将拍摄的货车的顶部及两侧的激光标线图像，进行去噪、细化、二值化等图像预处理。

所述的坐标系变换模块，是指：对摄像机拍摄的货车的顶部及两侧的激光标线图像坐标，通过空间变换方程(该方程由预先标定算法得到)转化为真实物理空间的横断面二维坐标，再结合快速拍摄的连续截面图像即可合成出三维空间坐标。

所述的高速测量模块，是指：依据测量点的真实物理空间的三维空间坐标，合成出车厢的立体图，再对关键部位计算出实际几何尺寸。

如图2所示，2台905nm线型激光器2发射出2条线型激光3相接照射在被测量的在线运行的被测货车4的顶部及两侧表面上。

如图2所示，数码摄像机1，能够将被测货运列车4的顶部及两侧的横断面全部收入视场，摄像靶面与激光投射面的夹角在30度至50度之间，使测量精度与设备安装空间达到较好的平衡。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。