[发明专利]基于视频分析的轨道车辆在隧道内的振动检测系统

说明书

公开了一种基于视频分析的轨道车辆在隧道内的振动检测系统，包括：至少一个视觉传感器，其安装在列车的外周的至少一个表面上以用于在列车经过隧道时采集隧道内的图像数据，每一个视觉传感器包括沿着列车运行方向布置的第一摄像机和第二摄像机；数据处理单元，用于处理视觉传感器所采集到的图像数据并确定列车的振动数据，其中第一摄像机与第二摄像机之间的距离等于列车工作速度与摄像机帧间时间的乘积，由此位于后方的第一摄像机在当前时刻的图像与位于前方的第二摄像机在前一帧时刻的图像具有重合区域，数据处理单元对重合区域进行特征提取和匹配，从而能够确定当前时刻的图像与前一帧时刻的图像之间的坐标差，由此获得列车当前的振动参数。

技术领域

本发明提供了一种列车在隧道运行中的振动检测方法和装置，属于铁路隧道检测技术领域和振动传感器领域。

背景技术

近年来，随着城市地铁和高铁的快速发展，对地铁隧道和铁路隧道的运营管理和养护提出了更高的要求，因此对隧道表面结构缺陷检测的各种技术方案也应运而生。其中，以相机、激光器等摄影扫描测量技术对隧道进行全断面扫描的方案尤为突出。全断面扫描的方案通常可分为手持的检测设备和车载的检测设备。手持的检测设备具有很多不足，如检测速度慢、效率低，因此越来越不适应现代隧道检测窗口时间短的特点。而车载的全断面检测方案可以在较高的运行速度下进行隧道的检测，因此具有更高的效率和便利性。

但是，在车载的全断面检测方案中，各类传感器面临的一个最重要的影响因素是列车的振动。目前，一种有效的方案是采用陀螺仪来测量其振动，然而陀螺仪在应用中自身存在零点漂移，因此不得不采用加装在地面上的设备去校正它。这使得以陀螺仪检测振动的方法在应用上受到很多的限制。

另一方面，目前高速相机及视频分析技术的日趋成熟，使得以视频分析为技术手段完成对刚性物体振动的检测成为可能。

发明内容

为克服上述问题以及其它尚待解决的技术问题，做出了本发明。

本发明的目的在于，提供一种基于视频分析技术在隧道全断面检测中有效地检测列车的振动的方法和装置，其能够精确可靠地校正传感器的测量数据，完成隧道的全断面检测。

根据本公开的一个方面，提供了一种基于视频分析的轨道车辆在隧道内的振动检测系统，包括：

至少一个视觉传感器，所述视觉传感器被安装在列车的外周的至少一个表面上以用于在列车经过隧道时采集隧道内的图像数据，每一个视觉传感器包括沿着列车运行方向布置的第一摄像机和第二摄像机；

数据处理单元，用于处理视觉传感器所采集到的图像数据，并确定当前时刻列车的振动数据，

其中，所述第一摄像机与所述第二摄像机之间的距离等于列车工作速度与摄像机帧间时间的乘积，由此，位于列车后方的所述第一摄像机在当前时刻所采集的图像与位于列车前方的所述第二摄像机在前一帧时刻所采集的图像具有重合区域，并且

其中，所述数据处理单元对所述重合区域进行特征提取和匹配，从而能够确定当前时刻的图像与前一帧时刻的图像之间的坐标差，由此获得列车当前的振动参数。

优选地，第一摄像机和第二摄像机被刚性地连接。

优选地，摄像机的参数被提前标定，或者进行自标定。其中自标定的方法指在图像点的三维坐标未知的情况下，通过不同角度拍摄的场景中图像对应点的关系来进行标定的方法。

优选地，振动检测系统进一步包括控制模块，用于使所述视觉传感器同时地或选择性地对图像进行采集。

优选地，视觉传感器进一步包括温度补偿装置，用于对所述摄像机的参数进行温度补偿。

优选地，视觉传感器进一步包括布置在第一摄像机和第二摄像机之间的光源。