[实用新型]一种轨道可视化巡检双光谱二维与三维融合成像装置

权利要求书

1.一种轨道可视化巡检双光谱二维与三维融合成像装置，由2个线结构光发生器、1台线阵摄像机、1台双光谱3D成像模块组成；

所述线结构光发生器用于产生锥形片光，其中，第1线结构光产生的片光P1厚度不小于2mm，片光P1平面与线阵摄像机成像平面共面，为线阵摄像机提供照明；第2线结构光产生的片光P2厚度不超过1mm，片光P2平面与片光P1平面平行，片光P2为双光谱3D成像模块提供照明；

所述片光P1的波长为c1，c1的取值范围为：200-1000nm；

所述片光P2的波长为c2，c2的取值范围为：200-400nm；

所述片光P1、P2垂直于轨道平面照射，投射平面与轨道纵向垂直；

所述线阵摄像机为单色线阵摄像机，在线阵摄像机前端加装波长为c1的窄带滤光片；

所述线阵摄像机的成像平面垂直于轨道平面、且与轨道纵向垂直，线阵摄像机具有外部触发接口，接受里程编码脉冲信号，沿轨道纵向对轨道表面进行线阵扫描成像，获取轨道表面二维图像；

所述双光谱3D成像模块由1个同轴分光器和2台3D摄像机组成；

所述同轴分光器为分光棱镜，透射波长为c2的光线，反射波长范围为c3～c4的光线，用于将入射光线分离为不同颜色光线，c3、c4取值范围为400-1000nm；

所述2台3D摄像机中，第1台3D摄像机位于分光棱镜的透射光路上，第2台3D摄像机位于分光棱镜的反射光路上，2台3D摄像机的成像光轴相互垂直；第1台3D摄像机前端加装波长为c2的窄带滤光片，对片光P2投射在轨道表面的光条成像；第2台3D摄像机前端加装波长为c3～c4的带通滤光片，对片光P2投射到轨道表面后的辐射光进行成像；

所述第1台3D摄像机的成像光轴与片光P2在钢轨纵向平面内角度为a，a的取值范围为20-80度；

所述3D摄像机为基于FPGA或DSP或ARM的嵌入式处理系统，具有线结构光3D测量功能，计算并输出拍摄光条处轨道表面三维数据；

所述3D摄像机具有外部触发接口，接受里程编码脉冲信号，沿轨道纵向对轨道表面进行三维扫描成像，获取轨道表面三维形貌数据。

2.根据权利要求1所述的一种轨道可视化巡检双光谱二维与三维融合成像装置，其特征在于，当片光P1和片光P2的波长相等时，即c1＝c2，片光P1的照射区域不能出现在双光谱3D成像模块的成像视场中。

3.根据权利要求1所述的一种轨道可视化巡检双光谱二维与三维融合成像装置，其特征在于，所述片光P1、片光P2和线阵摄像机沿轨道横向方向共线设置，片光P1、片光P2的照射平面与线阵摄像机的成像平面共面，片光P1、片光P2的波长不相等:c1≠c2。

4.根据权利要求1所述的一种轨道可视化巡检双光谱二维与三维融合成像装置，其特征在于，在双光谱3D成像模块的前端增加一块反射镜，对双光谱3D成像光路进行折叠，以缩短双光谱3D成像模块到片光P2的距离，进而缩短整个装置在轨道纵向上长度，具体结构是：在原3D成像光路上安置一块反射镜，在反射镜的反射光路上安置双光谱3D成像模块；所述反射镜反射光谱范围为：200-1000nm。

5.根据权利要求4所述的一种轨道可视化巡检双光谱二维与三维融合成像装置，其特征在于，片光P1、P2可以通过合色镜进行合束，得到双波长片光P12，双波长片光P12平面垂直于轨道表面和钢轨纵向；所述合色镜透射波长为c1光线，反射波长为c2的光线；在第1线结构光发生器的光路上设置合色镜，片光P1与合色镜镜面成45度角入射；第2线结构光发生器水平放置，片光P2与片光P1投射方向垂直、与合色镜镜面成45度角入射；合色镜透射片光P1、反射片光P2，在片光P1平面内产生双波长合色片光P12。