一种钢轨和铁路的环境视频数据采集装置的制作方法

1.本实用新型涉及铁路的环境视频采集技术领域，尤其涉及一种钢轨和铁路的环境视频数据采集装置。


背景技术：

2.钢轨是铁路轨道的主要组成部件，它的功用在于引导机车车辆的车轮前进，承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上，钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面，
3.钢轨好坏和铁路周围环境对列车的安全运行有着至关重要的影响，由于钢轨会直接承受车轮的压力，钢轨表面会出现疤痕、裂缝等病害，从而会导致钢轨断裂、列车脱轨等事故，影响着列车的安全运行，另外钢轨周围设施是车辆正常行驶的重要保障。
4.目前巡检仍需依靠大量有经验的工人进行巡检，另外高铁巡检还需晚间作业，步行巡检对于人身安全有一定危险性，夜间巡检时也极其容易产生漏检。
5.因此，有必要提供一种钢轨和铁路的环境视频数据采集装置解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种钢轨和铁路的环境视频数据采集装置，解决了步行巡检对于人身安全有一定危险性的问题。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供的钢轨和铁路的环境视频数据采集装置，包括：巡检车本体，所述巡检车本体上固定安装有固定支架，所述固定支架的一端固定安装有遮光罩，所述遮光罩的内部固定安装有摄像头，并且遮光罩的上固定安装有补光灯。
8.优选的，所述固定支架为l形，并且固定支架固定安装在所述巡检车本体的一端。
9.优选的，所述遮光罩的底部为开口，并且遮光罩位于所述固定支架一端的下方。
10.优选的，所述摄像头共设置有多个，多个所述摄像头分布与所述遮光罩的两侧和上方。
11.优选的，所述补光灯位于所述遮光罩的内部。
12.优选的，所述遮光罩上固定安装有固定组件，所述固定组件包括安装壳，所述安装壳上开设有插接孔，并且安装壳的内部滑动连接有定位块，所述定位块的一端固定连接有传动杆，所述安装壳上开设有滑动槽，所述传动杆上固定安装有复位弹簧，所述固定支架上开设有定位槽。
13.优选的，所述安装壳固定安装在所述遮光罩上，所述插接孔位于所述安装壳的上方，所述固定支架与所述插接孔滑动连接，所述传动杆位于所述滑动槽的内部，并且传动杆与所述滑动槽滑动连接。
14.优选的，所述传动杆共设置有两个，两个所述传动杆对称分布在所述安装壳的两侧，并且两个传动杆上的结构相同，所述复位弹簧位于两个所述传动杆之间，所述定位块的一端与所述定位槽相适配。
15.与相关技术相比较，本实用新型提供的钢轨和铁路的环境视频数据采集装置具有如下有益效果：
16.本实用新型提供一种钢轨和铁路的环境视频数据采集装置，通过在巡检车本体上安装摄像头，使得巡检车本体带动摄像头移动时，摄像头可以采集钢轨周围环境图像，同时通过遮光罩以及遮光罩内部的补光灯，为图像采集构造稳定可靠的环境，并可实现夜间图像的采集，且不受光照、天气变化等影响。
附图说明
17.图1为本实用新型提供的钢轨和铁路的环境视频数据采集装置的第一实施例的结构示意图；
18.图2为图1所示的遮光罩的立体图；
19.图3为本实用新型提供的钢轨和铁路的环境视频数据采集装置的第二实施例的结构示意图；
20.图4为图3所示的安装壳的立体图。
21.图中标号：1、巡检车本体，2、固定支架，3、遮光罩，4、摄像头，5、补光灯，6、固定组件，61、安装壳，62、插接孔，63、定位块，64、传动杆，65、滑动槽，66、复位弹簧，67、定位槽。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
23.第一实施例
24.请结合参阅图1、图2，其中，图1为本实用新型提供的钢轨和铁路的环境视频数据采集装置的第一实施例的结构示意图；图2为图1所示的遮光罩的立体图。一种钢轨和铁路的环境视频数据采集装置包括：巡检车本体1，所述巡检车本体1上固定安装有固定支架2，所述固定支架2的一端固定安装有遮光罩3，所述遮光罩3的内部固定安装有摄像头4，并且遮光罩3的上固定安装有补光灯5。
25.巡检车本体1上安装有gps定位器，利用gps定位器实时获取摄像机的位置信息，并利用mems惯性导航辅助定位，利用gps、mems、相关标志物和特征配准算法，对采集到的视频与先前采集的视频进行配准和对齐，并实现图像采集位置的精确定位。
26.由于gps获取的定位信息精度在10m左右，因此仅利用gps实现粗定位，利用mems获取巡检车的姿态和位置变化，进行辅助定位，枕木、接触网杆等标志物，会按照一定规律排列，可以检测图像中枕木和接触网杆的个数以及间隔距离进行辅助定位。
27.在根据gps、mems和标志物联合定位后，得到在一定范围内的图像，进行配准和对齐，
①
在图像中提取surf、orb等关键点特征，以及边缘、区域轮廓线等显著特征，
②
对图像进行一定分块，然后利用欧式距离、ransac等相似度度量算法进行匹配，
③
根据匹配成功控制点，建立两张图像间的映射关系，实现图像的配准和对齐，并且获得每帧图像采集的精确位置。
28.铁路周边环境有着大量的铁路设施，主要有接触网、防护栏杆、声屏障等，是铁路的重要组成部分，监测铁路周围环境是否发生变化，对匹配前后的两张图像判断差异性，当图像差异较大或者出现无法配准时，则判断为环境异常。
29.钢轨病害检测，钢轨存在的病害多样；
30.①
光带异常：对图像进行二值化检测出光带，利用形态学滤波进行去噪，然后进行霍夫变换检测直线，根据两条直线的位置关系检测光带的变化，从而确定是否异常。
31.②
扣件缺损：对预先采集的扣件图像提取边缘、纹理等特征，然后利用svm、k近邻、贝叶斯等分类算法实现扣件检测，并根据扣件的相对位置进行辅助检测，然后根据检测的扣件图像，与完好扣件图像进行匹配（显著特征），判断是否存在缺损。
32.③
钢轨擦伤裂纹：钢轨的颜色和纹理处于均匀状态，当出现明显不同时，说明钢轨出现异常，首先提取钢轨的颜色特征和纹理特征，然后与正常钢轨特征进行匹配，当出现不同时可以判断钢轨表面会出现异常。
33.④
轨距异常：对采集图像摄像机进行标定，获取摄像机和世界坐标系的位置关系，在图像中检测出两条钢轨的间距，以及钢轨的曲率，从而检测出轨距异常或曲率变化。
34.由外接电源为摄像头4和补光灯5提供电源，并且外接电源与摄像头4和补光灯5之间设置有控制开关。
35.所述固定支架2为l形，并且固定支架2固定安装在所述巡检车本体1的一端。
36.固定支架2是对遮光罩3进行支撑固定。
37.所述遮光罩3的底部为开口，并且遮光罩3位于所述固定支架2一端的下方。
38.遮光罩3底部的开口用于摄像头可以对钢轨进行视频数据的采集。
39.所述摄像头4共设置有多个，多个所述摄像头4分布与所述遮光罩3的两侧和上方。
40.每条钢轨需要三个摄像头4，分别安装在钢轨的两侧和上部。
41.所述补光灯5位于所述遮光罩3的内部。
42.本实用新型提供的钢轨和铁路的环境视频数据采集装置的工作原理如下：
43.通过巡检车本体1移动带动固定支架2移动，固定支架2移动会带动遮光罩3和摄像头4移动，从而由控制开关控制摄像头4运行，使得摄像头4对钢轨周围的铁路环境进行采集。
44.与相关技术相比较，本实用新型提供的钢轨和铁路的环境视频数据采集装置具有如下有益效果：
45.通过在巡检车本体1上安装摄像头4，使得巡检车本体1带动摄像头4移动时，摄像头4可以采集钢轨周围环境图像，同时通过遮光罩3以及遮光罩3内部的补光灯5，为图像采集构造稳定可靠的环境，并可实现夜间图像的采集，且不受光照、天气变化等影响。
46.第二实施例
47.请参阅图3、图4，基于本技术的第一实施例提供的一种钢轨和铁路的环境视频数据采集装置，本技术的第二实施例提出另一种钢轨和铁路的环境视频数据采集装置。第二实施例仅仅是第一实施例优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。
48.具体的，本技术的第二实施例提供的钢轨和铁路的环境视频数据采集装置的不同之处在于，钢轨和铁路的环境视频数据采集装置，所述遮光罩3上固定安装有固定组件6，所述固定组件6包括安装壳61，所述安装壳61上开设有插接孔62，并且安装壳61的内部滑动连接有定位块63，所述定位块63的一端固定连接有传动杆64，所述安装壳61上开设有滑动槽65，所述传动杆64上固定安装有复位弹簧66，所述固定支架2上开设有定位槽67。
49.所述安装壳61固定安装在所述遮光罩3上，所述插接孔62位于所述安装壳61的上方，所述固定支架2与所述插接孔62滑动连接，所述传动杆64位于所述滑动槽65的内部，并且传动杆64与所述滑动槽65滑动连接。
50.滑动槽65用于使得传动杆64在安装壳61的内部滑动，从而可以带动定位块63移动。
51.所述传动杆64共设置有两个，两个所述传动杆64对称分布在所述安装壳61的两侧，并且两个传动杆64上的结构相同，所述复位弹簧66位于两个所述传动杆64之间，所述定位块63的一端与所述定位槽67相适配。
52.定位块63与定位槽67卡接是对安装壳61和固定支架2固定连接，使得固定支架2在安装壳61的内部不能上下移动，复位弹簧66在两个传动杆64相互靠近时会受力收缩，当不再对两个传动杆64进行推动时，由复位弹簧66推动传动杆64复位。
53.工作原理：
54.当需要对遮光罩3进行拆卸时，推动两个传动杆64，两个传动杆64移动会使得两个传动杆64相互靠近，两个传动杆64相互靠近会带动两个定位块63相互靠近，两个定位块63相互靠近会使得定位块63与定位槽67不再卡接，然后向下拉动遮光罩3，使得固定支架2由插接孔62的内部拔出，即可完成对遮光罩3的拆卸。
55.有益效果：
56.通过推动两个传动杆64，使得两个传动杆64带动两个定位块63相互靠近，从而使得定位块63与定位槽67不再卡接，使得向下拉动遮光罩3便可以对遮光罩3进行拆下，从而在遮光罩3损坏或者摄像头4损坏时，方便对遮光罩3进行更换以及方便对摄像头4进行检修。
57.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。