[實用新型]鐵軌爬行觀測裝置

有效

• 申請號: 202020406683.1
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN211943334U
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 劉冬彬;劉泓霄;劉勝勇;胡春海;劉斌;李佩航;張文學
• 申請（專利權）人: 唐山昆鐵科技有限公司
• 主分類號: B61K9/08
• 分類號: B61K9/08;G08C17/02;H02J7/35
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 高志海

1.一種鐵軌爬行觀測裝置，包括鐵軌，置于鐵軌外側的圖像采集模塊，微型計算機，電源模塊，其特征在于：鐵軌的軌腰設有標靶，圖像采集模塊的鏡頭與標靶相對應，微型計算機分別與圖像采集模塊和無線通訊模塊線路連接，無線通訊模塊與上位機通過網絡連接，上位機內設有圖像超分辨率重建模塊、標靶初定位模塊、標靶精確定位模塊和鐵軌爬行位移檢測模塊；

圖像超分辨率重建模塊用于建立包含標靶在內的高質量圖像；

標靶初定位模塊用于快速定位標靶在圖像中的位置，用目標框確定標靶的位置，將目標圖像與原始圖像進行模板匹配；

標靶精確定位模塊在標靶初定位模塊的基礎上精確定位標靶在圖像中的位置，并確定標靶的質心和質心坐標；

鐵軌爬行位移檢測模塊用于確標靶的實際位移即鐵軌的爬行位移。

2.根據權利要求1所述的鐵軌爬行觀測裝置，其特征在于：圖像超分辨率重建模塊采用基于自轉換樣本的單圖像超分辨率重建算法。

3.根據權利要求1所述的鐵軌爬行觀測裝置，其特征在于：標靶初定位模塊采用基于單向最近鄰匹配的DDIS方法。

4.根據權利要求1所述的鐵軌爬行觀測裝置，其特征在于：標靶精確定位模塊用基于圓擬合的方法，將使用DDIS算法定位得到標靶的目標框區域擴大1/5，對擴大后的目標框區域使用Canny算子進行像素級邊緣檢測，將在目標框內檢測到的標靶邊緣像素通過最小二乘法進行圓擬合得到標靶質心位置，得到的標靶質心坐標和標靶的半徑。

5.根據權利要求1所述的鐵軌爬行觀測裝置，其特征在于：鐵軌爬行位移檢測模塊比較初始時刻和當前時間采集的圖像中標靶的質心位置得到標靶和鐵軌所發生的圖上位移大小和方向，利用針孔成像模型計算得到鐵軌在世界坐標系下發生的實際物理位移；

由于焦距和物距的大小不變，標靶的直徑L與標靶映射在圖像中的直徑L'的比值等于世界坐標系下標靶的質心爬行位移ΔL_x與圖像像素坐標系下的質心爬行位移ΔL'_x＝(u_n-u₀)的比值，計算公式為：

由于圖像采集設備的鏡頭與標靶平面平行，垂向位移計算與爬行位移計算相似，其計算公式為：

。

6.根據權利要求1所述的鐵軌爬行觀測裝置，其特征在于：微型計算機控制圖像采集模塊按照指定的時間采集圖像并保存圖像。

7.根據權利要求1所述的鐵軌爬行觀測裝置，其特征在于：無線通訊模塊將微保存在型計算機的圖像無線通訊到云服務器中，上位機顯示并處理從云服務器中下載到本地的圖像。

8.根據權利要求1或7所述的鐵軌爬行觀測裝置，其特征在于：微型計算機是樹莓派。

9.根據權利要求1所述的鐵軌爬行觀測裝置，其特征在于：無線通訊模塊是華為4G全網通無線通訊模塊。

10.根據權利要求1所述的鐵軌爬行觀測裝置，其特征在于:電源模塊包括太陽能電池板和太陽能蓄電池。