[發明專利]一種大視場異物檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202110924848.3
• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113670269A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 屈玉福;張愷
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G01C11/02;G06T3/00;G06T3/40;G06T7/194
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種大視場異物檢測裝置及方法，通過利用安裝于相機前的中空內部拋光反射鏡，完成對裝置前后場景的同時捕捉，從而實現對相機視場范圍的擴展。本發明利用反射鏡通過單個相機的單次拍攝完成了對視場的擴展，裝置結構簡單，成本低，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種大視場異物檢測裝置及方法，適用于地鐵隧道等各種需要大范圍檢測的領域，屬于軌道交通安全技術領域。

背景技術

視場是光學成像系統的重要參數之一，它與分辨率一起決定了光學成像系統所能獲得的信息量。受光學成像系統原理的限制，光學成像系統很難達到180°以上的成像范圍，而在視頻監控、軍事軍工和生物醫學等領域，常規成像系統的視場大小往往不能滿足應用需求，故需要追求更大視場范圍的成像系統。

大視場范圍成像方法主要可分為兩類——掃描拼接成像法和直接拍攝成像法。掃描拼接成像法可分為單鏡頭掃描拼接和多鏡頭同時拍攝拼接，其中前者需要多次采集圖像，存在時延，速度慢，且由于掃描過程抖動的存在，成像質量差；后者系統成本高、體積大，在應用上存在局限性。直接拍攝法采用同一套光學成像鏡頭和探測器，對場景一次成像，速度快，效率高，是目前的研究熱點，具有廣泛的應用前景。

而在地鐵隧道異物檢測領域，為避免檢測裝置安裝在隧道頂部時，裝置意外脫落造成隧道異物入侵事故，往往將檢測裝置安裝于隧道側壁，而安裝于側壁的裝置往往只能拍攝到隧道一側的異物情況，對安裝側的異物情況不能實現很好地拍攝與監控。為了滿足節約成本以及減少風險的需要，需要研究有更大視場范圍的直接拍攝法光學成像系統用于地鐵異物檢測。

發明內容

針對上述需求，本發明公開了一種大視場異物檢測裝置及方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

設計一種大視場異物檢測裝置，包括中央處理器、數據存儲模塊、通訊模塊、驅動模塊、電源模塊、成像模塊，所述中央處理器分別與數據存儲模塊、通訊模塊、驅動模塊、電源模塊、成像模塊相連。

進一步地，所述的大視場異物檢測裝置，在運行中由驅動模塊控制在指定位點停留，由成像模塊拍攝圖像，并將拍攝到的圖像與存儲在數據存儲模塊中預先拍攝的無異物圖像，經過中央處理器進行比對分析來判斷有無異物，再將判斷結果輸送至通訊模塊中，由通訊模塊傳輸至控制中心。

進一步地，所述的大視場異物檢測裝置運行于安裝在側壁的專用軌道上，由驅動模塊控制其在軌道上行進和停留。

進一步地，所述通訊模塊與中央處理器相連，接收中央處理器的處理結果信息，并將該信息發送至控制中心，由控制中心決定進一步處理措施。

進一步地，所述成像模塊，包括以下部件：

光源，其用于生成光對場景進行照明；

反射鏡，其為中心旋轉對稱結構，中空且內部拋光為鏡面，用于反射光線；

相機，用于接收光線并成像。

進一步地，所述反射鏡由一個中心旋轉對稱的圓臺構成，圓臺上下底面均開口，來自裝置正前方側壁的光線直接穿過反射鏡中空部分被相機光敏面接收，來自與裝置同側的側壁的光線經過反射鏡反射后再被相機光敏面接收。

進一步地，所述反射鏡下底面靠近相機，并與相機光敏面平行，圓臺內部挖空，并將內壁拋光，用作反射鏡。

進一步地，所述反射鏡的軸和相機的光軸是一致的。

進一步地，所述反射鏡除了能使用圓臺形結構，還能使用棱臺形結構，棱臺上下底面均開口，下底面靠近并平行于相機，內側拋光。

進一步地，所述反射鏡除了能使用圓臺形和棱臺形結構，還能使用多塊平面鏡拼接形結構，能根據需要選擇任意多塊平面鏡圍繞光軸放置，單塊平面鏡的角度可調節以滿足需要。