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1、(10)申请公布号 CN 102507587 A (43)申请公布日 2012.06.20 CN 102507587 A *CN102507587A* (21)申请号 201110279608.9 (22)申请日 2011.09.20 G01N 21/88(2006.01) G01B 11/00(2006.01) (71)申请人 株洲南车时代电气股份有限公司 地址 412007 湖南省株洲市天元区黄河南路 株洲时代电子技术有限公司 申请人 株洲时代电子技术有限公司 (72)发明人 马世宏 龚军 付家伟 伍启天 王文昆 (74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人。
2、 吴贵明 (54) 发明名称 巡视检测系统及方法 (57) 摘要 本发明提供了一种巡视检测系统及方法， 其 中， 巡视检测系统包括有安装架、 上位机、 多个相 机及多个光源， 相机及光源安装于安装架 ； 安装 架位于一目标物的上方且能相对目标物运动， 光 源照射目标物， 相机摄取目标物的图像， 从而得到 目标图像， 相机将目标图像发送给上位机， 上位机 对目标图像进行分析处理。 通过本发明， 能够达到 轨道巡视检测效率高、 轨道缺陷定位准确且缺陷 尺寸检测准确度高的效果。 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 6 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发。
3、明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 6 页 附图 3 页 1/3 页 2 1. 一种巡视检测系统， 其特征在于， 所述巡视检测系统包括有安装架 (8)、 上位机 (7)、 多个相机 (3) 及多个光源 (1)， 所述相机 (3) 及所述光源 (1) 安装于所述安装架 (8) ； 所述安装架(8)位于一目标物(9)的上方且能相对所述目标物(9)运动， 所述光源(1) 照射所述目标物(9)， 所述相机(3)摄取所述目标物(9)的图像， 从而得到目标图像， 所述相 机(3)将所述目标图像发送给所述上位机(7)， 所述上位机(7)对所述目标图像进行分析处 理。 2. 根据权利要求 1 所述的巡视检。
4、测系统， 其特征在于， 所述巡视检测系统还包括光源 调节装置， 所述光源调节装置调节所述光源 (1) 的亮度。 3. 根据权利要求 2 所述的巡视检测系统， 其特征在于， 所述光源调节装置包括电源驱 动模块 (4) 及与所述上位机 (7) 连接的调节器 (2) ； 所述调节器 (2) 包括一控制板 (21)， 所述控制板 (21) 包括依次连接的 A/D 转换模块 (211)、 判断模块(213)、 计数模块(215)、 光电耦合模块(217)及D/A转换模块(219)， 其中， 所述 A/D 转换模块 (211) 与所述上位机 (7) 相连接 ； 所述判断模块 (213) 设置有多个区域的数。
5、值范围， 所述计数模块 (215) 包括多个计数 器， 每个所述计数器分别与所述判断模块 (213) 连接， 且每一所述数值范围对应每一所述 计数器， 所述光电耦合模块 (217) 包括分别与每一所述计数器连接的多个光电耦合器， 每 一所述光电耦合器均连接所述 D/A 转换模块 (219) ； 电源驱动模块 (4) 连接于所述 D/A 转换模块 (219)， 所述电源驱动模块 (4) 根据所述 D/A 转换模块 (219) 的信号来控制光源 (1) 的亮度调节。 4.根据权利要求3所述的巡视检测系统， 其特征在于， 所述计数模块(215)的每一计数 器的初始值为零， 每一所述计数器设置有设定值。
6、。 5. 根据权利要求 1 至 3 中任意一项所述的巡视检测系统， 其特征在于， 所述巡视检测 系统还包括分别连接每一所述相机(3)的多个图像采集卡(5)， 每一所述相机(3)所得到的 所述目标图像存储于与每一所述相机(3)连接的所述图像采集卡(5)， 所述图像采集卡(5) 将所述目标图像发送至所述上位机 (7)。 6. 根据权利要求 5 所述的巡视检测系统， 其特征在于， 所述巡视检测系统还包括外部 触发模块 (6)， 所述外部触发模块 (6) 包括顺次连接的测速传感器 (61)、 光电编码器 (63) 及同步触发电路板 (65)， 所述同步触发电路板 (65) 连接每一所述相机 (3)， 。
7、其中， 所述测速传感器(61)采集所述安装架(8)的运行速度， 并将采集到的所述运行速度发 送给所述光电编码器 (63)， 所述光电编码器 (63) 根据所述运行速度产生 TTL 方波， 并将所 述 TTL 方波发送给所述同步触发电路板 (65)， 所述同步触发电路板 (65) 将其接收到的 TTL 方波转换为 LVDS 或 RS232 信号作为所述相机 (3) 的触发信号， 进而调节所述相机 (3) 以与 所述触发信号相对应的线扫描速率采集所述目标物 (9) 的图像， 从而得到所述目标图像。 7.一种巡视检测方法， 其特征在于， 提供权利要求1至6中任意一项所述的巡视检测系 统， 所述巡视检。
8、测方法包括如下步骤 ： 第一步， 使所述巡视检测系统与目标物 (9) 产生相对运动， 使所述巡视检测系统的光 源 (1) 照射所述目标物 (9)， 用所述巡视检测系统的相机 (3) 摄取所述目标物 (9) 的图像， 从而得到目标图像 ； 第二步， 所述相机 (3) 将所述目标图像发送给所述巡视检测系统的上位机 (7)， 所述上 权 利 要 求 书 CN 102507587 A 2 2/3 页 3 位机 (7) 的图像处理系统对所述目标图像进行分析处理， 并输出分析结果。 8. 根据权利要求 7 所述的巡视检测方法， 其特征在于， 在进行所述第一步时， 所述巡视 检测系统同时进行如下步骤 ： 所。
9、述巡视检测系统的光源调节装置对所述巡视检测系统的光源 (1) 的亮度进行调节。 9. 根据权利要求 8 所述的巡视检测方法， 其特征在于， 所述光源调节装置对所述光源 (1) 的亮度进行调节包括如下步骤 ： 步骤 S01， 所述上位机 (7) 将接收的目标图像进行处理， 从而得到模拟图像强度信 号， 并将所述模拟图像强度信号发送给所述光源调节装置的调节器 (2) 的 A/D 转换模块 (211) ； 步骤 S02， 所述 A/D 转换模块 (211) 将所述模拟图像强度信号转换成数字图像强度信 号， 进而得到 A/D 值， 所述 A/D 转换模块 (211) 将所述 A/D 值发送给所述判断模。
10、块 (213) ； 步骤S03， 所述判断模块(213)判断所述A/D值是否在所述判断模块(213)的多个区域 的数值范围的任意一个区域的数值范围内， 如果是， 则进行步骤 S04， 如果否， 则不作任何处 理， 继续进行所述步骤 S01 ； 步骤S04， 所述光源调节装置的光电耦合模块(217)中与所述A/D值所在的区域的数值 范围对应的计数器的初始值自动加 1， 从而得到结果值 ； 步骤 S05， 所述判断模块 (213) 的所述对应的所述计数器判断所述结果值是否等于所 述对应的所述计数器的设定值， 如果否， 则返回到步骤 S01， 如果是， 则进行步骤 S06 ； 步骤 S06， 与所述。
11、对应的计数器连接的光电耦合器导通， 同时所述对应的计数器自动 清零， 所述光电耦合器生成数字电平信号， 并将所述数字电平信号发送给 D/A 转换模块 (219) ； 步骤S07， 所述D/A转换模块(219)将接收到的所述数字电平信号转换成模拟电压信号 并将所述模拟电压信号直接发送给所述光源调节装置的电源驱动模块 (4) ； 步骤S08， 所述电源驱动模块(4)根据所述模拟电压信号控制所述光源(1)的发光亮度 变化。 10. 根据权利要求 7 所述的巡视检测方法， 其特征在于， 在进行所述第一步时， 所述巡 视检测系统同时进行如下步骤 ： 所述巡视检测系统的外部触发模块(6)发送触发信号给所述。
12、相机(3)， 所述相机(3)以 与所述触发信号相对应的线扫描速率采集所述目标图像。 11. 根据权利要求 7 所述的巡视检测方法， 其特征在于， 在进行所述第一步时， 所述巡 视检测系统分别同时进行如下步骤 ： 所述巡视检测系统的光源调节装置对所述光源 (1) 的亮度进行调节 ； 所述巡视检测系统的外部触发模块(6)发送触发信号给所述相机(3)， 所述相机(3)以 与所述触发信号相对应的线扫描速率采集所述目标图像。 12. 根据权利要求 11 所述的巡视检测方法， 其特征在于， 所述巡视检测系统的外部触 发模块 (6) 发送所述触发信号给所述相机 (3) 之前还进行如下步骤 ： 所述外部触发模。
13、块 (6) 的测速传感器 (61) 采集所述巡视检测系统的安装架 (8) 的运 行速度， 并将所述运行速度发送给所述外部触发模块 (6) 的光电编码器 (63) ； 所述光电编码器 (63) 根据所述运行速度产生 TTL 方波， 并将所述 TTL 方波发送给所述 权 利 要 求 书 CN 102507587 A 3 3/3 页 4 外部触发模块 (6) 的同步触发电路板 (65) ； 所述同步触发电路板 (65) 将所述 TTL 方波转换为 LVDS 或 RS232 信号作为所述相机 (3) 的所述触发信号， 并将所述 LVDS 或 RS232 信号发送给所述相机 (3)。 13. 根据权利要。
14、求 7 所述的巡视检测方法， 其特征在于， 在所述第二步中， 所述上位机 (7) 的所述图像处理系统对所述目标图像进行分析处理包括如下步骤 ： 第一步， 图像预处理 ： 所述图像处理系统对目标图像进行平滑及去噪声处理， 从而得到 无噪声的目标图像 ； 第二步， 区域识别 ： 所述图像处理系统对所述无噪声的目标图像的各种区域进行识别， 将所述无噪声的目标图像分为钢轨区域、 轨枕区域及非钢轨区域， 并将每一区域作为后续 缺陷检测的输入图像 ； 第三步， 缺陷检测 ： 所述图像处理系统对所述输入图像进行检测、 分析， 从而判断、 得到 缺陷所在的具体区域及所述缺陷的种类 ； 第四步， 缺陷定位 ： 。
15、根据所述外部触发模块 (6) 的测速传感器 (61) 得到所述巡视检 测系统运行的实时速度， 得到所述巡视检测系统的运行距离， 所述运行距离的信息与所采 集的所述目标图像的序号是一一对应的， 根据所述运行距离与检测出的所述缺陷的对应关 系， 记录所述缺陷在运动过程中出现在所述目标物 (9) 上的准确位置 ； 第五步， 缺陷描述和分类 ： 从所述钢轨区域、 所述轨枕区域及所述非钢轨区域检测出的 所述缺陷对应不同的几何特征， 利用所述不同的几何特征对所述缺陷进行描述及分类 ； 第六步， 报表输出 ： 将已进行描述及分类的所述缺陷作为所述分析结果输出。 权 利 要 求 书 CN 102507587 。
16、A 4 1/6 页 5 巡视检测系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及铁路领域， 特别地， 涉及一种巡视检测系统。此外， 本发明还涉及一种 提供上述的巡视检测系统进行巡视检测的方法。 背景技术 0002 轨道表面擦伤、 轨枕裂缝、 铁轨紧固件缺失和损坏对铁路安全运营带来极大的隐 患。目前国内轨道巡视检测主要是目视法和机械式接触测量法。 0003 其中， 目视法依赖于大量有经验的巡道工对轨道进行目视检查。 但是， 此种方法效 率低， 并且不能测量出轨道缺陷尺寸的准确数值。 机械式接触测量法也存在测量效率低、 轨 道表面擦伤缺陷尺寸准确度不高的问题。 发明内容 0004 本发明目的在于提供一种。
17、巡视检测系统及方法， 以解决轨道巡视检测效率低、 轨 道缺陷尺寸准确度不高的技术问题。 0005 为实现上述目的， 根据本发明的一个方面， 提供了一种巡视检测系统， 巡视检测系 统包括有安装架、 上位机、 多个相机及多个光源， 相机及光源安装于安装架 ； 安装架位于一 目标物的上方且能相对目标物运动， 光源照射目标物， 相机摄取目标物的图像， 从而得到目 标图像， 相机将目标图像发送给上位机， 上位机对目标图像进行分析处理。 0006 进一步地， 巡视检测系统还包括光源调节装置， 光源调节装置调节光源的亮度。 0007 进一步地， 光源调节装置包括电源驱动模块及与上位机连接的调节器 ； 调节器。
18、包 括一控制板， 控制板包括依次连接的 A/D 转换模块、 判断模块、 计数模块、 光电耦合模块及 D/A 转换模块， 其中， A/D 转换模块与上位机相连接 ； 判断模块设置有多个区域的数值范围， 计数模块包括多个计数器， 每个计数器分别与判断模块连接， 且每一数值范围对应每一计 数器， 光电耦合模块包括分别与每一计数器连接的多个光电耦合器， 每一光电耦合器均连 接D/A转换模块 ； 电源驱动模块连接于D/A转换模块， 电源驱动模块根据D/A转换模块的信 号来控制光源的亮度调节。 0008 进一步地， 计数模块的每一计数器的初始值为零， 每一计数器设置有设定值。 0009 进一步地， 巡视检。
19、测系统还包括分别连接每一相机的多个图像采集卡， 每一相机 所得到的目标图像存储于与每一相机连接的图像采集卡， 图像采集卡将目标图像发送至上 位机。 0010 进一步地， 巡视检测系统还包括外部触发模块， 外部触发模块包括顺次连接的测 速传感器、 光电编码器及同步触发电路板， 同步触发电路板连接每一相机， 其中， 测速传感 器采集安装架的运行速度， 并将采集到的运行速度发送给光电编码器， 光电编码器根据运 行速度产生TTL方波， 并将TTL方波发送给同步触发电路板， 同步触发电路板将其接收到的 TTL方波转换为LVDS或RS信号作为相机的触发信号， 进而调节相机以与触发信号相对应的 线扫描速率采。
20、集目标物的图像， 从而得到目标图像。 说 明 书 CN 102507587 A 5 2/6 页 6 0011 根据本发明的另一方面， 还提供了一种巡视检测方法， 该巡检测方法提供了上述 的巡视检测系统， 巡视检测方法包括如下步骤 ： 第一步， 使巡视检测系统与目标物产生相对 运动， 使巡视检测系统的光源照射目标物， 用巡视检测系统的相机摄取目标物的图像， 从而 得到目标图像 ； 第二步， 相机将目标图像发送给巡视检测系统的上位机， 上位机的图像处理 系统对目标图像进行分析处理， 并输出分析结果。 0012 进一步地， 在进行第一步时， 巡视检测系统同时进行如下步骤 ： 巡视检测系统的光 源调节。
21、装置对巡视检测系统的光源的亮度进行调节。 0013 进一步地， 光源调节装置对光源的亮度进行调节包括如下步骤 ： 步骤 S01， 上位机 将接收的目标图像进行处理， 从而得到模拟图像强度信号， 并将模拟图像强度信号发送给 光源调节装置的调节器的 A/D 转换模块 ； 步骤 S02， A/D 转换模块将模拟图像强度信号转换 成数字图像强度信号， 进而得到 A/D 值， A/D 转换模块将 A/D 值发送给判断模块 ； 步骤 S03， 判断模块判断 A/D 值是否在判断模块的多个区域的数值范围的任一一个区域数值范围内， 如果是， 则进行步骤 S04， 如果否， 则不作任何处理， 继续进行步骤 S0。
22、1 ； 步骤 S04， 光源调节 装置的光电耦合模块中与 A/D 值所在的区域的数值范围对应的计数器的初始值自动加， 从 而得到结果值 ； 步骤 S05， 判断模块的对应的计数器判断结果值是否等于对应的计数器的 设定值， 如果否， 则返回到步骤 S01， 如果是， 则进行步骤 S06 ； 步骤 S06， 与对应的计数器连 接的光电耦合器导通， 同时对应的计数器自动清零， 光电耦合器生成数字电平信号， 并将数 字电平信号发送给 D/A 转换模块 ； 步骤 S07， D/A 转换模块将接收到的数字电平信号转换成 模拟电压信号并将模拟电压信号直接发送给电源驱动模块 ； 步骤 S08， 电源驱动模块根。
23、据 模拟电压信号控制光源的发光亮度变化。 0014 进一步地， 在进行第一步时， 巡视检测系统同时进行如下步骤 ： 巡视检测系统的外 部触发模块发送触发信号给相机， 相机以与触发信号相对应的线扫描速率采集目标图像。 0015 进一步地， 在进行第一步时， 巡视检测系统分别同时进行如下步骤 ： 巡视检测系统 的光源调节装置对光源的亮度进行调节 ； 巡视检测系统的外部触发模块发送触发信号给相 机， 相机以与触发信号相对应的线扫描速率采集目标图像。 0016 进一步地， 巡视检测系统的外部触发模块发送触发信号给相机之前还进行如下步 骤 ： 外部触发模块的测速传感器采集巡视检测系统的安装架的运行速度，。
24、 并将运行速度发 送给外部触发模块的光电编码器 ； 光电编码器根据运行速度产生TTL方波， 并将TTL方波发 送给外部触发模块的同步触发电路板 ； 同步触发电路板将TTL方波转换为LVDS或RS232信 号作为相机的触发信号， 并将 LVDS 或 RS 信号发送给相机。 0017 进一步地， 在第二步中， 上位机的图像处理系统对目标图像进行分析处理包括如 下步骤 ： 第一步， 图像预处理 ： 图像处理系统对目标图像进行平滑及去噪声处理， 从而得到 无噪声的目标图像 ； 第二步， 区域识别 ： 图像处理系统对无噪声的目标图像的各种区域进 行识别， 将无噪声的目标图像分为钢轨区域、 轨枕区域及非钢。
25、轨区域， 并将每一区域作为后 续缺陷检测的输入图像 ； 第三步， 缺陷检测 ： 图像处理系统对输入图像进行检测、 分析， 从 而判断、 得到缺陷所在的具体区域及缺陷的种类 ； 第四步， 缺陷定位 ： 根据外部触发模块的 测速传感器得到巡视检测系统运行的实时速度， 得到巡视检测系统的运行距离， 运行距离 的信息与所采集的目标图像的序号是一一对应的， 根据运行距离与检测出的缺陷的对应关 系， 记录缺陷在运动过程中出现在目标物上的准确位置 ； 第五步， 缺陷描述和分类 ： 从钢轨 说 明 书 CN 102507587 A 6 3/6 页 7 区域、 轨枕区域及非钢轨区域检测出的缺陷对应不同的几何特征。
26、， 利用不同的几何特征对 缺陷进行描述及分类 ； 第六步， 报表输出 ： 将已进行描述及分类的缺陷作为分析结果输出。 0018 本发明具有以下有益效果 ： 0019 通过本发明， 能够达到轨道巡视检测效率高、 轨道缺陷定位准确且缺陷尺寸检测 准确度高的效果。 0020 除了上面所描述的目的、 特征和优点之外， 本发明还有其它的目的、 特征和优点。 下面将参照图， 对本发明作进一步详细的说明。 附图说明 0021 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解， 本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。在附图中 ： 0022 图 1 是本发明优选实施例的。
27、巡视检测系统的结构示意图 ； 0023 图 2 是本发明优选实施例的光源调节装置的结构示意图 ； 0024 图 3 是本发明优选实施例的应用光源调节装置实现的光源调节的方法流程图 ； 以 及 0025 图 4 是本发明优选实施例的外部触发模块的结构示意图。 具体实施方式 0026 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明， 但是本发明可以由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。 0027 参见图 1， 巡视检测系统包括安装架 8， 安装架 8 上对称地安装有位于目标物 9 上 方的多个光源 1 及多个相机 3。光源 1 及相机 3 均与上位机 7 连接。在安装架 8 以一定的 速度沿着目标物。
28、 9 运行的过程中， 光源 1 发光照射目标物 9 ； 相机 3 对目标物 9 进行图像的 拍摄， 从而得到目标图像。 之后， 相机3将目标图像发送给上位机7， 并通过上位机7中的图 像处理系统对收到的目标图像进行分析处理。 0028 在其它实施方式中， 不需要安装架 8， 而是将光源 1 及相机 3 对称地安装于机车的 底部， 并使机车沿目标物 9 运行。 0029 优选地， 在本实施方式中， 相机 3 所摄取的目标图像可先存储于数据采集卡 5 中， 数据采集卡 5 再将目标图像输送至上位机 7 进行分析处理。 0030 巡视检测系统在运行的过程中， 外界自然环境光线总是在变化的。为避免自然。
29、环 境光线对目标物 9 检测工作的影响， 要求光源 1 亮度高， 均匀性好， 稳定性好。为了提高整 个巡视检测系统对外界自然环境光线的适应性， 针对不同的测量时段 ( 如白天或晚上 ) 及 不同的测量地段(如隧道， 平原等复杂条件)， 光源1的亮度在整个运行过程中是可以调节。 光源1的亮度影响了目标图像的拍摄质量及上位机7中图像处理系统对目标图像识别的准 确度。因此， 本实施方式中， 利用光源调节装置对光源 1 进行调节。优选地， 光源调节装置 包括电源驱动模块 4 及与上位机 7 连接的调节器 2。 0031 请结合参照图 2， 调节器 2 包括一控制板 21， 控制板 21 包括 A/D 。
30、转换模块 211、 判 断模块 213、 计数模块 215、 光电耦合模块 217 及 D/A 转换模块 219。A/D 转换模块 211 分别 与上位机 7 和判断模块 213 连接， A/D 转换模块 211 用于接受上位机 7 信号， 并将上位机 7 说 明 书 CN 102507587 A 7 4/6 页 8 传递过来的信号转换成判断模块 213 识别的信号后输送至判断模块 213 进行判断。判断模 块 213 设置有多个区域的数值范围。计数模块 215 包括多个计数器。每个计数器均与判断 模块 213 连接， 且使判断模块 213 中的每一区域数值范围对应一个计数器。每一计数器的 初。
31、始值均为零， 且每一计数器设置有设定值。光电耦合模块 217 包括多个分别与对应计数 器连接的光电耦合器， 每一光电耦合器均连接 D/A 转换模块 219。D/A 转换模块 219 与电源 驱动模块 4 连接， 电源驱动模块 4 用来直接驱动光源 1 发光。 0032 请结合参照图 3， 本发明的光源调节装置对光源 1 进行亮度调节的具体过程如下 ： 0033 步骤 S01， 上位机 7 接收相机 3 拍摄的目标图像， 上位机 7 中的光源强度分析系统 对目标图像的强度进行检测分析， 从而得到模拟图像强度信号。上位机 7 将模拟图像强度 信号发送给光源调节装置的 A/D 转换模块 211。 0。
32、034 步骤 S02， A/D 转换模块 211 将模拟图像强度信号转换成数字图像强度信号， 进而 得到 A/D 值， A/D 转换模块 211 将 A/D 值发送给判断模块 213。 0035 步骤S03， 判断模块213判断A/D值是否在判断模块213的多个区域的数值范围的 任一一个区域数值范围内， 如果是， 则进行步骤 S04， 如果否， 则不作任何处理， 继续进行步 骤 S01。 0036 步骤S04， 光源调节装置的光电耦合模块217中与A/D值所在的区域的数值范围对 应的计数器的初始值自动加 1， 从而得到结果值。 0037 步骤 S05， 判断模块 213 的上述对应的计数器判断。
33、结果值是否等于该对应计数器 的设定值， 如果否， 则返回到步骤 S01， 如果是， 则进行步骤 S06。 0038 步骤 S06， 与该对应计数器连接的光电耦合器导通， 同时该对应计数器自动清零， 该光电耦合器生成数字电平信号， 并将数字电平信号发送给 D/A 转换模块 219。 0039 步骤S07， D/A转换模块219将接收到的数字电平信号转换成模拟电压信号并将模 拟电压信号直接发送给光源调节装置的电源驱动模块 4。 0040 步骤 S08， 电源驱动模块 4 根据模拟电压信号控制光源 1 的亮度变化。 0041 优选地， 本实施方式中， 本发明通过光源调节装置对光源 1 进行了三次亮度。
34、调节， 每一次调节后， 控制光源 1 对应的发出第一级强度光、 第二级强度光及第三级强度光。光源 调节装置调节光源 1 先后发出第一级强度光、 第二级强度光及第三级强度光的简要过程请 见如下 ： 0042 在巡视检测系统运行的过程中， 光源调节装置对光源 1 采用上述步骤 S01 至步骤 S08 进行了第一级强度光的调节， 此后， 如果外界自然的环境光线仍在变化， 则光源调节装 置对光源 1 进行进一步的调节， 即光源调节装置再次重复上述步骤 S01 至步骤 S08 的步骤， 调节光源 1 发出第二级强度光。在光源调节装置调节光源 1 发出第二级强度光的过程中， 光源1仍按第一级强度光照射目标。
35、物9。 光源调节装置在完成第二级强度光的调节之后， 如 果外界自然的环境光线仍在变化， 光源调节装置再次重复上述步骤S01至步骤S08的步骤， 调节光源 1 发出第三级强度光。在光源调节装置调节光源 1 发出第三级强度光的过程中， 光源 1 仍按第二级强度光照射目标物 9。 0043 在本发明的其它实施例中， 可以根据不同的自然环境光线及地理环境增加或减少 判断模块 213 的数值范围的个数。同时， 增加或减少与数值范围相对应的计数器的个数， 并 增加或减少与计数器连接的光电耦合模块 217 的个数。因此， 光源调节装置对光源 1 的强 说 明 书 CN 102507587 A 8 5/6 页。
36、 9 度的调节级别并不仅限于上述实施例的三级调节， 而是可以根据不同的外界条件进行不同 等级的设定。 0044 为了进一步地获得高质量的目标图像， 需要对相机 3 的线扫描速率及安装架 8 的 运行速度进行同步控制。因为， 在安装架 8 沿着目标物 9 运行的过程中， 其速度是非均匀恒 定的。安装架 8 运行速度的不均匀对相机 3 采集目标图像带来影响， 将会造成每个相机 3 的二维方向上检测分辨率的不同， 最终会影响到巡视检测系统的检测精度。 因此， 为了能够 根据安装架 8 的运动速度的变化信息来调节相机 3 的线扫描速率， 可以通过外部触发模块 6 来控制相机 3 的线扫描速率。 004。
37、5 请结合参见图 4， 外部触发模块 6 包括一测速传感器 61、 光电编码器 63 及同步触 发电路板 65。光电编码器 63 的输入端连接于测速传感器 61 上。光电编码器 63 的输出端 连接于同步触发电路板 65 上。每一相机 3 均连接至外部触发模块 6 的同步触发电路板 65。 在安装架 8 沿着目标物 9 运行的过程中， 测速传感器 61 采集安装架 8 的运行速度， 并将采 集到的运行速度发送给光电编码器 63。光电编码器 63 根据不同的运行速度产生频率不同 的 TTL 方波， 并将 TTL 方波发送给同步触发电路板 65。同步触发电路板 65 将 TTL 方波转换 为 LV。
38、DS 或 RS232 信号作为相机 3 的触发信号， 进而调节相机 3 以与触发信号相对应的线扫 描速率采集目标图像。外部触发模块 6 根据安装架 8 的运动速度， 来调节相机 3 的线扫描 速率， 使相机 3 能够拍摄得到高质量的目标图像。 0046 在本发明中， 相机 3 优选采用 CCD 相机， 更优选地采用线扫描 CCD 相机。目标物 9 可以为轨道， 也可以是其它任何需检测的物体。目标图像可以为轨道要素图像 ( 如 ： 钢轨， 道砟， 扣件和枕木等图像 )。 0047 利用本发明的巡视检测系统对目标物 9 进行检测时， 包括如下几个步骤 ： 0048 第一步 ： 巡视检测系统与目标物。
39、9产生相对运动， 巡视检测系统的光源1照射目标 物 9， 相机 3 摄取目标物 9 的图像， 从而得到目标图像。优选地， 在进行该第一步时， 巡视检 测系统的光源调节装置同时对光源 1 的亮度进行调节， 光源调节装置对光源 1 进行调节的 过程如上步骤 S01 至步骤 S08 所阐述的， 在此不再赘述。更优选地， 在进行该第一步时， 巡 视检测系统的外部触发模块6同时发送触发信号给相机3， 相机3以与触发信号相对应的线 扫描速率采集目标图像。 0049 在本发明的其它实施方式中， 在进行第一步时， 光源调节装置可以同时调节光源 1 的亮度， 但是， 外部触发模块6可以不同时触发相机3以与触发信。
40、号相对应的线扫描速率采 集目标图像。同理， 在进行第一步时， 外部触发模块 6 可以同时触发相机 3 以与触发信号相 对应的线扫描速率采集目标图像， 但是， 光源调节装置可以不同时调节光源 1 的亮度。 0050 第二步 ： 相机 3 将目标图像发送给巡视检测系统的上位机 7， 上位机 7 的图像处理 系统对目标图像进行分析处理， 并输出分析结果。 0051 在上述第二步中， 即上位机 7 中的图像处理系统对目标图像进行分析处理的具体 的过程依次包括如下步骤 ： 0052 第一步， 图像预处理 ： 对目标图像进行平滑及去噪声处理， 从而得到无噪声的目标 图像。 0053 第二步， 区域识别 ：。
41、 目标图像都是由钢轨区域、 轨枕区域和非钢轨区域构成。上位 机 7 对无噪声的目标图像的各种区域进行识别后， 将目标图像分为上述的钢轨区域、 轨枕 说 明 书 CN 102507587 A 9 6/6 页 10 区域和非钢轨区域， 并将每一个区域作为后续缺陷检测的输入图像。 0054 第三步， 缺陷检测 ： 图像处理系统对输入图像进行检测、 分析， 从而判断、 得到缺陷 所在的具体区域及缺陷的种类。 优选地， 不同目标区域图像存在不同的缺陷， 使用不同的算 法对不同的区域图像进行检测。以确定每个区域具体存在哪些缺陷。即是 ： 缺陷位于钢轨 区域、 轨枕区域还是非钢轨区域 ； 具体的缺陷是钢轨表。
42、面的擦伤， 还是裂纹。 0055 第四步， 缺陷定位 ： 根据外部触发模块 6 的测速传感器 61 得到巡视检测系统运行 的实时速度， 可以得到巡视检测系统的运行距离， 运行距离的信息与所采集的目标图像的 序号是一一对应的， 根据运行距离与检测出的缺陷的对应关系， 能够记录缺陷在运动过程 中出现在目标物 9 上的准确位置。 0056 第五步， 缺陷描述和分类 ： 从钢轨区域、 轨枕区域及非钢轨区域检测出的缺陷对应 不同的几何特征， 利用不同的几何特征对缺陷进行描述及分类。优选地， 在第五步地中， 不 同目标区域的图像的缺陷常常表现为各种不同的几何特征。常使用的几何特征有周长， 长 轴， 短轴和。
43、面积等。如 ： 钢轨缺陷可将离心率， 致密度和长宽比等信息输入至学习矢量化 (LVQ) 神经网络识别的向量输入端。如， 踏面掉块根据 LVQ 神经网络识别， 采用面积作为缺 陷描述的要素 ； 而裂纹则返回长度信息作为缺陷描述的要素。如 ： 对各种擦伤的特征进行 尽可能多的、 最好是相互独立、 互不依赖的描述， 以便反映各种缺陷不同方面的特点， 方便 后续识别。 0057 第六步， 报表输出 ： 将第五步中已进行描述及分类的缺陷作为分析结果输出。 优选 地， 在第六步中， 将不同目标区域的图像、 每幅图像的缺陷位置、 每个缺陷的尺寸大小和等 级及其相关信息按报表的形式打印和汇总， 可以输出为Excel表格、 HTML网页文件或TXT文 档等格式。 0058 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102507587 A 10 1/3 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102507587 A 11 2/3 页 12 图 3 说 明 书 附 图 CN 102507587 A 12 3/3 页 13 图 4 说 明 书 附 图 CN 102507587 A 13 。