隧道表面圖像獲取裝置及隧道表面檢測設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及隧道檢測技術，具體涉及隧道表面圖像獲取裝置以及隧道表面檢測設備。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著城市建設的快速發展、城市規模的不斷擴大，城市地鐵交通以其特有的優勢得到快速發展。地鐵隧道對運營安全要求極高，在地鐵隧道運營管理及養護過程中，要經常檢測及時發現和處理隧道的結構缺陷如裂紋、滲漏水等。目前，地鐵隧道結構檢測主要依賴人工檢測手段。人工檢測速度慢、效率低，越來越不適應現代地鐵隧道檢測窗口時間短的特點。因此，對地鐵隧道結構缺陷快速自動檢測技術的研究引起各國的重視。
[0003]—種檢測地鐵隧道表面結構缺陷的技術方案是采用基于相機、激光器等的攝影掃描測量技術對隧道表面進行拍攝，并得到高清圖像，通過對圖像坐標到空間坐標的模型運算，從而可以準確定位隧道的滲漏、開裂等缺陷。
[0004]另外，作為這樣的隧道表面圖像的攝影掃描技術，已知有將相機和光源安裝在拍照支架上，檢測車搭載該拍照支架在隧道內行駛，同時多個相機對隧道表面進行拍照以獲得隧道表面圖像的技術。而且已知一般在拍照支架的同一面上緊湊布置多個相機和光源，以便使相機視野全面覆蓋隧道表面，獲得更全面的圖像。然而，這種緊湊布置，會造成相鄰拍照光源相互干擾，導致拍攝區域的亮度不均勻，拍攝效果差，甚至會影響隧道表面缺陷的準確識別、檢測和定位。但如果為了避免拍照光源干擾而拉開相機及光源的布置間隔，就會出現拍照死角，無法獲得全面的隧道表面圖像。
【發明內容】
[0005]因此，本發明的目的之一在于，提供一種隧道表面圖像獲取裝置，可避免相機的拍攝受其他光源的干擾，提高所拍攝圖像的圖像質量。本發明的另一目的在于，提供具有上述隧道表面圖像獲取裝置的隧道表面檢測設備。
[0006]本發明提供了一種隧道表面圖像獲取裝置，包括:拍照支架，所述拍照支架用于安裝至在隧道內行進的檢測車；以及多個拍照單元，每個拍照單元包括用于拍攝隧道表面的檢測區域的相機、以及照射所述隧道表面的所述檢測區域以為所述相機的拍攝提供照明的光源;所述隧道表面圖像獲取裝置的特征在于，所述多個拍照單元依次布置在所述拍照支架上，并且在所述檢測車的行進方向上分兩層或更多層錯位排列，以使任意兩個所述拍照單元中的一個所述拍照單元的所述相機在所述隧道表面上的拍攝區與另一個所述拍照單元的所述光源在所述隧道表面上的照明區不重疊。
[0007]優選的，所述多個拍照單元被布置成，將各拍照單元的所述拍攝區投影到與所述檢測車的行進方向垂直的投影面而形成的投影區域能夠覆蓋所述檢測區域在所述投影面上的投影區域。
[0008]優選的，所述拍照單元被錯位排列的所述兩層或更多層的相鄰兩層的層間距大于所述光源的所述照明區在所述檢測車的行進方向上的寬度。
[0009]優選的，所述拍照單元在所述檢測車的行進方向上分兩層錯位排列。
[0010]優選的，所述多個拍照單元在所述檢測車的行進方向上分三層錯位排列。
[0011 ]優選的，所述多個拍照單元被配置成其到所述隧道表面的距離基本相同。
[0012]優選的，在將每個所述拍照單元的所述拍攝區投影到與所述檢測車的行進方向垂直的投影面而形成的投影區域中，相鄰的投影區域部分重疊。
[0013]優選的，每個所述拍照單元中的所述相機的所述拍攝區位于所述光源的所述照射區的中央區域。
[0014]優選的，所述相機為線陣相機，所述光源為線型光源。
[0015]優選的，還包括連接所述拍照支架和所述檢測車的減震裝置。
[0016]本發明還提供了一種隧道表面檢測設備，包括:檢測車，能夠在隧道內行進;上述任一項所述的隧道表面圖像獲取裝置，所述隧道表面圖像獲取裝置安裝在所述檢測車上，用于獲取隧道表面檢測區域的圖像數據；以及圖像處理裝置，所述圖像處理裝置接收通過所述隧道表面圖像獲取裝置獲取的所述圖像數據，并根據該圖像數據拼接隧道表面檢測區域的圖像進行處理。
【附圖說明】
[0017]下面將參考附圖來描述本發明示例性實施例的特征、優點和技術效果。在附圖中，相同的符號標示相同的元件，其中:
[0018]圖1是示出根據本發明的隧道表面圖像獲取裝置的一個實施例的結構示意圖；
[0019]圖2是示出根據本發明的隧道表面圖像獲取裝置的拍照單元的一個實施例的示意圖；
[0020]圖3是示出根據本發明的上述實施例中的拍照單元分兩層錯位排列時其中一層拍照單元的拍攝區和照明區的示意圖；
[0021]圖4是示出根據本發明的上述實施例中的拍照單元在隧道表面上的拍攝區與照明區的不意圖；
[0022]圖5是示出根據本發明的上述實施例中的拍照單元分兩層錯位排列時兩層上的拍照單元在隧道表面上的拍攝區的示意圖；
[0023]圖6是示出根據本發明的上述實施例的兩個相鄰拍照單元對隧道表面進行拍攝所得的圖像的示意圖；
[0024]圖7A-7C是示出根據本發明的拍照單元分三層錯位排列的排列示例的示意圖；
[0025]圖8是示出根據本發明的隧道表面檢測設備的一個實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下文中，參照附圖描述本發明的實施例。下面的詳細描述和附圖用于示例性地說明本發明的原理，以便能夠更清楚地理解本發明。本發明不限于所描述的優選實施例，本發明的范圍由權利要求書限定。
[0027]圖1是示出根據本發明的隧道表面圖像獲取裝置的一個實施例的結構示意圖。圖2是示出根據本發明的隧道表面圖像獲取裝置的拍照單元的一個實施例的示意圖。
[0028]如圖1所示，隧道表面圖像獲取裝置110包括拍照支架20和安裝在拍照支架20上的多個拍照單元30。
[0029]拍照支架20上背對拍照單元30的一側還可以安裝有防護罩23。如圖2所示，防護罩23用于保護連接各拍照單元30的連接總線。
[0030]本實施例中的隧道表面圖像獲取裝置110搭載在檢測車10上來使用。這里所說的檢測車是泛指可在地面、軌道、或通過磁懸浮等行駛的設備，不僅限于帶車輪的車。另外，隧道表面圖像獲取裝置110也可以構成為不用搭載在檢測車上而可自行行駛的裝置。但是，是搭載在檢測車上使用還是可自行行駛，由于不是本發明的關注點，因此這里不再詳細描述。但為了便于說明，這里以隧道表面圖像獲取裝置110搭載在檢測車10上為例進行說明。
[0031]當隧道表面圖像獲取裝置110工作時，檢測車10在隧道內行進，拍照單元30對隧道表面進行拍照掃描，以獲取隧道表面檢測區域的圖像。
[0032]如圖2所示，拍照單元30包括用于拍攝隧道表面的檢測區域的相機31、以及照射隧道表面以為相機31的拍攝提供照明的光源32。另外，拍照單元30還可以包括調整裝置33，用于調整相機31的拍攝區與光源32的照明區的位置。通過調整裝置33的調整，可使相機31的拍攝區落到光源32的照明區的中央區域(參考圖4)，此時相機的拍攝圖像最亮。這里，作為一個例子，相機31采用線陣相機，光源32采用線型光源。
[0033]拍照支架20形成為與隧道內表面形狀相適應的形狀，例如對于環形隧道，可以是環形。多個拍照單元30沿著呈扇形依次布置在拍照支架20上，由此使得各拍照單元30到隧道表面的距離基本相同。如此配置可使得在專用調試平臺上調整相機的光圈、焦距以及光源的照射距離時，可同時將上述參數調整在相同的范圍內，以實現安裝過程中各拍照單元的互換性。
[0034]并且，多個拍照單元30在檢測車10的行進方向X上分層錯位排列，以使任意兩個拍照單元30中的一個所述拍照單元30的相機31在隧道表面上的拍攝區與另一個拍照單元30的光源32在隧道表面上的照明區不重疊。由此，相機31在隧道表面上的拍攝區不受其他光源32光照的干擾，拍攝區的亮度均勻，從而可獲得畫質均勻的圖像。
[0035]另外，優選將多個拍照單元30布置成將各拍照單元30的拍攝區投影到與檢測車的行進方向X垂直的投影面而形成的投影區域能夠覆蓋檢測區域在投影面上的投影區域。這樣，能夠使得相機的視野覆蓋整個檢測區域，能夠獲得全面的圖像，而不會產生拍攝死角。
[0036]下面在圖1、圖2的基礎上再結合圖3?圖6對拍照單元的排列方式進行更詳細說明。
[0037]圖3是示出根據本發明的上述實施例中的拍照單元分兩層錯位排列時其中一層拍照單元的拍攝區和照明區的示意圖。圖4是示出根據本發明的上述實施例中的拍照單元在隧道表面上的拍攝區與照明區的示意圖。圖5是示出根據本發明的上述實施例中的拍照單元分兩層錯位排列時兩層上的拍照單元在隧道表面上的拍攝區的示意圖。圖6是示出根據本發明的上述實施例的兩個相鄰拍照單元對隧道表面進行拍攝所得的圖像的示意圖。
[0038]圖1中，各拍照單元30在檢測車10的行進方向X上分兩層錯位排列。具體地，拍照支架20上形成有用于安裝拍照單元30的多個第一層安裝部21和多個第二層安裝部22，第一層安裝部21和第二層安裝部22交替排列。安裝在第一層安裝部21上的拍照單元30與安裝在第二層安裝部22上的拍照單元30在檢測車10的行進方向X上以預設的層間距b2(參考圖4)間隔。
[0039]另外，如圖3所示，同一層上相鄰拍照單元在環繞檢測車的行進方向X的方向Y上彼此至少間隔給定距離設置，以使同一層上的光源在隧道表面上的照明區不重疊于與其相鄰的相機在隧道表面上的拍攝區。這里的給定距離與相機的所述拍攝區在Y方向上的長度、光源的照射區在Y方向上的長度等參數有關。本領域技術人員可根據這些參數設定合適的拍照單元間的給定距離。
[0040]圖4示出了各拍照單元分兩層錯位排列時拍照單元在隧道表面上的拍攝區A1、A2、八3和照明區趴、82、83。
[0041]在圖4中，I代表第一層上的拍照單元的拍攝區和照明區，Π代表第二層上的拍照單元的拍攝區和照明區。優選地，拍照單元30所排列的第一層和第二層的層間距b2大于光源32在隧道表面上的照明區在檢測車的行進方向X上的寬度bl。如此設置能夠使得各光源32的照明區在檢測車的行進方向上不重疊，從而可保證排列在不同層上的相鄰兩個拍照單元30中的一個拍照單元的相機31的拍攝區不會與