CN111787209A - 隧道图像采集装置、图像采集***及图像采集方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种隧道图像采集装置、图像采集***及图像采集方法，涉及隧道检测技术领域，能够提高相机与光源的触发同步性，进而提高采集图像的质量。隧道图像采集装置支架以及设置在支架上的相机和光源，光源出光的光斑范围覆盖相机的成像范围，还包括分别与相机和光源电连接的同步触发器，用于根据控制信号同步触发相机和光源的工作信号，支架上还设置有电源接口，用于连接外接电源为相机和光源供电。由于光源出光的光斑范围覆盖相机的成像范围，而且相机和光源通过同步触发器同时触发工作，使得光源的发光利用率较高，在保证提供相机满足拍摄图像清晰度的补光的同时，充分利用光源的工作，降低装置的设计和工作成本。

Description

隧道图像采集装置、图像采集***及图像采集方法

技术领域

本公开涉及隧道检测技术领域，具体而言，涉及一种隧道图像采集装置、图像采集***及图像采集方法。

背景技术

随着国内轨道交通的快速发展，早期建设的隧道基础设施已经逐步进入养护维修期，为了保证隧道的健康服役以及隧道内的行车安全，需要定时对隧道进行养护，其中，通过相机等视觉传感器拍摄隧道表面影像并输出进行分析计算，能够对隧道的服役情况和病害区域进行判断。对于新建成的隧道，也存在会诱发洞体形变并出现病害的风险，从而影响到影响隧道的正常使用，威胁行车安全。

隧道内通常都处于光照条件较差的暗光或弱光环境，基于机器视觉的隧道图像采集装置的拍摄器件一般采用工业相机，以及需要为工业相机配套光源，以在补光状态下对隧道断面进行连续拍摄。

由于隧道内的基础光照条件差，拍摄的隧道断面图像要保证足够的清晰度，就需要相机拍摄时给予足够强度的补光，选用大功率光源(如高强度激光)才能够满足补光强度，又由于大功率光源考虑到发光同时产生的热量等因素不可能始终保持发光状态，因此，就需要使得光源的启动发光与相机的触发和采样频率之间相配合，还要兼顾采集速度等参数指标，以使相机拍摄时保证足够的光强，进而提高隧道图像采集的质量。

发明内容

本公开的目的在于提供一种隧道图像采集装置、图像采集***及图像采集方法，能够提高相机与光源的触发同步性，进而提高采集图像的质量。

本公开的实施例是这样实现的：

本公开实施例的一方面，提供一种隧道图像采集装置，包括支架以及设置在支架上的相机和光源，光源出光的光斑范围覆盖相机的成像范围，还包括分别与相机和光源电连接的同步触发器，用于根据控制信号同步触发相机和光源的工作信号，支架上还设置有电源接口，用于连接外接电源为相机和光源供电。

可选地，本公开实施例的隧道图像采集装置还包括控制器，控制器与同步触发器电连接，用于向同步触发器发送控制信号。

可选地，相机包括多个，光源包括至少一个，每个光源设置于相邻两个相机之间，光源出光的光斑范围覆盖相邻的两个相机的成像范围。

可选地，相机包括两个，两个相机对称设置于光源的两侧。

可选地，光源为线型激光源，相机为线阵相机，线型激光源与线阵相机沿第一方向排列设置，线型激光源出射的线型光斑覆盖线阵相机的扫描区域，第一方向为线阵相机的扫描方向。

可选地，相机与支架铰接，光源与支架铰接；相机与支架的铰接转动方向和光源与支架的铰接转动方向相同。

可选地，本公开实施例的隧道图像采集装置还包括壳体，支架与壳体固定连接，支架以及设置在支架上的相机和光源封装于壳体内，壳体上对应相机的出光侧和光源的出光侧分别设置有出光光阑。

可选地，壳体上还设置有数据传输接口和同步触发接口，数据传输接口用于连接高速传输数据线以传输相机的图像数据，同步触发接口用于接入数据线与同步触发器连接。

本公开实施例的另一方面，提供一种图像采集***，包括至少一个上述任一项的隧道图像采集装置，还包括移动平台以及设置于移动平台上的速度传感器，隧道图像采集装置固定设置于移动平台上，隧道图像采集装置包括控制器，速度传感器与控制器电连接，速度传感器用于获取移动平台的运动速度信号并传输至控制器。

可选地，移动平台包括滚轮，速度传感器为设置在滚轮上的轮轴编码器，轮轴编码器记录滚轮的转动速度并传输至控制器。

本公开实施例的又一方面，提供一种图像采集方法，包括：获取速度传感器检测的速度信号；根据速度信号向同步触发器输出控制信号，以使同步触发器根据控制信号同步触发相机和光源的工作信号。

可选地，移动平台包括滚轮，速度传感器为设置在滚轮上的轮轴编码器；获取速度传感器检测的速度信号包括：获取轮轴编码器检测的滚轮的转动周数；根据转动周数计算滚轮的转速；滚轮的转速与预设转动速度比对并对应输出控制信号。

可选地，根据速度信号向同步触发器输出控制信号，以使同步触发器根据控制信号同步触发相机和光源的工作信号还包括：控制信号包括光源的预设工作时长以及相机的预设快门开启时长，同步触发器根据光源的预设工作时长和相机的预设快门开启时长向相机和光源发送关闭信号。

本公开实施例的有益效果包括：

本公开实施例提供的一种隧道图像采集装置，包括支架以及设置在支架上的相机和光源，光源出光的光斑范围覆盖相机的成像范围，还包括分别与相机和光源电连接的同步触发器，用于根据控制信号同步触发相机和光源的工作信号，支架上还设置有电源接口，用于连接外接电源为相机和光源供电。在外接电源对相机和光源供电的情况下，当同步触发器接收到外界输入的控制信号，即同时向光源和相机发送工作信号，光源接收到工作信号启动并朝向出光方向发光，相机收到工作信号启动并拍摄成像范围内的图像，由于光源出光的光斑范围能够覆盖相机的成像范围，光源启动发光的亮度能够对相机拍摄提供高强度的补光效果，使得拍摄的图像能够具有足够的亮度从而保证图像的清晰度，而且，由于光源出光的光斑范围覆盖相机的成像范围，而且相机和光源通过同步触发器同时触发工作，使得光源的发光利用率较高，在保证提供相机满足拍摄图像清晰度的补光的同时，充分利用光源的工作，降低装置的设计和工作成本。

本公开实施例提供的一种图像采集***，包括至少一个上述任一项的隧道图像采集装置，还包括移动平台以及设置于移动平台上的速度传感器，隧道图像采集装置固定设置于移动平台上，隧道图像采集装置包括控制器，速度传感器与控制器电连接，速度传感器用于获取移动平台的运动速度信号并传输至控制器。移动平台能够根据预设的运动轨迹带动搭载的隧道图像采集装置在待采集图像的隧道内按照预设速度运动，设置在移动平台上的速度传感器用于检测移动平台的运送速度信号并传输至控制器，控制器中预设有与移动平台的运动速度相对应的控制信号发送频率，当应平台的运动速度由于外界环境条件或其他因素的影响而发生变化时，控制器能够根据检测的移动平台的实时速度对应改变控制信号的发送频率，从而使得即使移动平台的速度由于外界因素影响发生变化，也能够尽可能保证隧道图像采集装置对于隧道内各个位置的图像采集的完整性。

本公开实施例提供的一种图像采集方法，包括：获取速度传感器检测的速度信号；根据速度信号向同步触发器输出控制信号，以使同步触发器根据控制信号同步触发相机和光源的工作信号。通过获取速度传感器检测的速度信号，获得移动平台的实时速度，根据移动平台的实时速度，按照预设的采样频率，向同步触发器发送控制信号，同步触发器根据控制信号同步出发相机和光源的工作信号使光源出射高强度的光，同时使得相机启动拍摄，高强度的光对于相机拍摄位置的高强度补光，能够使得相机拍摄的效果有效的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本公开实施例提供的隧道图像采集装置的结构示意图之一；

图2为本公开实施例提供的隧道图像采集装置的结构示意图之二；

图3为本公开实施例提供的隧道图像采集装置的结构示意图之三；

图4为本公开实施例中线型激光源出射的线型光斑的亮度分区示意图；

图5为本公开实施例提供的隧道图像采集装置的结构示意图之四；

图6为本公开实施例提供的隧道图像采集装置的结构示意图之五；

图7为本公开实施例提供的图像采集***的结构示意图；

图8为本公开实施例提供的图像采集方法的流程图之一；

图9为本公开实施例提供的图像采集方法的流程图之二；

图10为本公开实施例提供的图像采集方法的流程图之三。

图标：10-支架；20-相机；21-线阵相机；30-光源；31-线型激光源；40-同步触发器；50-电源接口；60-隧道表面；70-控制器；80-壳体；81-出光光阑；82-数据传输接口；83-同步触发接口；100-自动导引运输车；101-滚轮；200-速度传感器；210-轮轴编码器；A-线型光斑宽度方向的中心区域；B-线型光斑宽度方向的周边区域。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本公开的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅配置成描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

现结合附图，对本公开的较佳实施例作详细说明。

本公开实施例提供一种隧道图像采集装置，图1为本公开实施例提供的一种隧道图像采集装置的结构示意图之一，如图1所示，隧道图像采集装置包括支架10以及设置在支架10上的相机20和光源30，光源30出光的光斑范围覆盖相机20的成像范围，还包括分别与相机20和光源30电连接的同步触发器40，用于根据控制信号同步触发相机20和光源30的工作信号，支架10上还设置有电源接口50，用于连接外接电源为相机20和光源30提供工作电源。

其中，支架10上设置的相机20和光源30的设置数量可以为一个，也可以包括多个，以图1中示出的结构为例，示例的，本公开实施例的隧道图像采集装置包括3个相机20和2个光源30，同步触发器40分别和3个相机20以及2个光源30电连接，以根据控制信号同时触发3个相机20以及2个光源30的工作信号以启动工作。其中，相机20朝向隧道表面60拍摄图像，由于隧道内通常为光照度较差的弱光或暗光环境，相机20在光照不足的情况下难以拍摄清晰的表面图像，在相机20启动拍摄的同时，通过同步触发器40同步触发工作的光源30启动朝向隧道表面60出射光束，光源30出射的光束在隧道表面60形成预设形状和尺寸的光斑，光源30出射光束在隧道表面60形成的光斑覆盖相机20的拍摄成像范围，这样一来，光源30能够对相机20的拍摄成像范围提供补光的作用，光斑内的光强度使得相机20的拍摄效果有效的提升，而且，由于相机20和光源30是通过同步触发器40的控制触发而同步启动的，因此相机20的拍摄能够充分利用光源30提供的补光，是的相机20的拍摄效果得要有效的保障，并且在相机20拍摄后快门关闭时，光源30也关闭停止发光，从而避免光能量的浪费，也避免光源30长时间发光产生的热量对装置内的部件造成不良的影响。

图2为本公开实施例提供的一种隧道图像采集装置的结构示意图之二，如图2所示，隧道图像采集装置也可以设计为包括1个光源30和4个相机20。为了保证光源30出光对4个相机20的拍摄范围的覆盖，将光源30设置在4个相机20中间，例如，当光源30为线型光斑，线型光斑沿4个相机20的排列方向延伸，则能够覆盖4个相机20的拍摄范围。当光源30包括有多个的情况下，如图1所示，光源30出光的光斑范围覆盖相机20的成像范围也可以设计为，一个光源30的出光的光斑范围仅覆盖相邻的相机20的成像范围，这样一来，相邻的光源30还能够对位于相邻光源30之间的相机20的成像范围重复覆盖，从而更充分和有效率的利用光源30的光强，以提高相机20的拍摄成像效果。

其中，由于隧道内的图像采集，通常图像采集装置中的相机20与隧道表面60之间的距离在1.5米以上，而即使在光源充足的白天，隧道内的自然光线也仍然较微弱，因此，相机20要实现清晰度较高的拍摄效果，需要对隧道表面60的成像区域提供高强度的补光，因此，通常情况下，光源30需要选择大功率光源，而且，为了提高光源30的利用效率，较佳的，可选用大功率的激光光源，激光光源出射的激光束具有较好的方向性，能够将出射光束集中于一较小的光斑范围内，也即使得在较小的光斑范围内的光强度较大，从而使得成像范围在光斑范围内的相机20的拍摄图像在补光强度充分的情况下具有较好的拍摄效果。对于光源30的光功率的具体设置，需要根据隧道的具体空间尺寸、隧道现场的自然光强度、相机20自身参数设置对拍摄的光强需求以及对于相机20拍摄图像清晰度等进行相应的调整，本公开实施例中对此不作具体限定，本领域技术人员可以根据上述各参数和关系进行具体的设定，只要满足光源30的光强度能够提供基本的拍摄图像清晰度要求即可，以激光光源为例，通常需要满足在20瓦以上才能够保证基本的拍摄图像清晰度。

由于需要采集表面图像的隧道根据其功用和工作场景不同，或者还包括隧道所处位置的地形地貌和土质情况的不同，隧道内的形状结构以及需要拍摄的位置等也随之有不同的要求，本公开实施例的隧道表面图像采集装置对于相机20和光源30的特征和型号以及拍摄或出光范围不作具体限定，例如，相机20可以根据需要选择工业相机，工业相机根据其感光元件的不同，可以选用如CCD(英文全称：Charge-coupled Device；中文全称：电荷耦合元件)、CMOS(英文全称：Complementary Metal Oxide Semiconductor；中文全称：互补金属氧化物半导体)等，其中，CMOS相较于CCD在成本和噪音方面均得到了较好的下降，因此，CMOS的使用范围相对来说更广泛。又例如，光源30可以配合于相机20的成像形状需求，输出点状光斑、线型光斑或者面状光斑等。考虑到面状光斑和点阵光斑的成像扫描速度相对较慢，且扫描图像还需要准确拼接，因此，以本公开实施例为例，通常扫描以线型光斑成像。

另外，需要说明的是，以光源30出射圆形光斑为例，通常圆形光斑的中心位置光强度最强，而越靠近边缘，由于不同程度的光束发散，使得光强度也会有不同程度的下降，因此，在结构及器件条件允许的情况下，应当在使得光源30出射的光斑覆盖相机20拍摄范围的基础上，尽可能的使得相机20的拍摄范围位于光斑的中心位置，甚至将相机20的拍摄范围调节于光斑的几何中心。对于相机20的拍摄范围和光源30的光斑范围之间重叠关系的调整，可以通过对相机20和光源30分别在支架上的安装位置和相互间的安装角度的调节来实现。

在支架10上设置的电源接口50，用于通过电源接口50连接外接电源，为相机20和光源30提供工作所需的电源，电源接口50需要分别与各个相机20和光源30连接，电源接口50在支架10上的设置位置，不限于如图1中所示的支架10的一侧，根据本公开实施例的隧道表面图像采集装置的具体结构和器件的设置关系，电源接口50可以调节在支架10上的设置位置，来配合结构的紧凑设计，只要保证电源接口50的稳定固定以及与各个相机20和光源30之间的电连接以保证电源供电即可。

如图1所示，同步触发器40分别与相机20和光源30电连接，用于根据控制信号对相机20和光源30进行同步触发工作，因此，同步触发器40需要与隧道图像采集装置中每个相机20和每个光源30电连接，而且，发送给同步触发器40的控制信号，可以为外部输入信号，例如，在本公开实施例的隧道表面图像采集装置中设置信号接口，通过信号接口采用有线过无线传输的方式向同步触发器40发送控制信号，或者，也可以为通过处理器或控制器，根据预设的程序限定向同步触发器40发送控制信号。本公开实施例的隧道表面图像采集装置对于控制信号的来源和接收方式不作具体限定，同步触发器40根据控制信号对应触发相机20和光源30的启动工作即可。

本公开实施例提供的一种隧道图像采集装置，包括支架10以及设置在支架10上的相机20和光源30，光源30出光的光斑范围覆盖相机20的成像范围，还包括分别与相机20和光源30电连接的同步触发器40，用于根据控制信号同步触发相机20和光源30的工作信号，支架10上还设置有电源接口50，用于连接外接电源为相机20和光源30供电。在外接电源对相机20和光源30供电的情况下，当同步触发器40接收到外界输入的控制信号，即同时向光源30和相机20发送工作信号，光源30接收到工作信号启动并朝向出光方向发光，相机20收到工作信号启动并拍摄成像范围内的图像，由于光源30出光的光斑范围能够覆盖相机20的成像范围，光源30启动发光的亮度能够对相机20拍摄提供高强度的补光效果，使得拍摄的图像能够具有足够的亮度从而保证图像的清晰度，而且，由于光源30出光的光斑范围覆盖相机20的成像范围，而且相机20和光源30通过同步触发器40同时触发工作，使得光源30的发光利用率较高，在保证提供相机20满足拍摄图像清晰度的补光的同时，充分利用光源30的工作，降低装置的设计和工作成本。

可选地，本公开实施例的隧道图像采集装置还包括控制器70，控制器70与同步触发器40电连接，用于向同步触发器40发送控制信号。

图3为本公开实施例提供的一种隧道图像采集装置的结构示意图之三，如图3所示，隧道图像采集装置包括一个光源30和分别设置在光源30两侧的两个相机20，同步触发器40分别与光源和两个相机20电连接，控制器70和同步触发器40电连接，控制器70能够根据预设程序以预设的频率向同步触发器40发送控制信号，控制隧道图像采集装置中相机20和光源30的同步工作以拍摄隧道表面60对应位置的清晰图像。例如，本公开实施例的考虑隧道图像采集装置在隧道内对隧道表面进行图像采集时，需要搭载自动运行的运输设备在隧道内以一定速度前进，按照匀速前进来考虑，控制器70可以根据运输设备的匀速运动速度对应设置控制信号的发送频率，以使得当公开实施例的考虑隧道图像采集装置搭载运输设备在隧道内匀速运动时，相机20和光源30的同步工作能够使得对隧道表面60的拍摄图像能够保证拍摄位置的连续性同时又避免重复位置的拍摄导致资源的浪费。

示例的，如图3所示，本公开实施例的隧道图像采集装置中，若相机20还通过数据传输线能够将拍摄的图像数据实时传输至外部显示器中进行显示，则控制器70还可以设置有外部信号接受端，本公开实施例的隧道图像采集装置在隧道内对隧道表面进行图像采集的过程中，工作人员可通过外部显示器实时或延时看到相机20拍摄的图像，当需要根据拍摄的图像对该图像对应的隧道表面60附近的位置进行重点拍摄时，工作人员还可以通过遥控手柄等信号发送设备向控制器70发送信号，控制器70收到外部控制信号即在预设的信号频率的基础上增加发送控制信号，从而实现实时对隧道表面60中需要重点拍摄的区域进行增加密度和强度的拍摄。

可选地，相机20包括多个，光源30包括至少一个，每个光源30设置于相邻两个相机20之间，光源30出光的光斑范围覆盖相邻的两个相机20的成像范围。

如图1所示，示例的，隧道图像采集装置包括设置在支架10上的三个相机20和两个光源30，同步触发器40分别和三个相机20以及两个光源30电连接，以根据控制信号同时触发三个相机20以及两个光源30的工作信号以启动工作。两个光源30的光斑范围能够重叠覆盖中间的相机20的成像区域，对于中间相机20来说能够具有光强度的叠加效果，一方面能够使得中间的相机20的拍摄效果进一步提高，另一方面，也可以通过对两个光源30的光斑中心的调整，使得两个光源30的光斑中心分别偏向于两侧，通常情况下光源30的光斑中心区域的光强度略大于光斑周边区域的光强度，这样一来，使得光斑中光强度较大的区域覆盖两侧相机20的成像区域，以保证两侧相机20的成像所需的亮度，中间相机20通过两个光源30中光强度略小的区域的叠加作用满足拍摄所需的亮度，从而使得光源30的发光利用率更高，同等条件下可以一定程度的降低光源30的功率要求，以在保证成像效果的前提下可降低***工作成本。

可选地，如图3所示，相机20包括两个，两个相机20对称设置于光源30的两侧。即两个相机20和一个光源30沿支架10呈一直线方向排列设置，两个相机20相对于光源30的位置对称。由于对于隧道图像采集装置的成本来说，需要实现较大功率的瞬时光亮度的光源30的成本较高，若一个光源30对应为一个相机20提供补光，则设备成本较高，本实施例中两个相机20对应于一个光源30的以及两个相机20之间相互对称的方式，能够使得一个光源30覆盖对两个相机20的成像范围的补光，实现最优的成本设计。

可选地，光源30为线型激光源31，相机20为线阵相机21，线型激光源31与线阵相机21沿第一方向(如图3中双箭头所示)排列设置，线型激光源31出射的线型光斑覆盖线阵相机21的扫描区域，第一方向为线阵相机21的扫描方向。

如图3所示，以下均以两个相机20对应于一个光源30的以及两个相机20之间相互对称的结构的隧道图像采集装置为例进行说明。当光源30为线型激光源31，相机20为线阵相机21，线型激光源31在隧道表面60上形成的线型光斑的线型延伸方向(第一方向)如图3中双箭头所示，线阵相机21的扫描方向也均沿第一方向进行。

图4为本公开实施例中线型激光源31出射的线型光斑的亮度分区示意图，如图4所示，对于线型激光源31出射的线型光斑，沿第一方向，也就是线型光斑的长度方向，可以认为各处的亮度较为均衡，但是在线型光斑的宽度方向，线型光斑宽度方向的中心区域A的亮度会高于线型光斑宽度方向的周边区域B的亮度，因此，两个线阵相机21和线型激光源31在支架10上的安装也沿第一方向共线安装，以使得线阵相机21的扫描区域位于线型激光源31出射的线型光斑宽度方向的中心区域，以进一步提高线型激光源31的光强度利用率。

可选地，相机20与支架10铰接，光源30与支架10铰接；相机20与支架10的铰接转动方向和光源30与支架10的铰接转动方向相同。

如图3所示，线阵相机21与支架10沿第一方向铰接并可沿第一方向实现一定程度的转动调节，线型激光源31与支架10铰接沿第一方向铰接并可沿第一方向实现一定程度的转动调节，这样一来，当对于线阵相机21和线型激光源31沿第一方向共线安装且使得线阵相机21的扫描区域位于线型激光源31出射的线型光斑宽度方向的中心区域的基础上，通过分别对线阵相机21和线型激光源31在第一方向上角度的调节，能够进一步调整线阵相机21的隧道表面60的扫描位置以及线型激光源31形成的线型光斑与线阵相机21的扫描区域之间的重叠覆盖关系，以调节最佳的补光和扫描效果。

需要说明的是，本公开实施例中对于光源30与支架10的铰接方式以及相机20与支架10的铰接方式不作具体限定，设置光源30和相机20分别与支架10之间可铰接转动的目的是使得能够对于光源30和相机20之间在第一方向上的角度关系进行微调，因此，只要能够实现沿第一方向的铰接转动即可，例如现有技术中实现铰接常用的铰接轴或合页等方式均可根据需要进行选择使用。

当然，当本公开实施例的隧道图像采集装置中，相机20未选用线阵相机21，光源30未选用线型激光源31时，与之对应的，也可以设置其他铰接方向，以便调节相机20余光源30之间的角度关系，实现较佳的补光和成像效果。

可选地，图5为本公开实施例的隧道图像采集装置的结构示意图之四，如图5所示，本公开实施例的隧道图像采集装置还包括壳体80，图6为本公开实施例的隧道图像采集装置的结构示意图之五，如图6所示，支架10与壳体80固定连接，支架10以及设置在支架10上的相机20和光源30封装于壳体80内，壳体80上对应相机20的出光侧和光源30的出光侧分别设置有出光光阑81。

光阑是指在光学***中对光束起着限制作用的实体。它可以是透镜的边缘、框架(例如本公开实施例中的壳体80)或特别设置的带孔屏。光阑的作用是用来限制光束或限制视场(成像范围)大小。如图5和图6中所示，在壳体80上通过加工特定形状和尺寸的开孔，或者还包括在开孔上设置具有对应功能的透镜以形成出光光阑81，通过出光光阑81投射至隧道表面60的光斑能够根据出光光阑81的设计形成特定的形状，同样的，相机20通过出光光阑81拍摄的隧道表面60的图像，也能够根据出光光阑81的设计形成特定尺寸和形状的拍摄图像。针对于不同的拍摄需求，示例的，还可以设置相机20的镜头以及光源30的出光侧尽可能的贴附于壳体80对应出光光阑81的位置，以提高出光效率并提高壳体80内的结构紧凑性。

而且，通过设置的壳体80以及可以80对支架10以及设置在支架10上的相机20和光源30等器件的封装，使得本公开实施例的隧道图像采集装置形成一个封闭的紧凑的模块化实体结构，减小外界环境对隧道图像采集装置工作的影响，以及，提高了隧道图像采集装置的工作稳定性和便携性。

对应于包括有壳体80的隧道图像采集装置，为了节省壳体80的内部空间，使得隧道图像采集装置的结构紧凑且尺寸尽可能小型化，对于隧道图像采集装置采用直流供电方式，对隧道图像采集装置的壳体80内部的器件提供5V、12V、24V、36V、48V的多种供电端口，通过电源接口50连接内部电源线，为各个器件供电，其中，内部电源线可以通过在支架10上设置固定走线槽进行固定。

可选地，如图6所示，壳体80上还设置有数据传输接口82和同步触发接口83，数据传输接口82用于连接高速传输数据线以传输相机20的图像数据，同步触发接口83用于接入数据线与同步触发器40连接。

为了提高相机20中图像数据的传输效率，数据传输接口82连接CameraLink数据线，采用CameraLink高速传输协议对图像数据进行传输，对应的，数据传输接口82也为CameraLink接口，而且，数据传输接口82能够实现快速插拔的功能，提高本公开实施例的隧道图像采集装置在数据采集和数据传输过程中的便捷性。

同步触发接口83用于接入数据线与同步触发器40连接，当本公开实施例的隧道图像采集装置中不包括控制器70时，通过与同步触发接口83连接的数据线传输控制信号给同步触发器40，以触发光源30出射大功率光束以及触发相机20的感光电子快门开启进行图像扫描拍摄。

本公开实施例的另一方面，提供一种图像采集***，图7为本公开实施例提供的一种图像采集***的结构示意图，如图7所示，图像采集***包括至少一个上述任一项的隧道图像采集装置(可以包括多个隧道图像采集装置，图7中虚线框中表示一个隧道图像采集装置，图7中示出的图像采集***包括有顺序连接的五个隧道图像采集装置)，还包括移动平台以及设置于移动平台上的速度传感器200，隧道图像采集装置固定设置于移动平台上，隧道图像采集装置包括控制器70(图7中未示出，当如图7中所示包括多个隧道图像采集装置时，可以预设其中一个隧道图像采集装置中的控制器70进行控制，或者，在图像采集***中另设控制装置，以下以包括一个隧道图像采集装置，利用隧道图像采集装置中的控制器70发送控制信号进行说明)，速度传感器200与控制器70电连接，速度传感器200用于获取移动平台的运动速度信号并传输至控制器70。

本公开实施例的图像采集***中，对于移动平台的形状、结构及其移动和控制的形式不做具体限定。以下以自动导引运输车100作为移动平台为例进行说明，自动导引运输车100，(英文名称：Automated Guided Vehicle；简称：AGV)，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，AGV属于轮式移动机器人(英文名称：Wheeled Mobile Robot；简称：WMR)的范畴。工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电的蓄电池为其动力来源。一般可通过控制端来控制其行进路线以及轨迹。自动导引运输车100的形状和结构以及搭载空间可以根据工作需要进行对应的设计，本公开实施例附图的图7中所示的仅为一种示例，不应作为对自动导引运输车100的结构特征的限定。又例如，移动平台还可以为电车、工程车、轨道巡检车、连挂平板车等各种现有车辆，通过现有的可控制路径和速度且具有搭载平台的车辆搭载隧道图像采集装置在隧道内工作即可。

以下仍旧以自动导引运输车100作为移动平台为例进行说明，本公开实施例提供的图像采集***，通过在自动导引运输车100上搭载隧道图像采集装置，使得隧道图像采集装置能够跟随自动导引运输车100以既定的速度和路线行进，自动导引运输车100上设置有速度传感器200，速度传感器200用于获取自动导引运输车100的运动速度，并且将速度传感器200获取的运动速度传送给控制器70，控制器70根据预设的程序对于触发频率的设定，并根据运动速度信号，对应向隧道图像采集装置的同步触发器40发送控制信号。

其中，速度传感器200只要能够检测并获得自动导引运输车100的运动速度即可，本公开实施例中对于速度传感器200的结构形式、检测方式以及设置位置不做具体限定，速度传感器200对自动导引运输车100的运动速度进行检测，若自动导引运输车100搭载隧道图像采集装置在隧道内进行图像采集的过程中发生速度的变化，例如，由于坡度等原因导致速度增大，这种情况下，若隧道图像采集装置仍然保持采用控制器70中预设的采样频率，则可能由于运动速度的意外加快，导致漏掉隧道内部分位置的拍摄。当控制器70同时采集速度传感器200的速度信号，则可以根据速度传感器200的速度信号对应调节或控制采样频率，以保证隧道表面60的图像采集过程中对各个位置的全面拍摄。

可选地，如图7所示，自动导引运输车100包括滚轮101，速度传感器200为设置在滚轮101上的轮轴编码器210，轮轴编码器210记录滚轮101的转动速度并传输至控制器70。

自动导引运输车100包括滚轮101，通过滚轮101的转动实现自动导引运输车100的前进。轮轴编码器210能够记录滚轮101的滚动圈数，轮轴编码器210将记录的滚轮101滚动圈数传输至控制器70，控制器70根据滚轮101的滚动圈数就能够获知滚轮的转速，进而获得自动导引运输车100的运动速度。

示例的，本公开实施例中对于隧道图像采集装置的扫描频率，可以采用外触发的形式，自动导引运输车100在运行过程中，轮轴编码器210设置在滚轮101的轮轴上，随着滚轮101的转动记录和输出脉冲信号，若自动导引运输车100运动速度加快，则滚轮101转速增加，轮轴编码器210记录和输出的脉冲信号则增多，脉冲信号通过控制器70触发的扫描拍摄即随之增加。反之同理。这样一来，能够根据运行速度变速调整拍摄频率。另外，也可以采用预设定速触发的形式，在控制器70中设置有按照预设频率发出控制信号触发扫描拍摄的程序，工作中，控制器70根据预设频率定速触发扫描拍摄，不受外界如自动导引运输车100的运行速度的影响。

当然，若自动导引运输车100为履带形式，或其他的形式实现运动前进，则速度传感器200需要采用其他对应的结构和形式来获得运动速度。

需要说明的是，本公开实施例的图像采集***中，可以包括多个隧道图像采集装置，如图7所示，图像采集***包括自动导引运输车100以及在自动导引运输车100上搭载的依次连接的五个隧道图像采集装置，图7中每个虚线框中为一个隧道图像采集装置，五个隧道图像采集装置的扫描拍摄区域依次连接，使得图像采集***能够对整个隧道表面的断面270°范围实现扫描拍摄。当然，如图7中所示，为了使得多个隧道图像采集装置之间稳定连接以及五个隧道图像采集装置与自动导引运输车100之间稳定固定，可以设置统一的安装架或安装壳。

本公开实施例的又一方面，提供一种图像采集方法，图8为本公开实施例提供的一种图像采集方法的流程图之一，如图8所示，图像采集方法包括：

S101、获取速度传感器200检测的速度信号。

S102、根据速度信号向同步触发器40输出控制信号，以使同步触发器40根据控制信号同步触发相机20和光源30的工作信号。

采用本公开实施例的图像采集方法采集隧道内的表面图像，图像采集***包括能够使得隧道图像采集装置匀速或变速运动以改变当前拍摄位置的运动装置，例如自动导引运输车100。

采集过程中，自动导引运输车100以既定速度和轨迹搭载隧道图像采集装置在隧道内运动，首先，获取速度传感器200检测的运动速度信号，然后根据该运动速度信号，对应控制器70中预设的运动速度与采样频率的对应关系，向同步触发器40输出控制信号，同步触发器40根据接收到的控制信号同步触发相机20和光源30的工作信号，包括控制光源30启动出射大功率激光束，以及控制相机20启动，相机20的感光电子快门开启以拍摄当前位置的图像。示例的，自动导引运输车100以20km/h的速度在隧道内匀速运动，控制器70中对应于该速度下的采样频率为1次/秒，则控制器70根据检测到的20km/h的速度信号以及对应的1次/秒的采样频率，每1秒向同步触发器40发送一次控制信号，以使得相机20和光源30每1秒进行一次大功率发光和拍摄。当速度传感器200检测到的自动导引运输车100的运动速度变为40km/h，则控制70根据预设的对应关系，调整控制信号的输出频率为0.5次/秒。

可选地，如图7所示，自动导引运输车100包括滚轮101，速度传感器200为设置在滚轮101上的轮轴编码器210；图9为本公开实施例提供的一种图像采集方法的流程图之二，如图9所示，S101、获取速度传感器200检测的速度信号包括：

S1011、获取轮轴编码器210检测的滚轮101的转动周数。

S1012、根据转动周数计算滚轮101的转速；滚轮101的转速与预设转动速度比对并对应输出控制信号。

如图7所示，自动导引运输车100包括滚轮101，通过滚轮101的转动实现自动导引运输车100的前进。轮轴编码器210能够记录滚轮101的滚动圈数，轮轴编码器210将记录的滚轮101滚动圈数传输至控制器70，控制器70根据滚轮101的滚动圈数就能够获知滚轮的转速，进而获得自动导引运输车100的运动速度。

当速度传感器200为设置在滚轮101上的轮轴编码器210时，对于运动速度信号的获取，则首先获取轮轴编码器210检测的滚轮101的转动周数，滚轮101的转动周数能够反映自动导引运输车100的运动速度。然后根据转动周数计算得到滚轮101的转速，通过将计算得到的滚轮101的实时转速与控制器70中预设转动速度进行比对，并获知对应的控制信号输出频率，然后根据对应的控制信号输出频率向同步触发器40输出控制信号。

可选地，图10为本公开实施例提供的一种图像采集方法的流程图之三，如图10所示，S102、根据速度信号向同步触发器40输出控制信号，以使同步触发器40根据控制信号同步触发相机20和光源30的工作信号还包括：

S1021、控制信号包括光源30的预设工作时长以及相机20的预设快门开启时长，同步触发器40根据光源30的预设工作时长和相机20的预设快门开启时长向相机20和光源30发送关闭信号。

以线阵相机21的图像扫描为例，线阵相机21首先启动感光电子快门，对图像进行扫描，扫描完成后关闭感光电子快门，完成一次扫描拍摄。在感光电子快门开启到关闭的过程中，光源30保持开启，当感光电子快门关闭完成扫描拍摄光源30也断电关闭，停止出射大功率光束。因此，控制信号中包括有光源30的预设工作时长以及相机20的预设快门开启时长，根据速度信号向同步触发器40输出控制信号，以使同步触发器40根据控制信号同步触发相机20和光源30的工作信号还包括，在同步触发器40触发相机20达到预设快门开启时长时，同步触发器40向相机20发送关闭信号以关闭相机20的感光电子快门，完成一次扫描拍摄。同样的，在同步触发器40触发光源30达到预设工作时长时，同步触发器40向光源30发送关闭信号以关闭光源30停止出射大功率光束。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

工业实用性

综上所述，本公开提供了一种隧道图像采集装置、图像采集***及图像采集方法，在应用本公开的图像采集***进行隧道内表面图像采集的过程中，当同步触发器接收到外界输入的控制信号，即同时向光源和相机发送工作信号，光源接收到工作信号启动并朝向出光方向发光，相机收到工作信号启动并拍摄成像范围内的图像，由于光源出光的光斑范围能够覆盖相机的成像范围，光源启动发光的亮度能够对相机拍摄提供高强度的补光效果，使得拍摄的图像能够具有足够的亮度从而保证图像的清晰度，从而提高隧道内表面图像采集准确性和图像效果，可在隧道检测技术领域以及其他的图像采集领域中广泛应用。

Claims (13)

1.一种隧道图像采集装置，其特征在于，包括支架以及设置在所述支架上的相机和光源，所述光源出光的光斑范围覆盖所述相机的成像范围，还包括分别与所述相机和所述光源电连接的同步触发器，用于根据控制信号同步触发所述相机和所述光源的工作信号，所述支架上还设置有电源接口，用于连接外接电源为所述相机和所述光源供电。

2.根据权利要求1所述的隧道图像采集装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述同步触发器电连接，用于向所述同步触发器发送控制信号。

3.根据权利要求1所述的隧道图像采集装置，其特征在于，所述相机包括多个，所述光源包括至少一个，每个所述光源设置于相邻两个所述相机之间，所述光源出光的光斑范围覆盖相邻的两个所述相机的成像范围。

4.根据权利要求1所述的隧道图像采集装置，所述相机包括两个，两个所述相机对称设置于所述光源的两侧。

5.根据权利要求4所述的隧道图像采集装置，其特征在于，所述光源为线型激光源，所述相机为线阵相机，所述线型激光源与所述线阵相机沿第一方向排列设置，所述线型激光源出射的线型光斑覆盖所述线阵相机的扫描区域，所述第一方向为所述线阵相机的扫描方向。

6.根据权利要求1至5任一项所述的隧道图像采集装置，其特征在于，所述相机与所述支架铰接，所述光源与所述支架铰接；所述相机与所述支架的铰接转动方向和所述光源与所述支架的铰接转动方向相同。

7.根据权利要求6所述的隧道图像采集装置，其特征在于，还包括壳体，所述支架与所述壳体固定连接，所述支架以及设置在所述支架上的相机和光源封装于所述壳体内，所述壳体上对应所述相机的出光侧和所述光源的出光侧分别设置有出光光阑。

8.根据权利要求7所述的隧道图像采集装置，其特征在于，所述壳体上还设置有数据传输接口和同步触发接口，所述数据传输接口用于连接高速传输数据线以传输所述相机的图像数据，所述同步触发接口用于接入数据线与所述同步触发器连接。

9.一种图像采集***，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至8任一项所述的隧道图像采集装置，还包括移动平台以及设置于所述移动平台上的速度传感器，所述隧道图像采集装置固定设置于所述移动平台上，所述隧道图像采集装置包括控制器，所述速度传感器与所述控制器电连接，所述速度传感器用于获取所述移动平台的运动速度信号并传输至所述控制器。

10.根据权利要求9所述的图像采集***，其特征在于，所述移动平台包括滚轮，所述速度传感器为设置在所述滚轮上的轮轴编码器，所述轮轴编码器记录所述滚轮的转动速度并传输至所述控制器。

11.一种图像采集方法，其特征在于，包括：

获取速度传感器检测的速度信号；

根据所述速度信号向同步触发器输出控制信号，以使所述同步触发器根据所述控制信号同步触发相机和光源的工作信号。

12.根据权利要求11所述的图像采集方法，其特征在于，移动平台包括滚轮，所述速度传感器为设置在所述滚轮上的轮轴编码器；所述获取速度传感器检测的速度信号包括：

获取所述轮轴编码器检测的所述滚轮的转动周数；

根据所述转动周数计算所述滚轮的转速；

所述滚轮的转速与预设转动速度比对并对应输出控制信号。

13.根据权利要求11所述的图像采集方法，其特征在于，所述根据所述速度信号向同步触发器输出控制信号，以使所述同步触发器根据所述控制信号同步触发相机和光源的工作信号还包括：

所述控制信号包括所述光源的预设工作时长以及所述相机的预设快门开启时长，所述同步触发器根据所述光源的预设工作时长和所述相机的预设快门开启时长向所述相机和所述光源发送关闭信号。

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