本发明涉及隧道检验领域，尤其是一种基于轨道的隧道流动图像采集系统及在隧道检验中的应用。
背景技术：
交通网络的不断扩张与丰富，为人们的出现带来了极大的便利。而其中隧道、桥梁的建设，又进一步地缩短了道路距离，提高人们出行的效率。与隧道为交通出行带来便利同时存在的，还有隧道自身存在的安全隐患-如隧道结构的变动和破损。而这一要素是保证汽车通行安全的重大前提，因此需要对隧道环境的安全-如隧道是否出现有裂痕等-进行及时掌握。
目前对于隧道的检验，为通过人工定期巡检。基于庞大的隧道量基数以及不断增加的隧道数量，通过人工巡检需要耗费大量的人力，同时，人工巡检必定会影响到隧道的正常通行。
技术实现要素：
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于轨道的隧道流动图像采集系统及相应的隧道检验方法。以解决在不影响隧道正常通行的情况下，自动无人化检验隧道内壁的完整情况的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于轨道的隧道流动图像采集系统，该图像采集系统包括：沿隧道长度方向固定于隧道内壁的轨道，和运行于轨道上的机车；机车包括控制器、电源模块和相互连接的动力装置与图像采集设备，电源模块用于为控制器、动力装置和图像采集设备供电；控制器分别连接动力装置和图像采集设备；动力装置设置于轨道上，用于驱动机车沿轨道架设方向运动，图像采集设备朝垂直于隧道长度方向设置，用于采集隧道内壁的图像。
进一步的，轨道开设有导轨；动力装置包括动力机构和连接杆；动力机构设置于轨道的导轨内，连接杆连接动力机构和图像采集设备。
进一步的，上述电源模块为受电弓，沿轨道架设方向铺设有电力线，受电弓与电力线接触设置。
进一步的，上述轨道为成环形架设于隧道内，环形轨道包括平行于隧道长度方向的两段第一轨道，和两段第二轨道，每一段第二轨道的两端分别连接到每一段第一轨道的一端。
进一步的，上述轨道还包括至少一段第三轨道，第三轨道的两端分别连接到两段第一轨道的中部，第三轨道的导轨的两端分别与两段第一轨道的导轨连通；在两段第一轨道与第三轨道连接处分别设置有一个位置标签；机车还包括连接于控制器，用于识别两个位置标签的标签识别器。
或者，上述轨道为一段平行于隧道长度方向，架设于隧道顶部的条形轨道。
进一步的，在动力装置和图像采集设备之间，还设置有连接于控制器的云台；云台至少可转动半周，电源模块还为云台供电。
为解决上述全部或部分问题，本发明提供了一种基于上述环形轨道的隧道流动图像采集系统的隧道检验方法，包括以下步骤：
s1：控制器控制动力机构在导轨中从起点沿轨道架设方向运动；在此期间，控制器控制图像采集设备采集隧道内壁的图像；
s2：控制器对图像采集设备采集的图像进行预处理，再提取预处理后图像的特征值与预存的标准图像的特征值进行对比，根据对比结果判断隧道内壁是否有异常；
在上述s1-s2过程中，方法还包括s3：在需要机车从隧道一侧快速到达另一侧时，控制器控制标签识别器识别位置标签，控制器在接收到标签识别器识别到位置标签所发出的第一信号时，控制动力机构从第一轨道运动到第三轨道，控制器在接收到标签识别器识别到第二个位置标签所发出的第二信号时，控制动力机构从第三轨道运动到第一轨道。
为解决上述全部或部分问题，本发明提供了一种基于上述条形轨道的隧道流动图像采集系统的隧道检验方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1’：控制器控制动力机构从轨道的一端运动到轨道的另一端，在此期间，控制器控制图像采集设备采集隧道内壁的图像；
s2’：控制器对图像采集设备采集的图像进行预处理；再提取预处理后图像的特征值与预存的标准图像的特征值进行对比，根据对比结果判断隧道内壁是否有异常。
进一步的，上述控制器控制动力机构从轨道的一端运动到轨道的另一端具体为：
控制器控制动力机构从轨道的一端运动到轨道的另一端，在动力机构到达轨道端部时，控制器控制动力机构停止，然后控制云台转动180度，再控制动力机构沿原运动方向的反方向运动。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.通过本系统，可实现对隧道的无人化图像采集，不会影响到隧道内车辆的正常通行，也不需要人工现场检验，节约人力成本，降低人工检验的安全风险，提高隧道的汽车通行能力。
2.通过受电弓的供电形式，可保证系统的长时间运行，可有效降低人工维护的频率和成本。将动力机构和图像采集设备分离设置，可保证各机构运行的相互独立性，进而避免对采集的图像造成干扰，影响检验结果。
3.环形轨道可减小对图像采集设备的操作，条形轨道可减小轨道的长度和架设成本；设置“日”字形轨道可实现机车从隧道一侧快速到达另一侧，以满足突发情况的快速响应。
4.本系统可实现基于单一图像采集设备对于隧道内壁图像的全面采集，进而实现对隧道的全方位检验。
5.基于特征值对比的隧道检验方案，可通过较小的计算量达到对隧道内壁表面异常的有效检验。同时，基于对不同轨道结构的检验方法，均能保证对隧道内壁检验的连续性和完整性。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是基于轨道的隧道流动检验系统结构图。
图2是轨道结构的一个实施例。
图3是图2中第一轨道和第三轨道连接处的局部图。
图4是轨道结构的另一实施例。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，本实施例公开了一种基于轨道的隧道流动图像采集系统，该图像采集系统包括：沿隧道长度方向固定于隧道内壁的轨道10，和运行于轨道10上的机车20；机车20包括控制器（未示出）、电源模块和相互连接的动力装置与图像采集设备204，电源模块用于为控制器、动力装置和图像采集设备204供电；控制器分别连接动力装置和图像采集设备204；动力装置设置于轨道10上，用于驱动机车20沿轨道10架设方向运动，图像采集设备204朝垂直于隧道长度方向设置，用于采集隧道内壁的图像。
优选的，轨道10开设有导轨101，在一个实施例中，导轨101为‘t’形或‘工’形，以保证机车运行的平衡，避免对轨道的单边磨损；动力装置包括动力机构201和连接杆202；动力机构201设置于轨道10的导轨101内，连接杆202连接动力机构201和图像采集设备204。
优选的，电源模块为受电弓203，沿轨道10架设方向铺设有电力线102（优选设置在轨道10上），受电弓203与该电力线102接触设置。通过受电弓203与电力线102的接触，进一步的，通过常规的变压处理，得到工作电流，进而为控制器、动力装置和图像采集设备204供电。在一个实施例中，受电弓203设置于动力装置上。
优选的，如图2和3所示，轨道10为成环形架设于隧道内，该环形轨道10包括平行于隧道长度方向的两段第一轨道10a，和两段第二轨道10b，每一段第二轨道10b的两端分别连接到每一段第一轨道10a的一端。
进一步的，轨道10还包括至少一段第三轨道10c，该第三轨道10c的两端分别连接到两段第一轨道10a的中部，第三轨道10c的导轨101的两端分别与两段第一轨道10a的导轨101连通；在两段第一轨道10a与第三轨道10c连接处分别设置有一个位置标签10d；机车20还包括连接于控制器，用于识别该两个位置标签10d的标签识别器（未示出，在一个实施例中，该标签识别器设置于动力机构201上）。以便于机车20能快速从隧道的一侧到达隧道的另一侧。
在另一个实施方式中，如图4所示，轨道10为一段平行于隧道长度方向，架设于隧道顶部的条形轨道。
进一步的，在动力装置和图像采集设备204之间，还设置有连接于控制器的云台205；该云台205至少可转动半周（即180度），电源模块还为该云台205供电。
本实施例公开了一种基于上述环形的轨道的流动图像采集系统的隧道检验方法，包括以下步骤：
s1：控制器控制动力机构201在导轨101中从起点沿轨道10架设方向（顺时针或逆时针）运动；在此期间，控制器控制图像采集设备204采集隧道内壁的图像。
s2：控制器对图像采集设备201采集的图像进行预处理，在一个实施例中，该预处理包括：二值化处理、滤除噪音处理、形态学处理（腐蚀运算和膨胀运算）。再提取预处理后图像的特征值与预存的标准图像的特征值进行对比，根据两个特征值的对比，判断隧道内壁是否有异常（如缺损、裂痕）。在一个具体实施例中，通过计算两个特征值的相似距离，在相似距离超过预设门限值时，判断为该图像对应的隧道的局部出现异常。
在一个具体实施方式中，上述图像采集设备201为在隧道内定点采集若干隧道内壁的图像，依次传输到控制器进行预处理和特征值提取，控制器根据处理的图像顺序，依次与标准图像的特征值进行对比，进而可准确、快速地定位出异常图像以及该异常图像所对应到隧道内的位置。
优选的，在上述s1-s2过程中，方法还包括s3：在需要机车20从隧道一侧快速到达另一侧时，控制器控制标签识别器识别位置标签10d，控制器在接收到标签识别器识别到位置标签10d所发出的第一信号时，控制动力机构201从第一轨道10a运动到第三轨道10c（即从第一轨道10a的导轨101运动到第三轨道10c的导轨101），控制器在接收到标签识别器识别到第二个位置标签10d所发出的第二信号时，控制动力机构201从第三轨道10c运动到第一轨道10a。
本实施例公开了一种基于上述条形的轨道的流动图像采集系统的隧道检验方法，包括以下步骤：
s1’：控制器控制动力机构201从轨道10的一端运动到轨道10的另一端，在此期间，控制器控制图像采集设备204采集隧道内壁的图像。
s2’：控制器对图像采集设备201采集的图像进行预处理；再提取预处理后图像的特征值与预存的标准图像的特征值进行对比，根据对比结果判断隧道内壁是否有异常。此处的图像采集、预处理、特征值对比过程均与上一实施例中的相同，此处不再累述。
上述s1’中，控制器控制动力机构201从轨道10的一端运动到轨道10的另一端具体为：
控制器控制动力机构201从轨道10的一端运动到轨道10的另一端，在动力机构201到达轨道10端部时，控制器控制动力机构201停止，然后控制云台205转动180度，再控制动力机构201沿原运动方向的反方向运动。如此使机车20反复在轨道10的两端来回运动。
在一个实施方式中，对于控制器判断出隧道内壁是否有异常后，控制器还将判断为异常的结果及采集的相应图像发送到远端以供人工判断。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。