KR20240083822A - Train shape scanning method using tri-linear scan camera - Google Patents
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Abstract
본 기술은 3 선형 라인 스캔 카메라를 이용한 열차 형상 스캔 시스템이 개시되어 있다. 본 기술의 구체적인 실시예에 따르면, 고해상도 시설물 스캔이 가능한 라인센서를 이용하여 매우 넓은 화각으로 구성이 가능하며, 철도 차량 및 철도 시설물을 촬영하는데 카메라 개수를 줄일 수 있고, 고속 주행중인 열차의 차체외형을 스캔하기 위한 방법으로 설치비용을 절감하는 효과가 있어 일반철도뿐만 고속열차가 주행하는 선로 상에 주요 거점마다 시스템 설치가 가능하며, 또한 3선형 라인스캔 카메라를 이용하여 주행중인 열차에 차체의 형상을 스캔하여 결함을 감지할 수 있어 열차로 인한 사고에 파급을 축소할 수 있다.This technology discloses a train shape scanning system using a three-linear line scan camera. According to a specific embodiment of this technology, it is possible to configure a very wide angle of view using a line sensor capable of high-resolution facility scanning, the number of cameras can be reduced when photographing railroad cars and railroad facilities, and the body exterior of a train running at high speed is possible. It is effective in reducing installation costs as a method of scanning, so the system can be installed at each major point on tracks where high-speed trains as well as general railways run. In addition, it uses a 3-line line scan camera to monitor the shape of the car body on a running train. By scanning, defects can be detected, reducing the impact of accidents caused by trains.
Description
본 발명은 3 선형 라인 스캔 카메라를 이용한 열차 형상 스캔 시스템에 관한 것으로서, 선형 라인 카메라를 사용하여 주행 중인 열차에 2D 컬러이미지와 3D 형상 데이터를 동시에 생성한 다음 3D 형상데이터와 2D 컬러이미지를 병합하여 열차에 3D형상 및 2D 표면정보를 시각화함에 따라 라인 스캔 카메라를 이용하여 주행 중인 열차의 형상을 효과적으로 스캔할 수 있는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a train shape scan system using a 3-linear line scan camera, which simultaneously generates 2D color images and 3D shape data on a running train using a linear line camera, and then merges the 3D shape data and 2D color image. This is about a technology that can effectively scan the shape of a running train using a line scan camera by visualizing the 3D shape and 2D surface information on the train.
대차는 차륜·차축으로 구성되며, 차체의 중량을 차축에 전달하는 것과 동시에 주행·제동 기능을 갖춘 구조물이며, 차체라 함은 대차에 의하여 지지되며 여객 등이 탑승하거나 화물 및 운전용기기 등을 적재하는 철도차량 부분의 총칭을 말한다. The bogie is composed of wheels and axles, and is a structure that transmits the weight of the car body to the axle and has driving and braking functions. The car body is supported by the bogie and carries passengers, etc. or carries cargo and driving equipment. It refers to the general term for the parts of a railway vehicle.
이러한 철도차량의 안전을 확보하기 위하여 열차에 부착설비는 차량한계 벗어나서는 아니되며, 차체 및 대차에 균열ㆍ훼손ㆍ용접부의 균열이 있어서는 아니된다. In order to ensure the safety of these railway vehicles, the equipment attached to the train must not exceed the vehicle limits, and the car body and bogies must not have cracks, damage, or cracks in welds.
따라서 차량 및 부착 설비에 대한 외관손상이 없었는지에 대한 상태 확인을 위한 예방 유지보수 작업이 필요하며, 부품에 결함이나 고장 발생시에는 열차운행되기 이전에 반드시 수리되어야 한다. Therefore, preventive maintenance work is necessary to check the condition of the vehicle and attached equipment to ensure that there is no external damage, and if a defect or malfunction occurs in a part, it must be repaired before the train is operated.
열차 부착설비에 대한 결함검사는 숙련된 차량 유지보수자에 육안 검사를 실시하고 있으나, 상시 운행하는 모든 열차를 신속하게 점검하기에는 유지보수 시간이 부족한 실정이다. Defect inspection of train attachment equipment is carried out through visual inspection by experienced vehicle maintainers, but maintenance time is insufficient to quickly inspect all trains in regular operation.
이러한 문제점을 개선하기 위해 제10-1602376호에 따른 열차 결함 모니터링 시스템의 경우, 2D 카메라 및 3D 카메라를 사용하여 열차에 영상을 획득하는 기술이 개시된바 있다.In order to improve this problem, in the case of the train defect monitoring system according to No. 10-1602376, a technology for acquiring images from the train using 2D cameras and 3D cameras has been disclosed.
선행특허의 경우 2D 카메라와 3D 카메라를 분리하여 사용하므로 시스템 구축 비용이 고가이고, 서로 다른 카메라에서 수집한 열차에 2D 이미지와 3D 형상 정보를 병합하는 과정이 복잡한 단점이 있다. In the case of prior patents, 2D cameras and 3D cameras are used separately, so the system construction cost is high, and the process of merging 2D images and 3D shape information on trains collected from different cameras is complicated.
또한, 3D 스캐너의 경우 2D 스캐너에 비해 상대적으로 영상 촬영 속도가 떨어지는 단점이 있어, 열차가 저속(50km/h 미만)으로 주행하는 선로(차량기지, 역사 등)에 설치해야 하는 장소에 제약이 있다. In addition, 3D scanners have the disadvantage of a relatively lower image capture speed compared to 2D scanners, so there are restrictions on where they can be installed on tracks (depots, stations, etc.) where trains run at low speeds (less than 50 km/h). .
본 발명의 목적은, 선형 라인 카메라를 사용하여 주행중인 열차에 2D 컬러이미지와 3D 형상 데이터를 동시에 생성하므로, 시스템 구축비용이 저렴한 장점이 있으며, 하나의 카메라로부터 3D 형상데이터와 2D 컬러이미지 병합하여 열차에 3D형상 및 2D 표면정보를 시각하기 위한 것이다.The purpose of the present invention is to simultaneously generate 2D color images and 3D shape data on a running train using a linear line camera, so it has the advantage of low system construction costs and merges 3D shape data and 2D color images from a single camera. It is intended to visualize 3D shape and 2D surface information on the train.
또한, 본 발명은 라인스캔카메라의 경우에 주행중인 열차의 고속스캔이 가능하므로, 일반철도뿐만 아니라 고속열차가 주행하는 모든 운행 선로 상에 주요 거점마다 시스템 설치가 가능하므로, 열차에 차체 부착시설물의 결함으로 인한 사고에 파급을 축소하기 위한 것이다.In addition, the present invention enables high-speed scanning of running trains in the case of a line scan camera, so the system can be installed at each major point not only on regular railways but also on all operating tracks where high-speed trains run, so it is possible to install the system at each major point. This is to reduce the impact of accidents caused by defects.
본 발명의 실시 양태에 의거, 3 선형 라인 스캔 카메라를 이용한 열차 형상 스캔 시스템은, According to an embodiment of the present invention, a train shape scanning system using a three-linear line scan camera,
3 선형 라인스캔카메라로 구성되어 주행중인 열차의 형상을 스캔하는 열차 스캔부; A train scan unit consisting of three linear line scan cameras to scan the shape of a running train;
열차의 이동속도를 감지하여 차체형상 스캔부의 3선형 라인스캔 카메라의 촬영 신호를 전송하는 카메라 촬영 제어부; A camera shooting control unit that detects the moving speed of the train and transmits a shooting signal from the three-line line scan camera of the body shape scanning unit;
3 선형 라인스캔 카메라에서 촬영된 이미지로부터 열차 외형에 대한 3D 형상을 생성하는 열차형상 생성부; 및 3 A train shape generator that generates a 3D shape of the train from images captured by a linear line scan camera; and
열차에 3D 형상데이터를 분석하여 열차 차체에 부착된 시설물에 이상상태를 검지하는 열차 결함 분석부;를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.One feature is that it includes a train defect analysis unit that analyzes 3D shape data on the train and detects abnormal conditions in facilities attached to the train body.
바람직하게 상기 시스템은 Preferably, the system
열차 운행 선로변에 설치되는 열차외형 이상상태 검사장치(S)를 더 포함할 수 있다.It may further include a train external abnormality inspection device (S) installed on the train operating track.
바람직하게 상기 열차 열차외형 이상상태 검사장치(S)는 Preferably, the train external appearance abnormality inspection device (S) is
액셀카운터를 선로변에 설치한 후, 열차 통과시 차륜을 인식하며, 차륜을 인식 시간과 차륜과 차륜간에 설치거리를 계산하여 열차의 주행속도를 계산한 다음 열차 주행 속도에 따라 이동하는 차량을 3선형 라인스캔 카메라가 일정한 간격으로 촬영할 수 있도록 카메라의 촬영신호를 제어하는 카메라 촬영 제어부(100);After installing the accelerator counter on the track, it recognizes the wheels when the train passes, calculates the running speed of the train by calculating the wheel recognition time and the installation distance between the wheels, and then moves the vehicle according to the train's running speed. A camera shooting control unit 100 that controls the shooting signal of the camera so that the linear line scan camera can shoot at regular intervals;
선로변을 통과중인 열차에 차체를 스캐닝하는 열차 스캔부(200);A train scanning unit 200 that scans the body of a train passing along the track;
3개의 선형 CCD 센서로부터 이미지를 수집한 다음 수집된 이미지를 정합하여 차체의 3D 형상정보를 생성하는 열차 형상 생성부(300); 및A train shape generator 300 that collects images from three linear CCD sensors and then matches the collected images to generate 3D shape information of the car body; and
차체에 3D 형상 정보를 분석하여 차체 부착 시설물에 파손 및 균열 등에 결함상태를 인식한 다음 차량 결함 및 시설물에 상태 변화를 모니터링을 수행하는 열차결함 분석부(400)를 포함할 수 있다.It may include a train defect analysis unit 400 that analyzes 3D shape information on the car body, recognizes defect states such as damage and cracks in the car body attached facilities, and then monitors changes in the state of the vehicle defects and facilities.
바람직하게 상기 카메라 촬영 제어부(100)는, Preferably, the camera shooting control unit 100,
액셀카운터를 선로변에 설치한 후, 열차 통과시 차륜을 인식하며, 차륜을 인식 시간과 차륜과 차륜간에 설치거리를 계산하여 열차의 주행속도를 계산하는 차량속도 감지모듈(101); 및 A vehicle speed detection module (101) that installs an accelerator counter on the track, recognizes the wheels when the train passes, and calculates the running speed of the train by calculating the recognition time for the wheels and the installation distance between the wheels; and
열차 주행 속도에 따라 이동하는 차량을 3선형 라인스캔 카메라가 일정한 간격으로 촬영할 수 있도록 카메라의 촬영신호를 제어하는 카메라 촬영제어 모듈(102)을 포함할 수 있다.It may include a camera shooting control module 102 that controls the shooting signal of the camera so that the three-line line scan camera can shoot the moving vehicle at regular intervals according to the train speed.
바람직하게 상기 열차 스캔부(200)는 3개의 선형 CCD 센서(red, green, blue)의 배열로 구성되며, 3개의 선행 CCD 센서는 일정 간격으로 취부되어 주행중인 열차를 스캐닝하는 3선형 라인스캔 카메라(201); 및Preferably, the train scan unit 200 is composed of an array of three linear CCD sensors (red, green, blue), and the three leading CCD sensors are installed at regular intervals to form a three-line line scan camera that scans the running train. (201); and
3선형 카메라의 광원으로 3선형 라인 스캔 카메라의 라인 조명(202)을 포함할 수 있다.The light source of the 3-line camera may include the line lighting 202 of the 3-line line scan camera.
바람직하게 상기 열차 형상 생성부(300)는Preferably, the train shape generator 300
3개의 선형 CCD 센서로부터 이미지를 수집하는 이미지 수집모듈(301); 집된 이미지를 정합하여 차체의 3D 형상정보를 생성하는 3D 형상모듈(302)를 포함할 수 있다.An image acquisition module 301 that collects images from three linear CCD sensors; It may include a 3D shape module 302 that generates 3D shape information of the vehicle body by matching the collected images.
바람직하게 상기 열차결함 분석부(400)는Preferably, the train defect analysis unit 400
상기 열차결함 분석부(400)는 차체에 3D 형상 정보를 분석하여 차체 부착 시설물에 파손 및 균열 등에 결함상태를 인식하는 차체결함 인식모듈(401); 및The train defect analysis unit 400 includes a car body defect recognition module 401 that analyzes 3D shape information on the car body and recognizes defect states such as damage and cracks in facilities attached to the car body; and
차량 결함 및 시설물에 상태 변화를 모니터링하기 위한 결함처리 모듈(402)를 포함할 수 있다. It may include a defect processing module 402 for monitoring vehicle defects and status changes in facilities.
본 발명에 의거하면, 고해상도 시설물 스캔이 가능한 라인센서를 이용하여 매우 넓은 화각으로 구성이 가능하며, 철도 차량 및 철도 시설물을 촬영하는데 카메라 개수를 줄일 수 있다. According to the present invention, it is possible to configure a very wide angle of view using a line sensor capable of high-resolution facility scanning, and the number of cameras can be reduced when photographing railroad cars and railroad facilities.
본 발명에 따르면, 고속 주행중인 열차의 차체외형을 스캔하기 위한 방법으로 설치비용을 절감하는 효과가 있어 일반철도뿐만 고속열차가 주행하는 선로 상에 주요 거점마다 시스템 설치가 가능하다. According to the present invention, a method for scanning the body outline of a train running at high speed has the effect of reducing installation costs, making it possible to install the system at each major point on the track where high-speed trains run as well as general railways.
또한 3선형 라인스캔 카메라를 이용하여 주행중인 열차에 차체의 형상을 스캔하여 결함을 감지할 수 있어 열차로 인한 사고에 파급을 축소할 수 있는 장점이 있다.In addition, using a three-line line scan camera, defects can be detected by scanning the shape of the car body of a running train, which has the advantage of reducing the impact of accidents caused by trains.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 3선형 라인스캔 카메라를 이용하여 고속으로 주행중인 열차의 형상을 고속 스캐닝하기 위한 열차외형 이상상태 검사장치(S)를 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 열차외형 이상상태 검사장치(S)를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 고속으로 주행중인 열차의 외형을 스캔닝하기 위한 3선형 라인스캔 카메라의 구성을 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 3선형 라인센서를 이용하여 고속으로 주행중인 열차표면의 형상을 스캐닝한 방법을 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 열차외형 이상상태 검사장치(S)에서 검사 대상이 되는 열차의 부착된 설비를 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 3선형 라인센서를 이용하여, 카메라로부터 주행중인 열차의 길이 및 깊이 정보를 계산하는 방법을 도시한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 주행중인 열차의 길이와 깊이 정보를 이미지 형태로 저장한 결과를 도시한 예시도이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described later. Therefore, the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
Figure 1 is an exemplary diagram showing a train appearance abnormality inspection device (S) for high-speed scanning of the shape of a train running at high speed using a three-line line scan camera according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram showing a train external abnormality inspection device (S) according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an exemplary diagram showing the configuration of a three-line line scan camera for scanning the external appearance of a train traveling at high speed according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an exemplary diagram showing a method of scanning the shape of the surface of a train running at high speed using a three-line line sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is an exemplary diagram showing equipment attached to a train to be inspected by the train exterior abnormality inspection device (S) according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an exemplary diagram showing a method of calculating length and depth information of a running train from a camera using a three-line line sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is an example diagram showing the results of storing length and depth information of a running train in the form of an image according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the exemplary embodiments. The same reference numerals in each drawing indicate members that perform substantially the same function.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.The purpose and effect of the present invention can be naturally understood or become clearer through the following description, and the purpose and effect of the present invention are not limited to the following description. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known techniques related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
동 1은 일 실시예의 3선형 라인스캔카메라(201)를 전철주 상부 또는 터널 상부에 설치한 후, 주행중인 열차의 형상을 고속 스캐닝하기 위한 방법이다. 먼저 주행중인 열차의 진입을 검지하기 위해 엑슬카운터로 구성된 차량속도감지모듈(101)를 선로변에 설치한다. 차량속도 감지모듈(101)은 열차 통과시 차륜을 실시간 인식한다. 또한 차륜 인식시간과 차륜과 차륜간에 이동 거리를 계산한 후, 열차의 주행속도 정보를 카메라 촬영제어 모듈(102)로 전송한다. 1 is a method for high-speed scanning the shape of a running train after installing the three-line line scan camera 201 of one embodiment on the top of the subway pole or the top of the tunnel. First, a vehicle speed detection module (101) consisting of an axle counter is installed on the trackside to detect the entry of a running train. The vehicle speed detection module 101 recognizes the wheels in real time when a train passes. In addition, after calculating the wheel recognition time and the moving distance between wheels, the train's running speed information is transmitted to the camera shooting control module 102.
카메라 촬영제어 모듈(102)은 열차 주행 속도에 따라 3선형 라인스캔 카메라에 촬영신호(Trigger)를 출력한다. 이때 카메라 촬영신호는 열차 주행속도에 따라 주행중인 열차를 카메라라 일정간격으로 스캔할 수 있도록 제어한다.The camera shooting control module 102 outputs a shooting signal (trigger) to the three-line line scan camera according to the train's running speed. At this time, the camera shooting signal is controlled so that the running train can be scanned at regular intervals according to the train's running speed.
카메라 촬영제어 모듈(102)의 카메라 촬영신호에 따라 3선형 라인스캔 카메라(201)는 통과중인 열차의 차체를 스캔닝하고, 3개의 선형 CCD 센서로부터 각각의 열차 스캐닝 영상을 수집한다.According to the camera shooting signal from the camera shooting control module 102, the three-line line scan camera 201 scans the body of the passing train and collects each train's scanning image from three linear CCD sensors.
열차외형 이상상태 검사장치(S)는 도 2를 참조하면 카메라 촬영제어부(100)와 열차스캔부(200), 열차형상생성부(300), 열차결함분석부(400)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the train exterior abnormality inspection device (S) consists of a camera capture control unit 100, a train scanning unit 200, a train shape generation unit 300, and a train defect analysis unit 400.
촬영제어부(100)은 열차의 진입정보를 수집하여 통과중인 열차에 이동속도를 계산하는 차량속도감지모듈(101)과 3선형 라인스캔 카메라의 촬영명령을 제어하는 카메라 촬영 제어부(102)로 구성된다.The shooting control unit 100 is composed of a vehicle speed detection module 101 that collects train entry information and calculates the moving speed of a passing train, and a camera shooting control unit 102 that controls shooting commands of a three-line line scan camera. .
열차스캔부(200)은 3선형 라인스캔카메라(201)과 라인조명(202)로 구성되어 선로변을 통과중인 열차을 스캐닝하여 3개의 라인스캔 이미지를 수집한다.The train scanning unit 200 consists of a three-line line scan camera 201 and a line light 202 and collects three line scan images by scanning a train passing along the track.
3선선 라인스캔카메라(201)은 [도3]과 같이 고속으로 주행중인 열차의 외형을 스캔닝하기 위해 3개의 선형 CCD 센서(red, green, blue)의 배열로 구성되며, 3개의 선행 CCD 센서는 일정 간격으로 분리되어 주행중인 열차의 표면을 [도4]와 같이 3개의 공간 분리된 라인(Red, green, blue)의 색상으로 열차를 스캐닝한다. The three-line line scan camera 201 consists of an array of three linear CCD sensors (red, green, blue) to scan the appearance of a train running at high speed as shown in [Figure 3], and three leading CCD sensors is separated at regular intervals and scans the surface of the running train with the colors of three spatially separated lines (red, green, blue) as shown in [Figure 4].
3선형 라인스캔 카메라는 공간적으로 분리되어 색상 채널당 3개의 라인으로 구성되므로 광학 관점으로 볼 때 3개의 개별 이미지를 수집한다. 따라서 열차 표면의 부착시설물의 RGB 배열로 구성된 라인센서를 이용하여 도 3의 스테레오 방식 삼각측정원리를 통해 철도차량에 부착된 시설물에 깊이 측정이 가능하다. A trilinear linescan camera consists of three spatially separated lines per color channel, thus collecting three separate images from an optical perspective. Therefore, it is possible to measure the depth of facilities attached to a railroad vehicle through the stereo triangulation principle of FIG. 3 using a line sensor composed of an RGB array of facilities attached to the surface of a train.
열차형상스캔부(300)는 3선형 이미지를 수집하여 열차의 3D 형상 데이터를 생성하기 위한 이미지정합모듈(301)과 3D 형상 생성모듈(302)로 구성된다.The train shape scanning unit 300 is composed of an image matching module 301 and a 3D shape generation module 302 for collecting three-line images and generating 3D shape data of the train.
이미지정합모듈(301)는 3선형 라인센서에서 촬영되는 3가지 색상 이미지를 열차의 이동 속도를 고려하여 하나의 이미지로 정합한다. 이러한 정합을 위해서는 각각의 이미지가 동일시점에 촬영되어야 하며, 균일하고 균일한 조명과 완벽하게 초점이 맞춰진 이미지가 중요하다.The image matching module 301 matches the three color images captured by the three-line line sensor into one image by considering the moving speed of the train. For this registration, each image must be taken at the same point, and uniform lighting and perfectly focused images are important.
3D 형상 생성모듈(302)는 각각의 선형 이미지로부터 물체의 특징을 인식하기 위해 시설물의 패턴매칭방식을 적용하여 해당하는 각각의 이미지 포인트를 인식한 후 이미지 포인터에 대한 깊이정보를 계산한다. The 3D shape creation module 302 applies the facility pattern matching method to recognize the characteristics of the object from each linear image, recognizes each corresponding image point, and then calculates depth information for the image pointer.
각 이미지 포인터에 대한 깊이 정보는 3선형 라인이미지를 이용하여 스테레오 방식의 삼각측량원리에 의해 깊이(Depth) 정보를 [도6]과 같이 계산한다. Depth information for each image pointer is calculated using a three-linear line image using the stereo triangulation principle, as shown in [Figure 6].
도 6을 참조하면, 3선형 라인 이미지로부터 3선형 라인 센서간에 거리(PL과 PR)와 랜즈와 라인센서까지의 초점거리를 이용하여 물체 점 P까지에 깊이를 계산한다.Referring to FIG. 6, the depth to the object point P is calculated from the 3-line line image using the distances (PL and PR) between the 3-line line sensors and the focal distance between the lens and the line sensor.
즉, 각각의 3선형 이미지로부터 PL, PR에 해당하는 이미지 특징점을 서로 매칭한 후, 3선형 센서간에 물리적 설치 거리와 초점거리를 이용하여 측정점 P에 대한 깊이를 계산한다. That is, after matching the image feature points corresponding to PL and PR from each three-linear image, the depth to the measurement point P is calculated using the physical installation distance and focal distance between the three-linear sensors.
도 6을 참조하면, 3선형 라인 센서간에 물리적 설치거리(L)와 측정점(P)에 대하여 각 라인센서에서 촬영된 영상에서 픽셀에 상이 맺히는 각도(α)와 각도(β)에 대한 정보를 이용하여 측정점(P)까지에 높이값(h)과 거리값(a)를 추출하는 방식으로 다음의 식(1)를 통해 3선형 라인센서로부터 열차 차체에 대한 깊이(Depth) 계산이 가능하다.Referring to Figure 6, information on the angle (α) and angle (β) at which the image is formed on the pixel in the image captured by each line sensor is used for the physical installation distance (L) and measurement point (P) between the three-line line sensors. By extracting the height value (h) and distance value (a) to the measurement point (P), it is possible to calculate the depth of the train body from the three-line line sensor through the following equation (1).
..........................식(1) ...................................Equation (1)
열차결함 분석부(400)는 열차에 3D 형상을 분석하여 열차 차체의 파손 및 균열 등에 결함상태를 인식하는 차체결함 인식모듈(401)과 차량 결함 및 시설물에 상태 변화를 모니터링하고, 결함검사 결과를 기간별로 이력관리를 수행하기 우한 결함처리 모듈(402)로 포함할 수 있다.The train defect analysis unit 400 analyzes the 3D shape of the train and monitors the car body defect recognition module 401, which recognizes defects such as damage and cracks in the train body, monitors changes in the state of vehicle defects and facilities, and reports defect inspection results. It can be included in the defect processing module 402 to perform history management by period.
이에 일 실시예는 고해상도 시설물 스캔이 가능한 라인센서를 이용하여 매우 넓은 화각으로 구성이 가능하며, 철도 차량 및 철도 시설물을 촬영하는데 카메라 개수를 줄일 수 있다. Accordingly, one embodiment can be configured with a very wide viewing angle by using a line sensor capable of high-resolution facility scanning, and the number of cameras can be reduced when photographing railroad cars and railroad facilities.
또한 일 실시예는 고속 주행중인 열차의 차체외형을 스캔하기 위한 방법으로 설치비용을 절감하는 효과가 있어 일반철도뿐만 고속열차가 주행하는 선로 상에 주요 거점마다 시스템 설치가 가능하다. In addition, one embodiment is a method for scanning the body shape of a train running at high speed, which has the effect of reducing installation costs, so the system can be installed at each major point on the track where high-speed trains run as well as general railways.
일 실시예는 3선형 라인스캔 카메라를 이용하여 주행중인 열차에 차체의 형상을 스캔하여 결함을 감지할 수 있어 열차로 인한 사고에 파급을 축소할 수 있는 장점이 있다.One embodiment has the advantage of being able to detect defects by scanning the shape of the car body of a running train using a three-line line scan camera, thereby reducing the impact of accidents caused by trains.
S: 열차외형 이상상태 검사장치
100: 카메라 촬영제어부
101: 차량속도 감지모듈
102: 카메라 촬영 제어모듈
200: 열차스캔부
201: 3선형 라인스캔 카메라
202: 라인조명
300: 열차형상 생성부
301: 이미지 정합모듈
302: 3D 형상생성 모듈
400: 열차 결함분석부
401: 차체결함 인식 모듈
401: 결함처리 모듈S: Train external abnormal condition inspection device
100: Camera shooting control unit
101: Vehicle speed detection module
102: Camera shooting control module
200: Train scanning unit
201: 3-line line scan camera
202: Line lighting
300: Train shape creation unit
301: Image registration module
302: 3D shape creation module
400: Train defect analysis department
401: Vehicle body defect recognition module
401: Defect handling module
Claims (7)
열차의 이동속도를 감지하여 차체형상 스캔부의 3선형 라인스캔 카메라의 촬영 신호를 전송하는 카메라 촬영 제어부;
3 선형 라인스캔 카메라에서 촬영된 이미지로부터 열차 외형에 대한 3D 형상을 생성하는 열차형상 생성부; 및
열차에 3D 형상데이터를 분석하여 열차 차체에 부착된 시설물에 이상상태를 검지하는 열차 결함 분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3 선형 라인 스캔 카메라를 이용한 열차 형상 스캔 시스템.A train scan unit consisting of three linear line scan cameras to scan the shape of a running train;
A camera shooting control unit that detects the moving speed of the train and transmits a shooting signal from the three-line line scan camera of the body shape scanning unit;
3 A train shape generator that generates a 3D shape of the train from images captured by a linear line scan camera; and
A train shape scan system using a three-line line scan camera, comprising a train defect analysis unit that analyzes 3D shape data on the train and detects abnormal conditions in facilities attached to the train body.
열차 운행 선로변에 설치되는 열차외형 이상상태 검사장치(S)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3 선형 라인 스캔 카메라를 이용한 열차 형상 스캔 시스템.The method of claim 1, wherein the system
A train shape scanning system using a 3-line line scan camera, further comprising a train external abnormality inspection device (S) installed on the train operating track.
액셀카운터를 선로변에 설치한 후, 열차 통과시 차륜을 인식하며, 차륜을 인식 시간과 차륜과 차륜간에 설치거리를 계산하여 열차의 주행속도를 계산한 다음 열차 주행 속도에 따라 이동하는 차량을 3선형 라인스캔 카메라가 일정한 간격으로 촬영할 수 있도록 카메라의 촬영신호를 제어하는 카메라 촬영 제어부(100);
선로변을 통과중인 열차에 차체를 스캐닝하는 열차 스캔부(200);
3개의 선형 CCD 센서로부터 이미지를 수집한 다음 수집된 이미지를 정합하여 차체의 3D 형상정보를 생성하는 열차 형상 생성부(300); 및
차체에 3D 형상 정보를 분석하여 차체 부착 시설물에 파손 및 균열 등에 결함상태를 인식한 다음 차량 결함 및 시설물에 상태 변화를 모니터링을 수행하는 열차결함 분석부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3 선형 라인 스캔 카메라를 이용한 열차 형상 스캔 시스템.The method of claim 2, wherein the train external appearance abnormality inspection device (S)
After installing the accelerator counter on the track, it recognizes the wheels when the train passes, calculates the running speed of the train by calculating the wheel recognition time and the installation distance between the wheels, and then moves the vehicle according to the train's running speed. A camera shooting control unit 100 that controls the shooting signal of the camera so that the linear line scan camera can shoot at regular intervals;
A train scanning unit 200 that scans the body of a train passing along the track;
A train shape generator 300 that collects images from three linear CCD sensors and then matches the collected images to generate 3D shape information of the car body; and
A 3-linear train characterized in that it includes a train defect analysis unit 400 that analyzes 3D shape information on the car body, recognizes defect states such as damage and cracks in the car body attached facilities, and then monitors changes in the state of the vehicle defects and facilities. Train shape scanning system using a line scan camera.
액셀카운터를 선로변에 설치한 후, 열차 통과시 차륜을 인식하며, 차륜을 인식 시간과 차륜과 차륜간에 설치거리를 계산하여 열차의 주행속도를 계산하는 차량속도 감지모듈(101); 및
열차 주행 속도에 따라 이동하는 차량을 3선형 라인스캔 카메라가 일정한 간격으로 촬영할 수 있도록 카메라의 촬영신호를 제어하는 카메라 촬영제어 모듈(102)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3 선형 라인 스캔 카메라를 이용한 열차 형상 스캔 시스템.The method of claim 3, wherein the camera shooting control unit 100,
A vehicle speed detection module (101) that installs an accelerator counter on the track, recognizes the wheels when the train passes, and calculates the running speed of the train by calculating the recognition time for the wheels and the installation distance between the wheels; and
A train using a 3-line line scan camera, characterized in that it includes a camera shooting control module 102 that controls the camera's shooting signal so that the 3-line line scan camera can capture moving vehicles at regular intervals according to the train's running speed. Geometry scanning system.
3선형 카메라의 광원으로 3선형 라인 스캔 카메라의 라인 조명(202)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3 선형 라인 스캔 카메라를 이용한 열차 형상 스캔 시스템.According to claim 3, the train scanning unit 200 is composed of an array of three linear CCD sensors (red, green, blue), and the three leading CCD sensors are installed at regular intervals to scan the running train. Linear linescan camera (201); and
A train shape scanning system using a 3-line line scan camera, characterized in that it includes the line illumination 202 of the 3-line line scan camera as the light source of the 3-line camera.
3개의 선형 CCD 센서로부터 이미지를 수집하는 이미지 수집모듈(301); 및
집된 이미지를 정합하여 차체의 3D 형상정보를 생성하는 3D 형상모듈(302)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3 선형 라인 스캔 카메라를 이용한 열차 형상 스캔 시스템.The method of claim 3, wherein the train shape generator 300
An image acquisition module 301 that collects images from three linear CCD sensors; and
A train shape scan system using a 3-line line scan camera, characterized in that it includes a 3D shape module 302 that generates 3D shape information of the car body by matching the collected images.
상기 열차결함 분석부(400)는 차체에 3D 형상 정보를 분석하여 차체 부착 시설물에 파손 및 균열 등에 결함상태를 인식하는 차체결함 인식모듈(401); 및
차량 결함 및 시설물에 상태 변화를 모니터링하기 위한 결함처리 모듈(402)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3 선형 라인 스캔 카메라를 이용한 열차 형상 스캔 시스템.
The method of claim 3, wherein the train defect analysis unit 400
The train defect analysis unit 400 includes a car body defect recognition module 401 that analyzes 3D shape information on the car body and recognizes defect states such as damage and cracks in facilities attached to the car body; and
A train shape scan system using a 3-line line scan camera, characterized in that it includes a defect processing module 402 for monitoring vehicle defects and state changes in facilities.
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