CN107449786B - 一种对物体表面精细观测的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对物体表面精细观测的装置。该装置实施例包括运行载体和设置在运行载体上的观测单元，以及对观测单元采集的图像进行合成分析的处理单元，其中运行载体沿预定的运行路线运动，观测单元对观测对象的表面进行精细图像采集，采集后的图像再由处理单元以运行路线为参考合成一个统一的全景图像。本发明实施例中还进一步采用了赋型支架、轨道车、高清摄像机、双远心镜头、补光组件、运行载体姿态测量传感器、控制云台等技术特征，进一步保证了对被观测对象进行精细观测的准确性、稳定性、可控性，以及经过处理单元精确拼接观测图像后，可以得到完整的全景图，有利于存储和分析，提高了对大型物体进行维护维修的信息化水平。

Description

一种对物体表面精细观测的装置

技术领域

本发明涉及图像检测领域，尤其涉及一种对物体表面精细观测的装置。

背景技术

在飞机、轮船、火车等大型运输载体的表面通常是由铆接、焊接等方式进行连接，这些连接处需要定时对其完好性进行精细观测，以便于及早发现隐患，避免事故发生。另外，在堤坝、桥梁等大型公共建筑的表面也需要进行精细观测，以便于及时发现可能出现的裂痕、裂纹，保证这些建筑的安全可靠。

现有技术条件下，主要存在的问题有：

一是主要依靠人工目测，例如对于飞机的机体表面、机舱内壁等检测，主要还是靠人工目测进行查找问题，这种方式费时费力，并且还会因人而异，容易出现漏检、误检的问题。

二是没有观测材料存档，例如对于堤坝表面的观测没有建立图像资料，难以与以往的资料进行比对分析，因此对于一些细节变化难以进行捕捉分析。

三是观测处理的智能化水平不高，采集众多的细节图像之后需要能够合成一个统一的观测图像，这样便于通过人工智能查找定位和分析研判可能存在的故障点，目前在这方面的智能化处理尚不足。

为此，需要提供一种对被观测对象的表面细节精细观测方法和观测装置，为大型建筑、大型交通工具的表面细节提供精细观测和分析处理的方法手段，解决观测不到、观测不清、观测不全、观测之后分析处理水平不高等问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种对物体表面精细观测的装置，解决现有技术中由人工观测带来的费时费力、电子观测不清楚不连续、难以建立观测电子档案等技术难题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种对物体表面精细观测的装置，包括运行载体和设置在该运行载体上的观测单元，以及对观测单元采集的图像进行合成分析的处理单元，该运行载体沿预定的运行路线运动，该观测单元对被观测对象的表面进行细节图像采集，采集后的细节图像再由该处理单元以该运行路线为参考合成一个统一的全景图像。

在本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例中，该运行载体是轨道车，该轨道车沿靠近被观测对象的表面的赋型支架上运行，该预定的运行路线是该赋型支架上设置的轨道车运行的轨道路线。

在本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例中，该观测单元包括高清摄像机和设置在该高清摄像机镜头前端的双远心镜头。

在本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例中，该观测单元进一步包括补光组件，该补光组件由等腰直角棱镜和光源组成，该等腰直角棱镜设置在远心镜头的前端，并且该等腰直角棱镜的斜面与该双远心镜头的中轴线成45度夹角，该光源位于该等腰直角棱镜的一个直角面的一侧，该等腰直角棱镜的另一个直角面与该双远心镜头的中轴线垂直。

在本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例中，该观测单元通过云台设置在该轨道车上。

在本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例中，该轨道车上设置有对该轨道车姿态进行测量的姿态测量传感器，以及对观测单元所在的云台进行调控的操控系统，该姿态测量传感器将所测得的该轨道车姿态参数值实时传输给该操控系统，由该操控系统根据该轨道车姿态参数值自适应调控该云台，使得该观测单元中的高清摄像机、双远心镜头所在的光轴与被观测对象的表面始终呈垂直观测状态。

在本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例中，该观测单元还包括通信模块，该通信模块将该高清摄像机拍摄的图像传输给该处理单元，该处理单元根据该图像质量信息再通过该通信模块向该观测单元回传控制信号，该观测单元将该控制信号再传输给该操控系统，该操控系统根据该控制信号对该云台进行调控。

在本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例中，该轨道车上设置有位移传感器，该位移传感器包括测量该轨道车偏转角度的陀螺仪，测量该轨道车运行位置的轮盘编码器。

在本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例中，该观测单元中的该高清摄像机拍摄的相邻两个图像帧之间具有重合度，该重合度大于或等于50％，该处理单元对图像帧进行拼接时，选用与该图像帧间隔相邻的图像帧拼接成拼接图像，而与该图像帧相邻的图像帧则用作对该拼接图像进行局部修补或替换。

在本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例中，该运行载体是无人机，该无人机沿靠近观测对象的表面的预定航线抵近飞行，该预定的运行路线是该无人机的预定航线。

本发明的有益效果是：本发明对物体表面精细观测的装置实施例包括运行载体和设置在运行载体上的观测单元，以及对观测单元采集的图像进行合成分析的处理单元，其中运行载体沿预定的运行路线运动，观测单元对观测对象的表面进行精细图像采集，采集后的图像再由处理单元以运行路线为参考合成一个统一的全景图像。本发明实施例中还进一步采用了赋型支架、轨道车、高清摄像机、双远心镜头、补光组件、运行载体姿态测量传感器、控制云台等技术特征，进一步保证了对被观测对象进行精细观测的准确性、稳定性、可控性，以及经过处理单元精确拼接观测图像后，可以得到完整的全景图，有利于存储和分析，提高了对大型物体进行维护维修的信息化水平。

附图说明

图1是被观测对象表面细节特征一实施例的示意图；

图2是根据本发明对物体表面精细观测的装置一实施例的赋型支架结构示意图；

图3是根据本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例的赋型支架结构示意图；

图4是根据本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例的观测单元组成示意图；

图5是根据本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例的观测单元组成示意图；

图6是根据本发明对物体表面精细观测的装置另一实施例的处理单元对图像拼接原理示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

首先，在本发明一种对物体表面精细观测的装置的一个优选实施例中，该观测装置包括运行载体和设置在运行载体上的观测单元，以及对观测单元采集的图像进行合成分析的处理单元。

这里，观测单元通常是指摄像机、照相机等电子拍摄器材，而运行载体通常是指具有运动功能的承载体，例如可在轨运行的小车等。将观测单元设置在运行载体上，主要是因为被观测对象通常具有较大的观测表面，如大型交通工具、大型建筑物等，而观测单元又要对被观测对象的表面进行细节观测，因此有必要将观测单元设置在运行载体上，运行载体承载观测单元可以在被观测对象的表面范围内实现可控运行。

进一步的，观测单元所采集的图像再由处理单元进行合成处理，也就是说观测单元所获得的是一张张局部的细节图像，这些图像需要在处理单元中进行拼接合成，从而构成一个反映被观测对象整个表面的整体图像，而这个整体图像又是具有细节特征的，通常这个整体图像需要较大的数据量。

优选的，观测单元与处理单元可以集成为一个整体结构，也可以是分体结构，当采用分体结构时，观测单元与处理单元之间可以通过数据通信的方式进行图像数据传输和动作操控。

为了实现对被观测对象的表面进行有序观测，优选的，该运行载体沿预定的运行路线运动，观测单元对被观测对象的表面进行细节图像采集，采集后的细节图像再由处理单元以所述运行路线为参照合成一个统一的全景图像。

可以看出，这里对运行载体的运行路线具有严格的要求，并且该运行路线也是预先设定的，这是因为只有沿着经过缜密设计的运行路线运行，才能保证观测单元所采集的图像不会出现偏差和遗漏。另外，运行路线也是处理单元进行全景图像合成的参照，相当于以运行路线为坐标系，既可以以该坐标系为参考剪辑和拼接图像，也可以以该坐标系为参考标注全景图像中各个图像细节特征，有利于对图像特征进行编号、存储以及分析研判。

通常，运行路线的设定是与被观测对象的观测细节特征密切相关。例如，如图1所示，该图表示飞机舱体内壁的局部的铆钉示意图，其中铆钉11在图1中呈“井”字型分布。由于观测每一个铆钉的细节特征是观测飞机舱体内壁的主要目的，因此运行路线也基本上是沿着铆钉所在的位置进行设定的，图1中的运行路线12也呈“井”字型。

优选的，运行载体是轨道车，该轨道车在靠近被观测对象的表面的赋型支架上运行，运行路线就是赋型支架上设置的轨道路线。

这里，赋型支架是轨道车的运行轨道所在的支撑架，该赋型支架的形状要与被观测对象的形状相适配，也就是说该赋型支架是根据观测对象的形状轮廓特征而“赋型”的，其目的就是要使得轨道车在该赋型支架的轨道运行时，能够使得轨道车上的观测单元准确无误的采集到被观测对象表面的各个细节特征。可以看出，该赋型支架上设置的轨道路线与被观测对象上的观测特征的位置相对应。

图2显示了一个赋型支架的实施例，该赋型支架是用于对飞机舱体内壁的铆钉进行检测的，可以看出该赋型支架21整体上是一个弧面型的支架，这与飞机舱体内壁的弧面形状特征是适配的。另外，在该赋型支架21上设置有横向运行轨道221和纵向运行轨道222，轨道车可沿横向运行轨道221和纵向运行轨道222运行，而横向运行轨道221和纵向运行轨道222的设置线路正好覆盖沿线飞机舱体内壁的铆钉，因此当轨道车承载着观测单元沿横向运行轨道221或纵向运行轨道222运行时，观测单元就可以对横向运行轨道221或纵向运行轨道222对应的铆钉这一观测特征进行图像采集。

当观测单元沿横向运行轨道221和纵向运行轨道222对飞机舱体内壁的铆钉拍摄完成后，就可以以这些运行轨道为参考坐标系，由处理单元来对拍摄的图像进行拼接，最终构成一个完整的全景拼接图。

图3显示了另一个赋型支架的实施例，该赋型支架是用于对火车车厢外壁进行检测，通常用于火车车厢的加工生产阶段，这是因为在车厢的车体成型后，需要对每条焊缝、各种定位孔、接口进行检测，确保焊缝无气泡、无夹杂，定位孔和接口无残留金属屑。可以看出该赋型支架31整体上是一个倒“U”字型的支架，这与火车车厢的外形特征是适配的。在该赋型支架31上设置有经向运行轨道321和纬向运行轨道322，轨道车可沿经向运行轨道321和纬向运行轨道322运行，而经向运行轨道321和纬向运行轨道322的设置位置正好是车厢车体上焊缝、定位孔及接口所在的位置，因此当轨道车承载着观测单元沿经向运行轨道321和纬向运行轨道322运行时，观测单元就可以对经向运行轨道321和纬向运行轨道322对应的焊缝、定位孔及接口这些观测特征进行图像采集。

同样，当观测单元沿经向运行轨道321和纬向运行轨道322对车厢车体上焊缝、定位孔及接口拍摄完成后，就可以以这些运行轨道为参考坐标系，由处理单元来对拍摄的图像进行拼接，最终来构成一个完整的全景拼接图。

图4显示了本发明表面细节精细观测装置中一观测单元实施例的组成结构示意图。由图4可以看出在该观测单元中包括高清摄像机41和设置在所述高清摄像机镜头前端的双远心镜头42。高清摄像机41用于拍摄采集被观测对象表面的细节特征，因此对摄像机的像素分辨率有较高要求，而在高清摄像机41的前端安装双远心镜头42，其目的主要是利用双远心镜头42的高分辨率、超宽景深、超低畸变等观测特性。

另外，还需要使得摄像机的技术参数与双远心镜头的技术参数能够匹配。具体而言，例如对飞机舱体内部的铆钉进行观测时，可以对高清摄像机的CCD选择型号为2/3”时，该CCD的靶面尺寸的宽度为8.8mm，高度为6.6mm，对角线长度为11mm，像素分辨率为2456*2058，即为500万像素，镜头接口为C接口。与此高清摄像机相对应，可选择的双远心镜头的技术参数包括：接口也为C接口，视场FOV是针对摄像机中型号为2/3”的CCD，视场FOV的参数为17.6mm*13.2mm，或者更大为22mm*16.5mm，这就是该镜头实际拍到区域的范围，拍摄的工作距离范围为65mm‐110mm，该工作距离主要就是指物距，就是双远心镜头到机舱内部表面的距离。另外，为了解决观测中存在的近大远小问题，双远心镜头的远心度尽可能小，优选小于0.1°，同时观测的景深也要尽可能大，这样可以对不在一个平面的观测特征进行同步观测，有利于观测铆钉边缘的凸凹特征。

由此可见，采用高清摄像机前端设置双远心镜头的这种技术方案，有利于对观测对象的表面进行细节观测，并且观测的结果所产生的畸变小，能够观测的细节丰富，例如可以对机舱表面的铆钉、以及铆钉周边情况进行全面观测，不仅可以看到铆钉本身的变化情况，也有利于观测铆钉周围的铆接情况。具体而言，例如采用上述500万像素(2456*2058)的摄像机进行拍摄，采用双远心镜头后拍摄的视场范围是22mm*16.5mm，采样精度约为8至9um(即16.5mm/2058至22mm/2456)，在该采样精度下能够分辨出铆钉及其周边是否有裂纹等缺陷。

在图4所示的观测单元实施例的基础上，图5中在摄像机51和双远心镜头52的前端设置有补光组件，该补光组件由等腰直角棱镜53和光源54组成。可以看出，该等腰直角棱镜53的斜面531与双远心镜头52的中轴线成45度夹角，而光源54位于等腰直角棱镜53的一个直角面532的一侧，等腰直角棱镜53的另一个直角面533与双远心镜头52的中轴线垂直。这里要求光源54发出平行光，该平行光经过斜面531的反射后能够与双远心镜头52同轴投射到观测对象上。因此，增加该补光组件后可以明显提高观测单元在视线条件不良时的观测效果，增强环境的适应能力。

另外，通过使用补光组件再加上使用双远心镜头，将使得高清摄像机拍摄的图像能够对被观测对象表面中从弯曲到平坦的变化清楚的加以识别，平坦区域在高清摄像机的CCD中被良好的突出表现出来。但是如果不采用上述方式，则会存在各种成分的光线的多角度反射，造成对被观测对象表面中各个部件的拍摄图像效果不同。例如，对于铆钉边缘的拍摄识别，如果不使用上述补光组件加双远心镜头的使用方式，则漫反射光和镜面反射光都会被高清摄像机的CCD接收，造成铆钉边缘拍摄不明显。当采用该实施例这种方式时，则在铆钉边缘凹陷区域的光发生扩散，因此边缘显得较暗，从而能够轻松识别。

由图5所示实施例也可以看出，当观测单元对被观测对象进行观测时，应该尽可能使观测单元中的摄像机、双远心镜头所在的光轴与观测对象的表面呈垂直观测。但是，观测对象的表面往往不是规整的平面，而是有曲度的弧面或不规则面。由前面叙述的实施例中已知，通过贴近被观测对象的表面附近设置了赋型支架以及相应的轨道，轨道车在轨道上运行，观测单元设置在轨道车上。为了保证观测单元随轨道车运行时能够始终垂直对准观测对象的表面，优选的，将观测单元通过云台设置在轨道车上，即该观测单元具有姿态方位可调节的功能。

优选的，还可以在轨道车上安装姿态测量传感器。通过姿态测量传感器可以对轨道车的运行姿态进行测量，轨道车的运行姿态主要包括俯仰角、侧倾角等，主要通过陀螺仪等传感器进行姿态测量。

优选的，轨道车安装有同时可对轨道车姿态测量和对观测单元所在的云台进行调控的操控系统。这样，姿态测量传感器将所测得的轨道车姿态参数值实时传输给该操控系统，由操控系统根据轨道车的姿态变化情况自适应的调控观测单元所在的云台，使得观测单元中的摄像机、双远心镜头所在的光轴与被观测对象的表面始终呈垂直观测状态。

优选的，观测单元和处理单元还可以进一步包括进行双向通信的通信模块，例如无线通信模块，这样可以使得观测单元和处理单元在空间上能够分离开来，处理单元可以实现对观测单元以及轨道车的遥控操作。其中，通信模块还可以将观测单元中的高清摄像机拍摄的图像数据传输给处理单元，处理单元分析识别图像质量情况(如图像是否发生歪斜、图像偏转角度等信息)，再通过通信模块向观测单元回传控制信号，观测单元将该控制信号再传输给操控系统，操控系统根据该控制信号对云台进行调控，由此可以实时对观测单元所在云台的进行调控。这种方式是通过处理单元对接收到的图像质量来实现对观测单元的姿态调控，可以实现远程遥控操作。

优选的，还可以在轨道车上安装位移传感器，所述位移传感器包括测量轨道车偏转角度的陀螺仪，测述轨道车运行位置的轮盘编码器，这样可以精确记录轨道车在轨道上的运行位置，同时也可以对轨道车上观测单元拍摄的物体表面细节进行位置标定。例如，可以对上述机舱内部的铆钉进行位置编号，这样可以实现对观测对象表面进行精确定位观测，有助于处理单元对拍摄图像进行定位拼接。

进一步的，轨道车承载观测单元沿轨道运行的速度要与观测单元中的摄像机拍摄单帧图像的拍摄范围，以及摄像机的拍摄频度相适配。例如，在观测单元中高清摄像机与双远心镜头结合的实施例中，视场FOV的参数为17.6mm*13.2mm，或者更大为22mm*16.5mm，这就是该镜头实际拍到区域的范围，因此高清摄像机拍摄相邻两个单帧图像时，运行的间距不能大于其中的最小值13.2mm，如果拍摄的帧频是15帧/秒，则可以推算出轨道车的运行速度不能大于13.2×15＝198mm/s。因此，在实际的应用中轨道车的运行速度是较为缓慢的，可以采用缓速移动、边移动边拍摄的方式，也可以采用移动驻留拍摄。对于一边移动一边拍摄的方式，要求速度较为缓慢，该速度是在该高清摄像机能够消除拍摄抖动的范围之内。而对于移动驻留拍摄的方式，则是指轨道车移动与摄像机拍摄是分开的，即轨道车移动时摄像机不拍摄，当轨道车短暂停留时，也就是驻留时摄像机再拍摄，这种方式对每次轨道车移动的距离有限制，该距离不能太大，否则超出摄像机拍摄单帧图像的拍摄范围后，会造成图像之间的不连续，还有可能产生图像损失，这是不允许的。

当观测单元拍摄大量的图像后，需要由处理单元对这些图像进行处理和拼接。一般的，通常是将相邻拍摄的图像进行拼接，并且相邻的图像不存在重复拍摄的内容。但是在实际应用中，可能会存在对物体表面上某一个细节的拍摄正好被分割在两个相邻的图像上，这样会影响实际的拼接效果。为此，可以优选使用如图6所示的拍摄和拼接方式。在图6中，观测单元中的高清摄像机拍摄的相邻两个图像帧之间具有重合度，该重合度优选为占据一个图像帧的一半，即50％，也可以大于50％。当重合度为50％时，第一图像帧61的上边线611正好通过第二图像帧62的中心线，同时上边线611也是第三图像帧63的下边线。这样，处理单元在图像拼接时，正常情况下使用第一图像帧61和第三图像帧63即可完成拼接，但是当这两个图像帧在拼接边缘出现图像损失时，可以将第二图像帧62作为修补帧或者备用帧，用于对拼接处的部分图像进行替换修补，或者选用第二图像帧62与其间隔的前一帧，即第一图像帧61之前的相邻帧的图像进行拼接。由此可见，由于观测单元拍摄的相邻图像帧之间具有重合度，若该重合度大于或等于50％，则可以选用与该图像帧间隔相邻的图像帧(如第三图像帧63是第一图像帧61的间隔相邻的图像帧)拼接成一个拼接图像，而与该图像帧相邻的图像帧(如第二图像帧62是第一图像帧61的相邻的图像帧)可以用作对拼接图像进行局部修补或替换，例如对拼接图像中拼接位置或拼接缝隙出现的残损进行修补或替换。所以，处理单元进行通过这种方式，可以有效避免图像拼接时产生的部分图像损失的问题，有利于提高图像整体拼接效果。

以上实施例是针对一些大型运输载体的表面进行精细观测采用的技术手段。而对于一些超大建筑物，由于其高度、宽度等尺寸原因，很难将运行载体放置在与这些建筑物表墙适配的赋型支架上进行观测。为此，这里优选的运行载体为无人机，将观测单元挂设在无人机的底部，无人机则在靠近被测对象的表面沿预定航线抵近飞行，运行载体的运行路线就是无人机的预定航线。这里，观测单元可以通过云台挂设在无人机底部，而处理单元可以通过无线通信方式实现对云台的控制。

优选的，对无人机的飞行航线进行预设，包括飞行路线，每一个悬停点的悬停位置和悬停高度，单步飞行距离等。为此，可以对无人机观测的飞行路线、飞行坐标等预先进行仿真设计，然后按预定航线进行飞行和悬停拍摄，再以此作为后期处理单元对采集的图像进行拼接的空间参考坐标，这样能够实现对超大建筑物表面的拍摄图像进行精确拼接，形成一个整体的全景图像。

优选的，还可以先对被观测对象(如超大建筑物、水坝等)构建三维空间模型，该三维空间模型包含有该被观测对象的空间坐标信息，并进一步根据本发明观测装置实施例的拍摄范围，确定无人机在该三维空间模型中的飞行路线，以及在该飞行路线上每一个悬停拍摄的空间位置。由于无人机使用的卫星定位模块可以采用双频差分定位，可以使得定位精度达到厘米级，因此，本发明实施例在实现对每一个悬停点精确定位时具有很高的精度，满足精细观测的需求。

以无人机为运行载体的精细观测装置，在观测单元组成、处理单元的图像拼接、观测单元与处理单元相互之间进行通信互联等方面可以参考前述实施例，这里不再赘述。

由此可见，本发明对物体表面精细观测的装置采用的技术方案包括运行载体和设置在运行载体上的观测单元，以及对观测单元采集的图像进行合成分析的处理单元，其中运行载体沿预定的运行路线运动，观测单元对观测对象的表面进行精细图像采集，采集后的图像再由处理单元以运行路线为参考合成一个统一的全景图像。本发明实施例还进一步采用了赋型支架、轨道车、高清摄像机、双远心镜头、补光组件、运行载体姿态测量传感器、控制云台等技术特征，进一步保证了对被观测对象进行精细观测的准确性、稳定性、可控性，以及经过处理单元精确拼接观测图像后，可以得到完整的全景图，有利于存储和分析，提高了对大型物体进行维护维修的信息化水平。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种对物体表面精细观测的装置，包括运行载体和设置在所述运行载体上的观测单元，以及对观测单元采集的图像进行合成分析的处理单元，其特征在于，

所述运行载体沿预定的运行路线运动，所述观测单元对被观测对象的表面进行细节图像采集，采集后的细节图像再由所述处理单元以所述运行路线为参考合成一个统一的全景图像；

所述运行载体是轨道车，所述轨道车沿靠近被观测对象的表面的赋型支架上运行，赋型支架的形状与被观测对象的形状相适配，所述预定的运行路线是所述赋型支架上设置的轨道车运行的轨道路线；

所述被观测对象的表面包括飞机舱体内壁或火车车厢外壁；当对飞机舱体内壁观测时，所述赋型支架上设置有横向运行轨道和纵向运行轨道，轨道车可沿横向运行轨道和纵向运行轨道运行，而横向运行轨道和纵向运行轨道的设置线路正好覆盖沿线飞机舱体内壁的铆钉；当对火车车厢外壁观测时，所述赋型支架上设置有经向运行轨道和纬向运行轨道，轨道车可沿经向运行轨道和纬向运行轨道运行，而经向运行轨道和纬向运行轨道的设置位置正好是车厢车体上焊缝、定位孔及接口所在的位置；

所述观测单元包括高清摄像机和设置在所述高清摄像机镜头前端的双远心镜头；所述观测单元进一步包括补光组件，所述补光组件由等腰直角棱镜和光源组成，所述等腰直角棱镜设置在远心镜头的前端，并且所述等腰直角棱镜的斜面与所述双远心镜头的中轴线成45度夹角，所述光源位于所述等腰直角棱镜的一个直角面的一侧，所述等腰直角棱镜的另一个直角面与所述双远心镜头的中轴线垂直；所述轨道车承载观测单元沿轨道运行的速度与观测单元中的高清摄像机拍摄单帧图像的拍摄范围，以及高清摄像机的拍摄频度相适配，采用缓速移动、边移动边拍摄的方式，或者采用移动驻留的方式拍摄。

2.根据权利要求1所述的对物体表面精细观测的装置，其特征在于，所述观测单元通过云台设置在所述轨道车上。

3.根据权利要求2所述的对物体表面精细观测的装置，其特征在于，所述轨道车上设置有对所述轨道车姿态进行测量的姿态测量传感器，以及对观测单元所在的云台进行调控的操控系统，所述姿态测量传感器将所测得的所述轨道车姿态参数值实时传输给所述操控系统，由所述操控系统根据所述轨道车姿态参数值自适应调控所述云台，使得所述观测单元中的高清摄像机、双远心镜头所在的光轴与被观测对象的表面始终呈垂直观测状态。

4.根据权利要求3所述的对物体表面精细观测的装置，其特征在于，所述观测单元还包括通信模块，所述通信模块将所述高清摄像机拍摄的图像传输给所述处理单元，所述处理单元根据所述图像质量信息再通过所述通信模块向所述观测单元回传控制信号，所述观测单元将所述控制信号再传输给所述操控系统，所述操控系统根据所述控制信号对所述云台进行调控。

5.根据权利要求4所述的对物体表面精细观测的装置，其特征在于，所述轨道车上设置有位移传感器，所述位移传感器包括测量所述轨道车偏转角度的陀螺仪，测量所述轨道车运行位置的轮盘编码器。

6.根据权利要求5所述的对物体表面精细观测的装置，其特征在于，所述观测单元中的所述高清摄像机拍摄的相邻两个图像帧之间具有重合度，所述重合度大于或等于50％，所述处理单元对图像帧进行拼接时，选用与所述图像帧间隔相邻的图像帧拼接成拼接图像，而与所述图像帧相邻的图像帧则用作对所述拼接图像进行局部修补或替换。

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