[發(fā)明專利]一種基于數字圖像處理的鋼軌光帶異常自動檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210047032.8
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102628814A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設計）人: 陳俊周;關大成;彭強
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N21/956
• 分類號: G01N21/956;G01B11/02;G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

1.一種基于數字圖像處理的鋼軌光帶異常自動檢測方法，采用數字圖像處理技術分析相機拍攝的軌道圖片并檢測其鋼軌光帶是否發(fā)生異常，其處理包含如下步驟：

1)通過對大量正常鋼軌表面區(qū)域進行實際測量，用刻度尺測量光帶區(qū)域的寬度和兩側非光帶區(qū)域的寬度，根據統計的大量數據得到光帶區(qū)域的寬度閾值，所述寬度閾值為光帶區(qū)域與非光帶區(qū)域的比值；然后根據方差計算每段鋼軌區(qū)域光帶邊緣的波動值，得到光帶區(qū)域的波紋閾值；

2)讀取拍攝的鋼軌圖片，使用邊緣檢測的方法，提取出鋼軌圖像中的邊緣紋理；

3)對步驟2得到的邊緣圖像進行濾波，降低圖像中的噪聲干擾；

4)若已知鋼軌在圖像當中的大致方向，則通過旋轉使得鋼軌在圖像中接近垂直，直接轉步驟6；否則，使用直線檢測的方法找到步驟3得到的邊緣紋理圖像中最長的直線，用其方向作為圖像中鋼軌的方向；

5)若步驟4得到的鋼軌方向接近垂直狀態(tài)，則直接轉步驟6；否則，對步驟3得到的邊緣紋理圖像進行旋轉，使得鋼軌方向接近垂直；

6)從左到右提取邊緣紋理圖像中接近垂直方向上的直線，合并在垂直方向上過于接近的平行線，然后通過直線的長度以及其在原圖對應區(qū)域的紋理特征、顏色特征，判斷該直線是否為鋼軌頂面兩側的邊緣線，若是，則保存直線參數；最終，獲得鋼軌頂面兩側的邊緣線；

7)提取邊緣紋理圖像中接近水平方向的直線，選取其中兩條最長且非近鄰的直線，作為圖像中垂直于軌道的參考線；

8)將提取出的鋼軌頂面兩側邊緣直線和接近水平方向的直線兩兩相交，得到四個交點；

9)將步驟8所得四個交點對應的四邊形映射為新的圖片中的一個矩形，該矩形的四個頂點分別與步驟8所得四個交點一一對應；

10)利用步驟8所得四個交點與步驟9矩形四頂點的對應關系，計算將四邊形轉換成矩形的轉換矩陣；

11)利用步驟10所得轉換矩陣將鋼軌圖像映射至步驟9所得新圖，新圖矩形兩條垂直方向邊之間區(qū)域為鋼軌表面區(qū)域；

12)利用鋼軌光帶及非光帶區(qū)域的顏色分布特征，結合閾值處理得到鋼軌區(qū)域的光帶區(qū)域和非光帶區(qū)域，提取鋼軌表面光帶區(qū)域與非光帶區(qū)域交界的邊緣線，利用預先統計的波紋閾值分析光帶是否存在波紋，如果存在波紋，則轉步驟14；

13)計算光帶區(qū)域在鋼軌表面所占寬度比例，利用預先統計的寬度閾值分析光帶區(qū)域是否過寬或過窄，如果光帶區(qū)域寬度正常，則提示正常，如果光帶區(qū)域寬度異常，則轉步驟14，轉步驟2；

14)記錄軌道表面異常，并記錄異常點的物理位置信息，發(fā)出異常提示信號。