[發明專利]一種用于監測路軌橫向位移的方法和裝置

有效

• 申請號: 201310092588.3
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103217106A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 王瑛;馮飛雪;王鐵流
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 吳甘棠

1.一種用于監測路軌橫向位移的方法，在被測鐵路鋼軌腰部設有至少一個軌道標識，其特征在于，使用的功能裝置包括視頻采集設備、通信轉接設備和上位數據處理單元，監測路軌橫向位移的方法，包括以下步驟：

1）通過至少一個視頻采集設備，采集并處理含有與其相應軌道標識的圖像數據，將處理后的圖像數據經有線通信發送到通信轉接設備；

2）利用通信轉接設備接收、并經無線通信進行圖像數據的中轉發送，發送到上位數據處理單元；

3）通過上位數據處理單元，接收圖像數據，實現對圖像數據的進一步處理，根據數據比較，求出路軌橫向位移偏移量，所述上位數據處理單元對整個裝置的運行實施控制。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟1）中的視頻采集是通過攝像頭進行現場采集，將采集到的圖像數據在微控制單元內進行圖像預處理。

3.根據權利要求2所述方法，其特征在于，所述圖像預處理，主要步驟包括：

1）灰度拉伸，拉伸圖像某段灰度區間，以改善輸出圖像，突出圖像中的軌道標識；

2）二值化，對圖像在軌道標識灰度閾值上，進行二值化，使軌道標識用白色像素點顯示；

3）分割，將二值化的圖像自上而下等分成N份，并根據每份白色像素的個數和密度選取出最好的、干擾最少的一份圖像，其中N≥2；

4）截取，將分割出來的那份最好的、干擾最少的圖像進行截取，作為質心運算的圖像；

5）去干擾點，將截取后的圖像根據白色像素點密度和圖像特征進行除噪，將其它干擾點變成黑色點。

4.根據權利要求3所述方法，其特征在于，將采集到的圖像數據在微控制單元內對預處理過的圖像進行質心運算，以求取圖像質心位置數據，所述質心位置，由下列公式（1）計算得出：

式中，x為X軸坐標，y為Y軸坐標，m為此坐標的圖像值。

5.根據權利要求4所述方法，其特征在于，在步驟2）中，所述圖像數據的中轉發送是將經預處理后的圖像數據和運算出的質心位置數據傳送給上位數據處理單元。

6.根據權利要求5所述方法，其特征在于，在步驟3）中，測量路軌橫向位移偏移量的控制步驟如下：

1）初始化，監測路軌橫向位移的裝置進行內部參數初始化工作；

2）采集軌道標識圖像，使裝置的每個視頻采集設備對準與其相應的路軌上的軌道標識，通過顯示屏觀測以使軌道標識正好處于采集到的圖像中間；

3）圖像預處理，視頻采集設備將采集到的圖像在微處理器內部進行預處理，除去無用信息；

4）數據處理與質心運算，視頻采集設備在微處理器內再將處理過的圖像執行質心算法，求出當前圖像的質心位置數據并儲存在內部存儲器中；

5）發送質心位置圖像數據，視頻采集設備將所得到質心位置數據和圖像數據，通過485串口以有線傳輸方式發送給裝置的通信轉接設備；

6）GPRS（通用分組無線服務）設備傳輸，通過通信轉接設備的232串口，GPRS設備以無線傳輸方式，將接收到的質心位置數據和圖像數據傳輸給裝置的上位數據處理單元，實現遠距離的數據傳輸；

7）上位數據處理單元接收，上位數據處理單元接收質心位置數據和圖像數據；

8）顯示、保存，上位數據處理單元將接收到的采集圖像的質心位置數據進行顯示并保存；

9）比較數據，上位數據處理單元將接收到的質心位置圖像數據和歷史質心位置圖像數據進行比較，判斷此次采集到的質心位置圖像數據是否正常，如果不正常，則重復進行步驟2）至9），如果正常，繼續進行下一步驟；

10）顯示、保存，上位數據處理單元將認為正常的質心位置圖像數據進行顯示并保存；

11）顯示、保存偏移量，將認為正常的質心位置圖像數據和模板質心位置圖像數據相比較，求出路軌橫向位移偏移量，進行顯示并保存。

7.根據權利要求6所述方法，其特征在于，所述步驟1）中的初始化，包括：視頻采集設備的檢測，通信轉接設備的地址采集，檢測視頻采集設備和上位數據處理單元之間的通信是否正常，以及內部芯片的初始化。