[發(fā)明專利]基于圖像自動(dòng)判讀的尖軌伸縮位移監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610232538.4
• 申請(qǐng)日: 2016-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105938554B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹輝;黃華;高亮;劉文才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/32
• 分類號(hào): G06K9/32;G06K9/68
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝;段俊峰

1.基于圖像自動(dòng)判讀的尖軌伸縮位移監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，該方法的步驟包括：

S1、實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)尖軌伸縮位移圖像；

S2、基于空間支撐的深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)刻度尺定位方法，對(duì)刻度尺進(jìn)行魯棒性全天候的檢測(cè)及定位，其中，所述步驟S2包括：

S21、基于獲取的尖軌伸縮位移圖像，構(gòu)建用于訓(xùn)練的尖軌伸縮位移圖像數(shù)據(jù)集，

S22、基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，分別生成刻度尺區(qū)域及其空間支撐區(qū)域的檢測(cè)及定位模型，并構(gòu)建基于空間支撐的刻度尺檢測(cè)及定位計(jì)算模型，

進(jìn)一步的，所述步驟S22包括：S221、基于待訓(xùn)練的尖軌伸縮位移圖像數(shù)據(jù)集，標(biāo)注并獲取待訓(xùn)練圖像中的刻度尺區(qū)域和其空間支撐區(qū)域的Ground Truth數(shù)據(jù)，所述空間支撐區(qū)域?yàn)榭潭瘸邊^(qū)域上方的尖軌部分；S222、基于特征色度分量積分的方法，提取可能包含刻度尺區(qū)域及其空間支撐區(qū)域的若干個(gè)推薦區(qū)域；S223、針對(duì)刻度尺區(qū)域和其空間支撐區(qū)域，利用S221中的Ground Truth數(shù)據(jù)和S222中的推薦區(qū)域，基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行訓(xùn)練，分別生成刻度尺區(qū)域和其空間支撐區(qū)域的檢測(cè)及定位模型；S224、分別利用刻度尺區(qū)域和其空間支撐區(qū)域的檢測(cè)及定位模型，獲得二者的檢測(cè)及定位結(jié)果并進(jìn)行融合，利用該融合結(jié)果構(gòu)建刻度尺檢測(cè)及定位計(jì)算模型，

S23、基于空間支撐的刻度尺檢測(cè)及定位計(jì)算模型，對(duì)所述尖軌伸縮位移圖像中的刻度尺進(jìn)行檢測(cè)及定位；

S3、基于特征色度分量積分的刻度尺精確區(qū)域提取方法，對(duì)已定位的刻度尺區(qū)域進(jìn)行精確提取，其中，通過(guò)在原始圖像的灰度空間中，分別按行、列對(duì)圖像灰度進(jìn)行積分，并求其梯度，得到所述特征色度分量積分，

所述步驟S3包括：S31、利用特征色度分量積分的方法，在近水平方向上提取左右兩個(gè)變化顯著的局部極值點(diǎn)，對(duì)應(yīng)刻度尺的水平邊界位置；S32、利用特征色度分量積分的方法，在近垂直方向上選取第一個(gè)和最后一個(gè)變化顯著的特征色度分量積分極值點(diǎn)，對(duì)應(yīng)刻度尺的垂直邊界位置；S33、利用S31和S32獲得的水平與垂直邊界位置，提取刻度尺精確區(qū)域的圖像；

S4、結(jié)合特征色度分量積分與數(shù)字匹配，對(duì)尖軌伸縮位移進(jìn)行判讀。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖軌伸縮位移監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S4包括：

S41、利用特征色度分量積分法確定刻度尺中心線的像素長(zhǎng)度；

S42、基于數(shù)字匹配法，對(duì)單位刻度的像素長(zhǎng)度進(jìn)行提取；

S43、利用刻度尺中心線的像素長(zhǎng)度和單位刻度的像素長(zhǎng)度計(jì)算尖軌伸縮位移測(cè)量值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的尖軌伸縮位移監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S42包括：

S421、在待搜索圖像區(qū)域圖像中計(jì)算刻度數(shù)字的相似度，并將該相似度校驗(yàn)值進(jìn)行比較；若大于校驗(yàn)值，則認(rèn)為該圖像中存在該刻度數(shù)字，并獲取其當(dāng)前位置；否則，認(rèn)為該圖像中不存在該刻度數(shù)字；

S422、基于步驟S421，逐步縮小待搜索圖像區(qū)域的范圍，直至獲得需要刻度的所有位置；

S423、根據(jù)獲得的所需刻度的所有位置，進(jìn)行數(shù)字匹配的校驗(yàn)，并計(jì)算單位刻度的像素長(zhǎng)度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖軌伸縮位移監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括：對(duì)尖軌伸縮位移圖像自動(dòng)判讀的結(jié)果進(jìn)行可信度檢驗(yàn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的尖軌伸縮位移監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述可信度校驗(yàn)的步驟包括：

利用判別條件：|S_i-S_i-1|<δ_s，對(duì)所述數(shù)字匹配的可信度進(jìn)行校驗(yàn)，其中，S_i、S_i-1分別表示連續(xù)的兩個(gè)數(shù)字i和數(shù)字i-1所匹配的位置，δ_s為可信度閾值，如滿足條件，則認(rèn)為數(shù)字匹配正確，否則轉(zhuǎn)為用戶人工驗(yàn)證；

利用判別條件：對(duì)t時(shí)刻的尖軌位移判斷結(jié)果進(jìn)行可信度校驗(yàn)，其中，R_i表示在時(shí)刻i時(shí)尖軌位移自動(dòng)判讀的結(jié)果，k為時(shí)間窗參數(shù)，δ_R為可信度閾值，如滿足該條件則認(rèn)為t時(shí)刻的判讀結(jié)果R_t是準(zhǔn)確可靠的，否則，轉(zhuǎn)為用戶人工驗(yàn)證。