[發(fā)明專(zhuān)利]基于探地雷達(dá)周期性檢測(cè)的鐵路路基狀態(tài)評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611066967.5
• 申請(qǐng)日: 2016-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106803245B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜翠;張千里;劉杰;韓自力;蔡德鉤;馬偉斌;陳鋒;程遠(yuǎn)水
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司鐵道建筑研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/33;G01S13/88;G01S13/89
• 代理公司: 北京聿華聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 劉華聯(lián)

本發(fā)明涉及基于探地雷達(dá)周期性檢測(cè)的鐵路路基狀態(tài)評(píng)估方法，屬于鐵路路基檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，該方法的實(shí)現(xiàn)步驟為：圖像預(yù)處理；圖像配準(zhǔn)；初選變化區(qū)域；構(gòu)造差異圖像；精選變化區(qū)域；路基異常識(shí)別；路基狀態(tài)分類(lèi)與建議。本發(fā)明通過(guò)ORB、FLAAN與RANSAC算法實(shí)現(xiàn)探地雷達(dá)周期性檢測(cè)圖像的配準(zhǔn)，利用特征點(diǎn)二值圖像初選變化區(qū)域，再通過(guò)小波變換構(gòu)造融合差異圖像，采用OTSU精選變化區(qū)域，從而可綜合利用歷史檢測(cè)信息和當(dāng)前檢測(cè)信息對(duì)鐵路路基狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別和分類(lèi)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了鐵路路基狀態(tài)的快速、動(dòng)態(tài)評(píng)估，提高了探地雷達(dá)周期性檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理效率，幫助鐵路工務(wù)系統(tǒng)及時(shí)掌握路基狀態(tài)、開(kāi)展養(yǎng)護(hù)維修工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鐵路路基檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及基于探地雷達(dá)周期性檢測(cè)的鐵路路基狀態(tài)評(píng)估方法。

背景技術(shù)

路基是鐵路軌道的基礎(chǔ)，作為鐵路線路下部結(jié)構(gòu)，對(duì)行車(chē)安全起著至關(guān)重要的作用。路基病害不僅可能引起軌道不均勻下沉，造成軌面狀態(tài)嚴(yán)重不良，增加線路維修工作量，影響列車(chē)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還可能危及列車(chē)運(yùn)行安全。如何及時(shí)掌握路基的健康狀態(tài)，采取必要養(yǎng)護(hù)措施減緩病害，在不斷加大軸重、提高運(yùn)輸效率的同時(shí)來(lái)保證行車(chē)安全，成為當(dāng)前亟待解決的重大課題。

探地雷達(dá)作為一種快速、無(wú)損、高效的地球物理探測(cè)技術(shù)，在鐵路路基檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，可以對(duì)鐵路路基施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，檢測(cè)路基道床厚度與基床表層厚度等，但還是作為一種一次性探測(cè)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。而在鐵路路基檢測(cè)應(yīng)用中，由于地下構(gòu)筑物、注漿加固、高壓線、電線桿等多種環(huán)境因素的干擾，一次性探測(cè)結(jié)果提取的路基異常信息存在較多誤判，而環(huán)境干擾因素造成的結(jié)果誤判很難通過(guò)改進(jìn)信號(hào)處理及圖像處理技術(shù)來(lái)解決。此外，路基異常或病害的產(chǎn)生是一個(gè)從無(wú)到有的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，如何長(zhǎng)期觀測(cè)病害的動(dòng)態(tài)變化，如何進(jìn)行歷史探測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析，都是目前一次性探測(cè)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有路基檢測(cè)技術(shù)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)鐵路路基狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)與評(píng)估的缺點(diǎn)而提供一種基于探地雷達(dá)周期性檢測(cè)的鐵路路基狀態(tài)評(píng)估方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：基于探地雷達(dá)周期性檢測(cè)的鐵路路基狀態(tài)評(píng)估方法，具體包括：

S1、圖像預(yù)處理：輸入探測(cè)鐵路區(qū)段的上一次檢測(cè)的探地雷達(dá)圖像A及當(dāng)前檢測(cè)的探地雷達(dá)圖像B，對(duì)這兩幅圖像進(jìn)行中值濾波；

S2、圖像配準(zhǔn)：對(duì)圖像A和B進(jìn)行ORB特征點(diǎn)檢測(cè)，使用FLANN算法進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，使用RANSAC算法過(guò)濾匹配點(diǎn)對(duì)；根據(jù)匹配結(jié)果進(jìn)行幾何變換，得到配準(zhǔn)后的圖像A₁及B₁；

S3、初選變化區(qū)域：對(duì)A₁中屬于匹配點(diǎn)對(duì)的特征點(diǎn)灰度值設(shè)為255，其他點(diǎn)灰度值設(shè)為0，得到特征點(diǎn)二值圖像A₂；根據(jù)特征點(diǎn)的聚集分布特點(diǎn)，在A₂中繪制特征點(diǎn)的外輪廓矩形框R₁，R₂，……，R_m，m為矩形框個(gè)數(shù)，沿寬度方向坐標(biāo)范圍分別為(x₁，x₂)，(x₃，x₄)，……，(x_2m-1，x_2m)；根據(jù)直線{(x₁，0)，(x₁，H)}，{(x₂，0)，(x₂，H)}，……，{(x_2m，0)，(x_2m，H)}對(duì)圖像B₁進(jìn)行圖像分割，H為圖像A₁的高度，將每幅圖像分割為m+n個(gè)部分，不包含矩形框的n個(gè)部分為初選變化區(qū)域，得到變化區(qū)域C₁，C₂，……，C_n，n為變化區(qū)域個(gè)數(shù)；