[發(fā)明專利]基于Gabor小波和SVM的鋼軌病害的檢測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810189940.8
• 申請(qǐng)日: 2018-03-08
• 公開（公告）號(hào): CN108596872B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏秀琨;劉玉鑫;賈利民;尹賢賢;魏德華;李巖;趙利瑞;楊子明;江思陽;李賽;孟鴻飛;滕延芹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/13;G06T7/11
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

1.一種基于Gabor小波和SVM的鋼軌病害的檢測方法，其特征在于，包括：

S101：讀取鋼軌表面圖像；

S103：濾除所述鋼軌表面圖像中的噪聲，并進(jìn)行背景補(bǔ)償；

S105：對(duì)所述鋼軌表面圖像中的所述鋼軌進(jìn)行矯正、定位和分割，包括：

S1051：利用霍夫變換對(duì)所述鋼軌表面圖像的所述鋼軌進(jìn)行豎直方向的矯正；

S1053：設(shè)計(jì)水平梯度算子強(qiáng)化所述鋼軌表面的邊界并進(jìn)行邊界估計(jì)以確定所述鋼軌的一個(gè)邊界，為了尋找鋼軌主體的邊界，設(shè)計(jì)一種水平梯度算子，強(qiáng)化鋼軌表面的左右邊界，該算子定義為：

通過對(duì)上述邊界強(qiáng)化后的閾值分割圖進(jìn)行垂直投影統(tǒng)計(jì)，根據(jù)多個(gè)統(tǒng)計(jì)極值點(diǎn)的邊界估計(jì)得到圖像中鋼軌主體的某一邊界：

其中，edge代表鋼軌的邊界，Cand_i 代表第i個(gè)候選鋼軌邊界的索引值，VP代表垂直投影統(tǒng)計(jì)數(shù)組,ee是先驗(yàn)知識(shí)，表示統(tǒng)計(jì)框的大小；

S1055：根據(jù)所述鋼軌表面圖像中所述鋼軌的經(jīng)驗(yàn)寬度值尋找所述鋼軌的中線位置以確定所述鋼軌的另一個(gè)邊界，

根據(jù)圖像中鋼軌的經(jīng)驗(yàn)寬度值，尋找鋼軌表面的中線位置，為另一條邊界的判定提供參照：

其中，q，p均為垂直投影中橫坐標(biāo)的索引值；N_wt(p)代表坐標(biāo)p的鄰域，wt為鄰域的寬度，設(shè)定為圖像中鋼軌的寬度；Med表示鋼軌中線的索引值，進(jìn)一步根據(jù)確定的鋼軌某一邊界和中線，確定其另一條邊界的兩個(gè)候選：

C1＝2×Med-Pos_edge (5)

S1057：最后，根據(jù)式(2)分別統(tǒng)計(jì)兩個(gè)候選邊界的極值點(diǎn)進(jìn)行邊界估計(jì)，最終得到圖像中鋼軌的兩條邊界，定位到鋼軌區(qū)域，完成對(duì)鋼軌區(qū)域的分割；

S107：對(duì)所述鋼軌進(jìn)行動(dòng)態(tài)引導(dǎo)濾波、邊緣檢測和標(biāo)記，計(jì)算并定位所述鋼軌的表面病害，并對(duì)所述表面病害進(jìn)行分割；

S109：根據(jù)所述鋼軌的表面病害的最小矩形框從不同角度計(jì)算并提取所述表面病害的特征向量，包括：

S1091：對(duì)所述病害進(jìn)行基于Gabor小波多方向的紋理特征提取，并計(jì)算所述病害的特征向量；

S1093：根據(jù)所述病害區(qū)域灰度共生矩陣計(jì)算所述病害區(qū)域的特征向量；

S1095：對(duì)所述病害的最小矩形框病害區(qū)域進(jìn)行形狀特征計(jì)算得到所述病害的特征向量；

S111：根據(jù)所述鋼軌的表面病害的定位、分割和提取的所述特征向量，基于SVM對(duì)所述鋼軌表面的病害進(jìn)行識(shí)別檢測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟S103具體包括：

S1031：采用中值濾波濾除所述鋼軌表面圖像中的噪聲；

S1033：對(duì)所述鋼軌表面圖像使用基于形態(tài)學(xué)的背景補(bǔ)償以突出所述鋼軌的邊緣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟S107具體包括：

S1071：使用動(dòng)態(tài)引導(dǎo)濾波濾除所述鋼軌的表面噪聲和異常干擾點(diǎn)；

S1073：采用Canny邊緣算子對(duì)濾波后的所述鋼軌的表面進(jìn)行邊緣檢測；

S1075：使用標(biāo)記分量對(duì)所述邊緣檢測的結(jié)果的二值區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記；

S1077：根據(jù)所述標(biāo)記計(jì)算并定位所述鋼軌的表面病害，并對(duì)所述表面病害進(jìn)行分割。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述基于Gabor小波多方向的紋理特征提取包括0°、45°、90°和135°。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述病害區(qū)域灰度共生矩陣包括對(duì)比度、相關(guān)性和能量三個(gè)具體量度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟S111具體包括：

根據(jù)所述鋼軌的表面病害的定位、分割和提取的所述特征向量，利用直方圖交叉核函數(shù)結(jié)合SVM訓(xùn)練設(shè)計(jì)得到了剝離掉塊病害的最優(yōu)分類器，最終實(shí)現(xiàn)了鋼軌剝離掉塊病害的識(shí)別檢測。