[發明專利]基于Gabor小波和SVM的鋼軌病害的檢測方法

有效

• 申請號: 201810189940.8
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108596872B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）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（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: 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

本發明公開了一種基于Gabor小波和SVM的鋼軌病害的檢測方法，包括：讀取鋼軌表面圖像；采用中值濾波濾除鋼軌表面圖像中的噪聲，并進行背景補償；對鋼軌表面圖像中的鋼軌進行矯正、定位和分割；對鋼軌進行動態引導濾波、邊緣檢測和標記，計算并定位鋼軌的表面病害，并對表面病害進行分割；根據鋼軌的表面病害的最小矩形框從不同角度計算并提取表面病害的特征向量；根據鋼軌的表面病害的定位、分割和提取的特征向量，基于SVM對鋼軌表面的病害進行識別檢測。本發明能夠在一定程度上實現鋼軌表面剝離掉塊病害的自動定位識別，并提高了傳統人工檢測所難以保證的客觀準確性。

技術領域

本發明涉及軌道交通線路鋼軌缺陷病害檢測領域，特別是涉及一種基于Gabor小波和SVM的鋼軌病害的檢測方法。

背景技術

近年來，軌道交通作為一種現代化的交通運輸方式，在國內各大城市得到了快速發展，其對軌道交通的運輸安全提出了更加嚴格的要求。鋼軌作為與機車直接接觸運行的基礎，是保證軌道交通安全穩定運行的關鍵。軌道運營機車和鋼軌之間存在持續接觸摩擦作用，加上自然環境的侵蝕，在線路上很容易出現鋼軌表面的缺陷，產生鋼軌傷損。特別是在機車的緊急制動狀態下，輪軌之間劇烈摩擦，踏面處發生淬火致使車輪碾壓鋼軌表面的小部分金屬，使表面產生掉塊病害。

鋼軌表面形成的剝離掉塊等傷損如果不及時處理，會對機車轉向架的輪對和軸承造成不同程度的磨耗，且隨著掉塊病害嚴重性的不斷增加，嚴重時會使鋼軌出現斷裂或者崩塌，這必然會引起列車事故，導致不可挽回的損失。因此，對鋼軌表面關鍵病害的定期巡檢是必不可少的，及時發現并處理鋼軌表面的剝離掉塊等病害，同時系統性地記錄缺陷檢測數據，為鋼軌維保策略的制定提供有效的數據支持，從而更有力地有效地保障軌道交通的安全高效運營。

然而，相對于國內軌道交通線路的不斷發展，軌道線路缺陷檢測技術的發展相對滯后。目前仍然以人工巡檢的方式為主，該方式雖然簡單易操作但檢測效率低下，結果往往受主觀的影響，難以滿足日益增長的運營需求。現存的相對成熟的自動化檢測方法中如超聲波檢測需要與鋼軌接觸良好，檢測速度受到很大的限制；電渦流法存在一定的電磁干擾，信號處理復雜，影響檢測檢測效率等。

發明內容

為了解決上述問題至少之一，本發明第一方面提供一種基于Gabor小波和SVM的鋼軌病害的檢測方法，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，并進行背景補償；

S105：對所述鋼軌表面圖像中的所述鋼軌進行矯正、定位和分割；

S107：對所述鋼軌進行動態引導濾波、邊緣檢測和標記，計算并定位所述鋼軌的表面病害，并對所述表面病害進行分割；

S109：根據所述鋼軌的表面病害的最小矩形框從不同角度計算并提取所述表面病害的特征向量；

S111：根據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對所述鋼軌表面的病害進行識別檢測。

進一步地，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：對所述鋼軌表面圖像使用基于形態學的背景補償以突出所述鋼軌的邊緣。

進一步地，所述步驟S105具體包括：

S1051：利用霍夫變換對所述鋼軌表面圖像的所述鋼軌進行豎直方向的矯正；

S1053：設計水平梯度算子強化所述鋼軌表面的邊界并進行邊界估計以確定所述鋼軌的一個邊界；

S1055：根據所述鋼軌表面圖像中所述鋼軌的經驗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邊界；