[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于紋理與深度圖像的軌道扣件緊固件松動(dòng)檢測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810570655.0
• 申請(qǐng)日: 2018-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110634121A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左麗瑪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都精工華耀科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/40;G06T7/136;G01B11/24
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1.一種基于紋理與深度圖像的軌道扣件緊固件松動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：采用紋理與深度混合成像系統(tǒng)獲取軌道扣件緊固件表面紋理圖像和深度圖像；

步驟2：在紋理圖像中提取緊固件ROI1，在深度圖像中提取緊固件ROI2；

步驟3：利用ROI1中紋理圖像和ROI2中深度圖像，計(jì)算緊固件活動(dòng)部件角度β_c和高度h_c；

步驟4：計(jì)算緊固件活動(dòng)部件浮起高度Δh＝h_c-h_b，h_b是緊固件活動(dòng)部件參考高度，計(jì)算緊固件活動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)角度Δβ＝|β_c-β_b|，β_b是緊固件活動(dòng)部件參考角度；

步驟5：設(shè)定高度判定閾值T^h和角度判定閾值T_β，當(dāng)緊固件活動(dòng)部件浮起高度Δh＞T^h或旋轉(zhuǎn)角度Δβ＞T_β時(shí)，判斷扣件緊固件松動(dòng)，否則緊固件未松動(dòng)；

所述螺栓緊固件由螺栓與支座、或螺帽與螺桿組成，其中螺栓、螺帽是活動(dòng)部件，支座、螺桿是固定部件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紋理與深度圖像的軌道扣件緊固件松動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于：所述紋理與深度混合成像由紋理成像系統(tǒng)和三維成像系統(tǒng)組成，其中紋理成像系統(tǒng)包括線陣掃描成像和面陣成像，三維成像系統(tǒng)包括線結(jié)構(gòu)光掃描三維成像系統(tǒng)，面結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，單目激光散斑三維成像系統(tǒng)，雙目激光散斑三維成像系統(tǒng)，雙目立體視覺(jué)三維成像系統(tǒng)，TOF三維成像系統(tǒng)和光場(chǎng)成像三維成像系統(tǒng)；

所述紋理成像系統(tǒng)的成像光軸與軌道平面垂直；

所述三維成像系統(tǒng)的深度方向坐標(biāo)軸與軌道平面垂直；

所述紋理成像系統(tǒng)與三維成像系統(tǒng)相對(duì)位置固定，紋理圖像與深度圖像中像素對(duì)應(yīng)關(guān)系也固定、且已知；

當(dāng)采用線陣掃描紋理成像和線結(jié)構(gòu)光掃描三維成像時(shí)，需對(duì)獲取的紋理圖像和深度圖像進(jìn)行掃描方向校準(zhǔn)，以保證紋理圖像和深度圖像中像素橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)單位像素所代表的物理尺寸相等。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紋理與深度圖像的軌道扣件緊固件松動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟2中在紋理圖像中提取緊固件ROI1，在深度圖像中提取緊固件ROI2的方法是：在紋理圖像上，以扣件圖像為模板，采用SVM、KNN、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別方法，檢測(cè)扣件，根據(jù)緊固件在扣件中位置，在紋理圖像中提取緊固件ROI1，根據(jù)深度圖像與紋理圖像的位置關(guān)系，對(duì)ROI1位置進(jìn)行變換，得到深度圖像中緊固件ROI2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紋理與深度圖像的軌道扣件緊固件松動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟2中在紋理圖像中提取緊固件ROI1，在深度圖像中提取緊固件ROI2的方法是：在深度圖像上，根據(jù)扣件底座或軌枕的高度值先驗(yàn)信息，在軌道兩側(cè)扣件出現(xiàn)區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行圖像閾值分割，檢測(cè)扣件；根據(jù)緊固件在扣件中位置，在深度圖像中提取緊固件ROI2，根據(jù)紋理圖像與深度圖像的位置關(guān)系，對(duì)ROI2位置進(jìn)行變換，得到紋理圖像中緊固件ROI1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紋理與深度圖像的軌道扣件緊固件松動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟3中利用ROI1中紋理圖像和ROI2中深度圖像計(jì)算緊固件活動(dòng)部件角度β_c的方法是：在ROI2深度圖像中，通過(guò)閾值分割提取緊固件活動(dòng)部件區(qū)域，計(jì)算活動(dòng)部件區(qū)域中心C，以當(dāng)前緊固件未松動(dòng)時(shí)活動(dòng)部件紋理圖像作為模板T，根據(jù)紋理圖像與深度圖像中像素位置關(guān)系，計(jì)算C在紋理圖像中坐標(biāo)C’，以C’為中心，采用模板匹配方法，在紋理圖像ROI1區(qū)域內(nèi)找到最優(yōu)匹配角度，作為活動(dòng)部件角度β_c；

所述模板匹配方法包括：基于灰度互相關(guān)的匹配，基于圖像形狀的匹配，基于圖像梯度的匹配。