[發(fā)明專利]基于視頻的道岔尖軌爬行監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911258437.4
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN111144235B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳磊;葉佳琦;王鎖平;李根;付銳
• 申請（專利權(quán)）人: 通控研究院(安徽)有限公司
• 主分類號: G06V20/40
• 分類號: G06V20/40;G06V10/26;G06V10/44
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34160
• 代理人: 韓立峰

本發(fā)明公開了基于視頻的道岔尖軌爬行監(jiān)測方法，用于解決現(xiàn)有的道岔尖軌爬行監(jiān)測在監(jiān)測效率和監(jiān)測準(zhǔn)確度不高的問題，包括步驟一：在尖軌兩側(cè)設(shè)置高清相機并標(biāo)定相機位置；通過人工在基本軌上標(biāo)定標(biāo)簽點；步驟二：通過兩個高清相機采集尖軌的視頻，將視頻分割成圖像，并利用岔尖的邊緣識別圖像；步驟三：通過岔尖邊緣輪廓的識別實現(xiàn)爬移監(jiān)測；爬移包括尖軌沿著基本軌延伸方向的縱向爬移；本發(fā)明通過在尖軌兩側(cè)設(shè)置高清相機，利用岔尖的邊緣識別圖像，計算尖軌與基本軌的實際距離，結(jié)合岔尖邊緣輪廓的識別，提高監(jiān)測的準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及道岔尖軌爬行監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于視頻的道岔尖軌爬行監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

道岔及其轉(zhuǎn)轍機設(shè)備通常會發(fā)生兩大類影響運營安全的故障。一個是道岔轉(zhuǎn)轍機，轉(zhuǎn)轍機的動作是通過在室內(nèi)發(fā)出電流、電壓控制信號來完成動作的，但是一旦電流電壓工作不正常、動作桿發(fā)生橫移或者鋼軌爬行等都會導(dǎo)致道岔不能按照既定要求轉(zhuǎn)換，從而導(dǎo)致事故發(fā)生。另一個是道岔岔尖處，由于列車的走向是通過尖軌與基本軌間的離合來控制的，尖軌及基本軌的縱向爬移、尖軌的損傷有使列車脫軌的危險，而高鐵尖軌的磨損又非常快，爬移效應(yīng)很明顯也會造成轉(zhuǎn)轍機動作異常，所以尖軌的磨損、尖軌的爬移以及是否與基本軌閉合(當(dāng)縫隙超過2-4mm時會導(dǎo)致事故)等都是影響運營安全的因素；

針對這兩類故障，目前國內(nèi)主要通過人工巡檢加設(shè)備檢測的模式。除了人工檢查的方式，國內(nèi)目前解決這兩類問題的設(shè)備均為獨立的系統(tǒng)。由于鋼軌爬行或者動作桿橫移等現(xiàn)象，可能會導(dǎo)致轉(zhuǎn)轍機工作異常。因此需要主要針對這類易發(fā)生災(zāi)害設(shè)計一種基于視頻的道岔尖軌爬行監(jiān)測方法；

近年來，隨著CMOS相機工藝的發(fā)展和硬件計算速度的提升，基于圖像的目標(biāo)狀態(tài)監(jiān)測正在逐漸取代傳統(tǒng)的監(jiān)測方法。尤其是在傳統(tǒng)的機器視覺引入學(xué)習(xí)算法后，新的基于視頻的道岔尖軌爬行監(jiān)測方法的精確度正在不斷提高，通過在岔尖前端設(shè)置圖像采集設(shè)備監(jiān)測岔尖狀態(tài)，相比現(xiàn)有監(jiān)測方法，基于視頻/圖像的監(jiān)測方法不僅能直接反映岔尖狀態(tài)，配合相應(yīng)的目標(biāo)檢測算法，還能實現(xiàn)對道岔尖軌爬行監(jiān)測的實時監(jiān)測，這將大幅提高監(jiān)測效率及準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決現(xiàn)有的道岔岔尖密貼度監(jiān)測方法，在監(jiān)測效率和監(jiān)測準(zhǔn)確度不高的問題，而提出基于視頻的道岔尖軌爬行監(jiān)測方法；本發(fā)明通過在尖軌兩側(cè)設(shè)置高清相機，利用岔尖的邊緣識別圖像，計算尖軌與基本軌的實際距離，結(jié)合岔尖邊緣輪廓的識別，提高監(jiān)測的準(zhǔn)確度。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：基于視頻的道岔尖軌爬行監(jiān)測方法，該方法包括以下步驟：

步驟一：在尖軌兩側(cè)設(shè)置高清相機并標(biāo)定相機位置；通過人工在基本軌上標(biāo)定標(biāo)簽點；

步驟二：通過兩個高清相機采集尖軌的視頻，將視頻分割成圖像，并利用岔尖的邊緣識別圖像；岔尖的邊緣識別包括基本軌邊緣識別和岔尖部分與基本軌接觸的邊緣識別；

岔尖的邊緣識別的步驟如下：

S1：通過人工標(biāo)定標(biāo)簽點確定基本軌的位置；

S2：通過Canny邊緣算法對采集的圖像得到包含目標(biāo)邊緣信息的二值圖像后，再利用Hough變換及邊緣檢測得到離散坐標(biāo)點，提取連續(xù)的邊緣信息得到基本軌和岔尖邊緣；

S3：識別基本軌和岔尖邊緣后，通過計算得到尖軌與基本軌距離；

S4：通過圖像識別目標(biāo)距離在同方向的尺度不變性，還原實際距離得到得到尖軌與基本軌的實際距離；

步驟三：通過岔尖邊緣輪廓的識別實現(xiàn)爬移監(jiān)測；爬移包括尖軌沿著基本軌延伸方向的縱向爬移；縱向爬移包括尖軌相對于基本軌的爬行和兩尖軌的相對爬行；縱向爬儀監(jiān)測包括基于能指示岔尖位置的參考點的識別和基于岔尖邊緣輪廓的識別。

優(yōu)選的，步驟三所述的岔尖邊緣輪廓識別步驟如下：