[發(fā)明專利]鋼軌廓形檢測(cè)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010147287.6
• 申請(qǐng)日: 2020-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN111369484B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王昊;王樂;方玥;王勝春;趙延峰;趙鑫欣;王寧;周謙;張翼;李海浪;黎國(guó)清;任盛偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)研究所;北京鐵科英邁技術(shù)有限公司;中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G06T5/50
• 分類號(hào): G06T5/50;G06T7/00;G06T7/13;G06T7/62
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯;湯在彥

本發(fā)明公開了一種鋼軌廓形檢測(cè)方法及裝置，該方法包括：采集鋼軌不同方向的光條偏振圖像；根據(jù)不同光條偏振圖像中光條的特征信息，確定不同光條偏振圖像的融合權(quán)重；根據(jù)不同光條偏振圖像的融合權(quán)重，對(duì)不同的光條偏振圖像進(jìn)行融合處理，得到融合圖像；根據(jù)融合圖像，提取鋼軌廓形數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠獲得不存在局部過曝現(xiàn)象的高質(zhì)量鋼軌廓形光條圖像，進(jìn)而獲得準(zhǔn)確的光條中心提取結(jié)果，從而提高鋼軌廓形檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼軌檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼軌廓形檢測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)

本部分旨在為權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明實(shí)施例提供背景或上下文。此處的描述不因?yàn)榘ㄔ诒静糠种芯统姓J(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。

由于鋼軌廓形的變化直接關(guān)系到鐵路軌道的安全運(yùn)行，因而，鋼軌廓形檢測(cè)有助于掌握鋼軌服役狀態(tài)、指導(dǎo)鋼軌打磨作業(yè)，是鐵路運(yùn)營(yíng)維護(hù)的重要手段。

鋼軌廓形檢測(cè)的原理是將實(shí)際檢測(cè)到的鋼軌廓形數(shù)據(jù)，與標(biāo)準(zhǔn)鋼軌廓形數(shù)據(jù)對(duì)比，從而得到鋼軌的垂直磨耗量、側(cè)面磨耗量等參數(shù)。目前，鋼軌廓形檢測(cè)的手段主要有兩種類型：一種是接觸式檢測(cè)，將探頭與鋼軌接觸來檢測(cè)鋼軌廓形數(shù)據(jù)；另一種是非接觸式檢測(cè)，利用鋼軌表面反射光的強(qiáng)度信息來提取鋼軌廓形數(shù)據(jù)。

對(duì)于接觸式檢測(cè)，由于其需要探頭與鋼軌接觸，存在檢測(cè)效率低、人工成本高等缺點(diǎn)。對(duì)于非接觸式檢測(cè)，由于鐵路現(xiàn)場(chǎng)工況惡劣，鋼軌在服役一段時(shí)間后，鋼軌表面狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變(例如，表面不平順、表面異物、鋼軌光帶、軌頭生銹等)，從而干擾鋼軌表面反射光的能量分布，造成能量分布異常。尤其是鋼軌打磨后，采集的鋼軌廓形光條圖像中存在局部區(qū)域曝光過量的問題(即過曝問題)，導(dǎo)致難以準(zhǔn)確提取光條中心，使得鋼軌廓形檢測(cè)結(jié)果誤差較大的技術(shù)問題。

圖1示出了現(xiàn)有鋼軌廓形檢測(cè)方法采集的打磨后鋼軌的鋼軌廓形光條圖像，可以看出，對(duì)于打磨后的鋼軌，其表面形貌和粗糙度均發(fā)生了變化，影響了鋼軌表面鏡面反射能量和漫反射能量的分布情況，當(dāng)局部區(qū)域的鏡面反射光方向與成像鏡頭的光軸一致或接近時(shí)，大量的鏡面反射光進(jìn)入圖像探測(cè)器，使得圖像探測(cè)器采集到的鋼軌廓形光條圖像出現(xiàn)過曝現(xiàn)象，例如，圖1中虛線矩形框所示的過曝區(qū)域。

在鋼軌廓形光條圖像的過曝區(qū)域，由于光條能量分布異常，使得光條中心提取誤差較大，往往得不到準(zhǔn)確的光條中心，從而導(dǎo)致鋼軌廓形檢測(cè)結(jié)果存在較大誤差。

圖2所示為分別采用極大值法、灰度重心法和Steger法，對(duì)圖1所示的鋼軌廓形光條圖像進(jìn)行光條中心提取的結(jié)果。如圖2所示，圖標(biāo)a所示為采用極大值法提取出的光條中心，圖標(biāo)b所示為采用灰度重心法提取出的光條中心，圖標(biāo)c所示為采用Steger法提取出的光條中心，圖標(biāo)d所示為通過Miniprof軌廓儀測(cè)量的鋼軌廓形數(shù)據(jù)映射到圖像坐標(biāo)中的結(jié)果。由于Miniprof軌廓儀能夠?qū)崿F(xiàn)鋼軌廓形的接觸式測(cè)量，測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確，因而，可以作為不同光條中心提取方法的參考基準(zhǔn)。

由圖2可以看出，在非過曝區(qū)域(即虛線矩形框外的區(qū)域)，采用不同光條中心提取方法得到的鋼軌廓形與Miniprof軌廓儀測(cè)量的鋼軌廓形基本一致；在過曝區(qū)域(即虛線矩形框內(nèi)的區(qū)域)，由于光條截面能量分布復(fù)雜，采用不同光條中心提取方法得到的光條中心出現(xiàn)不同程度的誤差，導(dǎo)致鋼軌廓形測(cè)量結(jié)果也出現(xiàn)不同程度的誤差，其中，灰度重心法的誤差最大達(dá)到0.95mm，即使是精度最高的Steger法，也產(chǎn)生了0.29mm的誤差。

可見，現(xiàn)有基于強(qiáng)度信息的鋼軌廓形檢測(cè)方法，獲取的是鋼軌表面反射激光的強(qiáng)度信息，因此在遇到惡劣工況，尤其是新打磨后的鋼軌時(shí)，容易引起鋼軌廓形光條圖像局部過曝問題。在過曝區(qū)域，光條成像質(zhì)量較差，光條能量分布復(fù)雜，導(dǎo)致真實(shí)的鋼軌廓形信息被干擾，無法獲得穩(wěn)定、準(zhǔn)確的光條中心，導(dǎo)致鋼軌廓形檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度有待提高。雖然可以通過降低曝光時(shí)間解決局部過曝問題，但同時(shí)會(huì)造成同一幅圖像中正常曝光區(qū)域的光條曝光不足，最終影響正常區(qū)域的光條提取，因此，僅依靠降低曝光時(shí)間無法有效解決鋼軌廓形光條圖像局部過曝的問題。

針對(duì)上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。