[發(fā)明專利]一種用于高鐵箱梁裂縫自動(dòng)化檢測(cè)的相機(jī)陣列式成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110463929.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113358659B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱文發(fā);張文靜;柴曉冬;李立明;范國(guó)鵬;張輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/88
• 分類號(hào): G01N21/88;G01N21/01
• 代理公司: 上海海頌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31258
• 代理人: 馬云

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于高鐵箱梁裂縫自動(dòng)化檢測(cè)的相機(jī)陣列式成像方法，包括如下步驟：S1、使軌檢小車(chē)行駛至需要缺陷檢測(cè)的高鐵箱梁內(nèi)；S2、隨著軌檢小車(chē)的移動(dòng)，設(shè)于軌檢小車(chē)上的相機(jī)光源模塊中的攝像機(jī)對(duì)高鐵箱梁的內(nèi)壁進(jìn)行拍攝，并將拍攝的圖像傳遞給計(jì)算機(jī)；S3、計(jì)算機(jī)采用MATLAB軟件對(duì)接受的圖像分別通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行缺陷的檢測(cè)與分類和通過(guò)三維重建網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行三維重建，最后將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分辨出的缺陷融合入三維重建網(wǎng)絡(luò)重建的三維圖像中，實(shí)現(xiàn)高鐵箱梁內(nèi)壁的缺陷檢測(cè)。本發(fā)明不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)高鐵箱梁裂縫的自動(dòng)化檢測(cè)，檢測(cè)速度快、效率高，而且可對(duì)高鐵箱梁進(jìn)行遠(yuǎn)距離、全方位的缺陷識(shí)別與檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是涉及一種用于高鐵箱梁裂縫自動(dòng)化檢測(cè)的相機(jī)陣列式成像方法，屬于軌道缺陷檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

箱梁是高架橋梁的關(guān)鍵構(gòu)件，直接承受著高鐵軌道傳遞的列車(chē)荷載。在高鐵的高速發(fā)展下，箱梁的完好成為維護(hù)與檢測(cè)的重中之中。由于箱梁一直暴露在復(fù)雜的大氣環(huán)境中，受多種因素(列車(chē)荷載、環(huán)境條件等)長(zhǎng)期作用的影響，致使產(chǎn)生各種缺陷。在往復(fù)荷載(如列車(chē)頻繁運(yùn)行)、環(huán)境變化(如溫濕度交替變化)及突發(fā)災(zāi)害(如地震)等復(fù)雜因素的交變作用下，高鐵箱梁會(huì)萌生微小疲勞裂縫。裂縫的發(fā)展和累積將導(dǎo)致箱梁的服役性能不斷劣化，極端條件下甚至?xí)l(fā)生疲勞斷裂，無(wú)法保證高鐵軌道的穩(wěn)定性和平順性，而穩(wěn)定性和平順性恰恰是保證高鐵快速和安全運(yùn)營(yíng)的重要前提條件，將直接關(guān)系到列車(chē)的正常運(yùn)營(yíng)和乘客的人身安全，因此，需要對(duì)高鐵箱梁進(jìn)行缺陷檢測(cè)。

目前對(duì)箱梁缺陷的檢測(cè)主要依賴于高鐵橋隧工手動(dòng)探傷，一旦缺陷發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，將產(chǎn)生災(zāi)難性后果。實(shí)現(xiàn)高鐵箱梁缺陷的快速自動(dòng)化檢測(cè)是高鐵線路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)維護(hù)養(yǎng)修領(lǐng)域的關(guān)鍵核心問(wèn)題，具有重要的科學(xué)意義、工程價(jià)值和市場(chǎng)前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種檢測(cè)精確、全面、不易受外界條件干擾的用于高鐵箱梁裂縫自動(dòng)化檢測(cè)的相機(jī)陣列式成像方法，以實(shí)現(xiàn)高效、無(wú)損、實(shí)時(shí)檢測(cè)出高鐵箱梁的裂縫缺陷，為高鐵的安全運(yùn)營(yíng)提供及時(shí)預(yù)警和有力保障。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于高鐵箱梁裂縫自動(dòng)化檢測(cè)的相機(jī)陣列式成像方法，包括如下步驟：

S1、使軌檢小車(chē)行駛至需要缺陷檢測(cè)的高鐵箱梁內(nèi)，所述軌檢小車(chē)的頂端設(shè)有相機(jī)支架，所述相機(jī)支架設(shè)有圓形的相機(jī)安裝部，所述相機(jī)安裝部上沿圓周方向左右對(duì)稱設(shè)有多個(gè)相機(jī)光源模塊，所述相機(jī)光源模塊包括攝像機(jī)和環(huán)設(shè)于攝像機(jī)外部的圓形光圈；

S2、隨著軌檢小車(chē)的移動(dòng)，設(shè)于軌檢小車(chē)上的相機(jī)光源模塊中的攝像機(jī)對(duì)高鐵箱梁的內(nèi)壁進(jìn)行拍攝，并將拍攝的圖像傳遞給計(jì)算機(jī)；

S3、計(jì)算機(jī)采用MATLAB軟件對(duì)接受的圖像分別通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行缺陷的檢測(cè)與分類和通過(guò)三維重建網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行三維重建，最后將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分辨出的缺陷融合入三維重建網(wǎng)絡(luò)重建的三維圖像中，實(shí)現(xiàn)高鐵箱梁內(nèi)壁的缺陷檢測(cè)。

一種實(shí)施方案，步驟S3中，具體包括如下操作：

S31、采用SSD目標(biāo)檢測(cè)算法對(duì)步驟S2拍攝的高鐵箱梁內(nèi)壁的圖像進(jìn)行檢測(cè)和分類：

S311、在MATLAB軟件中采用PBS算法對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理：

由I＝S×R中輸入圖像I和光照?qǐng)D像S的關(guān)系，通過(guò)色彩空間一致性、紋理一致性和曝光度一致性3個(gè)約束進(jìn)行圖像增強(qiáng)，并通過(guò)優(yōu)化方程優(yōu)化光照?qǐng)D像估計(jì)，優(yōu)化方程為：

公式(1)中，E_d是使S盡可能接近于S’，p代表像素，c∈{r，g，b}；E_c，E_t，E_e是為了進(jìn)行色彩、紋理和曝光度的感知性雙向相似性約束，λ是權(quán)重值；