[發(fā)明專利]一種鋼軌表面?zhèn)麚p細粒度圖像分類與檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110556248.6
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113362285B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發(fā)明（設計）人: 周宇;張子豪
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/194;G06T7/13;G06T5/00;G06T7/62;G06N3/04;G06V10/764;G06V10/82
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發(fā)明涉及一種鋼軌表面?zhèn)麚p細粒度圖像分類與檢測方法，包括以下步驟：1)構(gòu)建細粒度軌面?zhèn)麚p目標檢測數(shù)據(jù)集；2)采用YOLOV5算法進行軌面?zhèn)麚p目標檢測；3)根據(jù)檢測結(jié)果進行軌面?zhèn)麚p視覺測量與量化評價，并進行傷損分布的交互式地圖可視化展示。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有軌面?zhèn)麚p自動化、智能化圖像識別、數(shù)字化存儲管理、有助于指導制定鋼軌養(yǎng)護維修策略等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及鋼軌表面?zhèn)麚p檢測領域，尤其是涉及一種鋼軌表面?zhèn)麚p細粒度圖像分類與檢測方法。

背景技術

隨著軌道交通運營里程、運營速度、機車軸重、行車密度和客貨運量的大幅提升，作為鐵路運輸主要載體的輪軌結(jié)構(gòu)承受了循環(huán)、高速、重載的荷載狀態(tài)，輪軌關系和應力狀態(tài)逐漸惡化，表現(xiàn)為車輪和鋼軌傷損，鋼軌傷損可能發(fā)生在鋼軌內(nèi)外各部位，尤其以輪軌直接接觸的軌頭踏面表面?zhèn)麚p(本發(fā)明簡稱軌面?zhèn)麚p)最為典型，常見軌面?zhèn)麚p包括疲勞裂紋、剝離掉塊、磨耗、波浪形磨耗(本發(fā)明簡稱波磨)、焊縫接頭傷損、銹蝕、軌頭缺陷等。

各類鋼軌傷損對行車安全性、舒適性，以及養(yǎng)護維修帶來挑戰(zhàn)，如疲勞裂紋惡化為剝離掉塊、核傷，甚至脆斷；波磨引發(fā)軌道不平順和嘯叫；軌頭橫向斷裂和揭蓋導致列車脫軌；鋼軌傷損還會誘發(fā)扣件彈條斷裂、螺栓缺失、車輪不均勻磨耗、振動噪聲等次生問題。鐵路工務部門需定期巡檢、打磨、銑磨，甚至換軌，帶來養(yǎng)護維修成本，影響運營效率和服務質(zhì)量。

現(xiàn)有的軌面?zhèn)麚p檢測通過人工目測或者車載照相進行。前者效率低，僅靠方尺等量具進行個別嚴重點的主觀定性記錄，無法對全線軌面?zhèn)麚p量化統(tǒng)計；后者的目的是發(fā)現(xiàn)軌面?zhèn)麚p，但限于鏡頭距軌面距離遠和隨車體的高速運動，軌面圖像不夠豐富清晰，尚未達到精細化區(qū)分和量化統(tǒng)計的程度。此外，上述現(xiàn)有技術數(shù)字化、自動化、智能化程度低，無法從統(tǒng)計學意義反映全區(qū)段軌面?zhèn)麚p萌生發(fā)育、擴散惡化的發(fā)展過程及時空分布規(guī)律，且均為事后被動應激檢修，無法為鋼軌養(yǎng)護維修提供預測性決策信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種鋼軌表面?zhèn)麚p細粒度圖像分類與檢測方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種鋼軌表面?zhèn)麚p細粒度圖像分類與檢測方法，包括以下步驟：

1)構(gòu)建細粒度軌面?zhèn)麚p目標檢測數(shù)據(jù)集；

2)采用YOLOV5算法進行軌面?zhèn)麚p目標檢測；

3)根據(jù)檢測結(jié)果進行軌面?zhèn)麚p視覺測量與量化評價，并進行傷損分布的交互式地圖可視化展示。

所述的步驟1)具體包括以下步驟：

11)拍攝細粒度軌面?zhèn)麚p圖像，構(gòu)建軌面?zhèn)麚p圖集：

12)對軌面?zhèn)麚p進行實例級細粒度目標檢測標注；

13)將標注出類別和標注框的圖像構(gòu)成軌面?zhèn)麚p目標檢測數(shù)據(jù)集。

所述的步驟11)具體為：

拍攝包含多種地鐵工況下的多幅彩色圖像并進行損傷標注，然后與未標注的不同傷損時期、不同養(yǎng)修時期以及不同拍攝工況的軌面照片共同構(gòu)成軌面?zhèn)麚p圖集，所述的地鐵工況包括隧道、高架、直線、曲線、內(nèi)軌、外軌、打磨前后以及銑磨前后，具體拍攝方式為：在兩股鋼軌中間采用相機使鏡頭距軌面垂直距離200mm豎直向下聚焦拍攝，側(cè)面補光使圖像沒有暗影和軌面反光，光線入射角度為30°，拍攝的圖片長度或?qū)挾确较蚺c軌面縱向邊緣平行，軌面占據(jù)圖幅60％以上。

所述的步驟12)中，各軌面損傷的標注范式為：

軌面(RW)：將鋼軌軌頭踏面外接矩形作為標注框，包含軌距角和軌頭側(cè)面在圖像中的投影區(qū)域；