[發(fā)明專利]一種基于計(jì)算機(jī)視覺的動(dòng)車組裙板狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210176140.9
• 申請(qǐng)日: 2022-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN114549865A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊盛;邱紹峰;楊輝;李經(jīng)偉;左玉東;黃世明;周明星;林周瑜;張冠男;楊潤(rùn)芝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G06V10/56
• 分類號(hào): G06V10/56;G06V10/30;G06V10/34;G01B11/26
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 雷霄

1.一種基于計(jì)算機(jī)視覺的列車裙板狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，預(yù)先在每個(gè)裙板上布置至少兩個(gè)涂有指定顏色且互相平行的色條，預(yù)先在安裝裙板的車體側(cè)壁上布置至少兩個(gè)涂有指定顏色且互相平行的色條，且裙板上的色條與車體側(cè)壁上的色條的長(zhǎng)邊均垂直于裙板轉(zhuǎn)動(dòng)軸，采集裙板和車體側(cè)壁的圖像，在圖像中識(shí)別裙板及車體側(cè)壁上的色條，根據(jù)色條識(shí)別結(jié)果計(jì)算裙板轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于計(jì)算機(jī)視覺的列車裙板狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述識(shí)別裙板及車體側(cè)壁上的色條前，包括：

對(duì)采集圖像的相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，獲得相機(jī)內(nèi)參矩陣和畸變系數(shù)，利用相機(jī)內(nèi)參矩陣和畸變系數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行校正。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于計(jì)算機(jī)視覺的列車裙板狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述識(shí)別裙板上的色條與車體側(cè)壁上的色條前，還包括：

將校正后的圖像變換到HSV顏色空間下的圖像；

將HSV顏色空間下的圖像進(jìn)行直方圖均衡化；

將直方圖均衡化后的圖像進(jìn)行HSV三通道分離，并根據(jù)色條的顏色選取H通道閾值，利用H通道閾值將分離后的圖像進(jìn)行二值化處理，獲得二值化圖像；

對(duì)二值化圖像進(jìn)行降噪處理；

對(duì)降噪處理后的圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理。

4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種基于計(jì)算機(jī)視覺的列車裙板狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述識(shí)別裙板及車體側(cè)壁上的色條包括：

對(duì)圖像進(jìn)行輪廓提取操作，獲得多個(gè)輪廓對(duì)應(yīng)的多組點(diǎn)集合；

對(duì)每組點(diǎn)集合采用最小包圍矩形擬合輪廓，根據(jù)矩形確定裙板及車體側(cè)壁的色條。

5.如權(quán)利要求4所述的一種基于計(jì)算機(jī)視覺的列車裙板狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，裙板及車體側(cè)壁的色條均滿足預(yù)設(shè)面積范圍要求和長(zhǎng)寬比范圍要求，所述根據(jù)矩形確定裙板及車體側(cè)壁的色條包括：

將所有矩形的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)解算出來；

根據(jù)每個(gè)矩形的頂點(diǎn)坐標(biāo)確定矩形的長(zhǎng)和寬，只保留矩形長(zhǎng)邊垂直于裙板轉(zhuǎn)動(dòng)軸，且滿足預(yù)設(shè)面積范圍要求和長(zhǎng)寬比范圍要求的矩形。

6.如權(quán)利要求2所述的一種基于計(jì)算機(jī)視覺的列車裙板狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)色條識(shí)別結(jié)果計(jì)算裙板轉(zhuǎn)動(dòng)角度包括：

對(duì)每個(gè)識(shí)別到的色條，求解與色條長(zhǎng)邊平行的色條對(duì)稱軸直線方程；

識(shí)別屬于裙板的色條對(duì)稱軸直線方程和屬于車體側(cè)壁的色條對(duì)稱軸直線方程；

分別求解屬于裙板的色條對(duì)稱軸直線方程的滅點(diǎn)坐標(biāo)及屬于車體側(cè)壁的色條對(duì)稱軸直線方程的滅點(diǎn)坐標(biāo)；

根據(jù)滅點(diǎn)坐標(biāo)和相機(jī)內(nèi)參矩陣計(jì)算裙板及車體側(cè)壁的比例因子；

根據(jù)裙板及車體側(cè)壁的比例因子、滅點(diǎn)坐標(biāo)及相機(jī)內(nèi)參矩陣計(jì)算裙板與車體側(cè)壁的夾角。

7.如權(quán)利要求6所述的一種基于計(jì)算機(jī)視覺的列車裙板狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，若裙板上的色條數(shù)量不少于三個(gè)，車體側(cè)壁上的色條數(shù)量不少于三個(gè)，所述求解屬于裙板的色條對(duì)稱軸直線方程的滅點(diǎn)坐標(biāo)包括：

將屬于裙板的色條對(duì)稱軸直線方程兩兩聯(lián)立，求解出裙板上的多個(gè)滅點(diǎn)坐標(biāo)，通過最小二乘法對(duì)裙板上的多個(gè)滅點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行擬合，獲得裙板的滅點(diǎn)坐標(biāo)精確值；

將屬于車體側(cè)壁的色條對(duì)稱軸直線方程兩兩聯(lián)立，求解出車體側(cè)壁上的多個(gè)滅點(diǎn)坐標(biāo)，通過最小二乘法對(duì)車體側(cè)壁上的多個(gè)滅點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行擬合，獲得車體側(cè)壁的滅點(diǎn)坐標(biāo)精確值。

8.如權(quán)利要求6所述的一種基于計(jì)算機(jī)視覺的列車裙板狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，采用以下公式計(jì)算裙板及車體側(cè)壁的比例因子：

式中，(u₁，v₁)為裙板對(duì)應(yīng)的滅點(diǎn)坐標(biāo)，(u₂，v₂)為車體側(cè)壁對(duì)應(yīng)的滅點(diǎn)坐標(biāo)，K為相機(jī)內(nèi)參矩陣記，ρ₁、ρ₂分別為裙板及車體側(cè)壁的比例因子，T表示矩陣倒置；

采用以下公式計(jì)算裙板與車體側(cè)壁的夾角：

式中，θ為裙板和側(cè)壁所成的夾角。