[發明專利]一種基于計算機視覺的動車組裙板狀態自動檢測方法及系統

在審

• 申請號: 202210176140.9
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114549865A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 熊盛;邱紹峰;楊輝;李經偉;左玉東;黃世明;周明星;林周瑜;張冠男;楊潤芝
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G06V10/56
• 分類號: G06V10/56;G06V10/30;G06V10/34;G01B11/26
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 雷霄

本發明公開了一種基于計算機視覺的列車裙板狀態自動檢測方法及系統。該方法包括：預先在每個裙板上布置至少兩個涂有指定顏色且互相平行的色條，預先在安裝裙板的車體側壁上布置至少兩個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壁上的色條的長邊均垂直于裙板轉動軸，采集裙板及車體側壁的圖像，在圖像中識別裙板及車體側壁上的色條，根據色條識別結果計算裙板轉動角度。本發明可以實現非接觸式地測算裙板與列車側壁所成的夾角，從而提前預警裙板可能出現的松動甚至脫落等危險情況。

技術領域

本發明屬于自動檢測技術領域，更具體地，涉及一種基于計算機視覺的動車組裙板狀態自動檢測方法。

背景技術

高鐵動車組裙板也被稱為全封閉車下設備艙，是一種布置在高鐵動車組下車體兩側的擋板。動車組裙板可以起到保護車體及設備、引導車內外氣流、方便檢修人員查看關鍵設備等作用。動車組高速運行中會產生振動，再加上其它惡劣因素的影響，會導致裙板松動，這不僅使得裙板原本的作用喪失，還可能危及車上乘客以及鐵路工作人員的安全，因此需要對裙板進行檢修。

目前，相關部門需要在動車組入庫的短暫時間里安排專人對每一組裙板的狀態進行檢查，這不僅耗時耗力，而且容易出現誤判及漏判的情況，效率低下。另外，雖然目前已經出現了一些利用計算機視覺檢測技術進行動車組故障診斷的方案，但是其多聚焦在車體附著異物的識別和零部件缺損的識別上，例如檢測裙板上螺栓的缺失等。這些方案的問題在于，實際上零部件缺失這種情況發生的頻率是非常小的，通常緊固件并不是完全掉落，而是有所松動。對于裙板而言，振動可能會導致裙板松動，但是此時緊固件依然存在，傳統檢測方法的檢出率就會大大降低。如果能檢測出裙板繞底部折頁接口的旋轉狀態的變化，就可以對裙板可能出現的進一步松動做出預警，從而降低危險情況發生的可能性。

發明內容

針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于計算機視覺的列車裙板狀態自動檢測方法及系統，可以實現非接觸式地測算裙板與列車側壁所成的夾角，從而提前預警裙板可能出現的松動甚至脫落等危險情況。

為實現上述目的，按照本發明的第一方面，提供了一種基于計算機視覺的列車裙板狀態自動檢測方法，預先在每個裙板上布置至少兩個涂有指定顏色且互相平行的色條，預先在安裝裙板的車體側壁上布置至少兩個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壁上的色條的長邊均垂直于裙板轉動軸，采集裙板和車體側壁的圖像，在圖像中識別裙板及車體側壁上的色條，根據色條識別結果計算裙板轉動角度。

進一步地，所述識別裙板及車體側壁上的色條前，包括：

對采集圖像的相機進行標定，獲得相機內參矩陣和畸變系數，利用相機內參矩陣和畸變系數對圖像進行校正。

進一步地，所述識別裙板上的色條與車體側壁上的色條前，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行直方圖均衡化；

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

對二值化圖像進行降噪處理；

對降噪處理后的圖像進行形態學處理。

進一步地，所述識別裙板及車體側壁上的色條包括：

對圖像進行輪廓提取操作，獲得多個輪廓對應的多組點集合；

對每組點集合采用最小包圍矩形擬合輪廓，根據矩形確定裙板及車體側壁的色條。

進一步地，裙板及車體側壁的色條均滿足預設面積范圍要求和長寬比范圍要求，所述根據矩形確定裙板及車體側壁的色條包括：

將所有矩形的四個頂點坐標解算出來；