[發明專利]一種軌道車輛輪對踏面3D圖像檢測方法

在審

• 申請號: 202210253535.4
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114572273A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 郭其昌;梅勁松;王干;董智源;李祥勇;張兆貴;吳松野
• 申請（專利權）人: 南京拓控信息科技股份有限公司
• 主分類號: B61K9/12
• 分類號: B61K9/12
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 施婷婷

1.一種軌道車輛輪對踏面3D圖像檢測方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)當列車車輛接近進線傳感器，獲得列車進線信號，進入接車狀態；測速雷達獲得列車實時過車速度，車號識別機構獲得本次過車的車號，定位裝置獲得每個車輪的位置并啟動對應踏面圖像采集設備采集車輪踏面圖像；單側每個車輪經過多對踏面圖像采集設備采集組合從而獲得覆蓋完整踏面的車輪踏面圖像，并將采集的車輪踏面圖像信息與車號的匹配；

(2)通過對采集的圖像處理，形成車輪踏面的2D圖像和對應區域的3D圖像，通過對3D圖像數據的分析計算可以得到輪緣厚度、Qr值、踏面磨耗信息。

2.如權利要求1所述的一種軌道車輛輪對踏面3D圖像檢測方法，其特征在于，所述步驟(2)，通過圖像處理技術和深度學習技術對2D圖像和3D圖像智能識別分析，可檢測出車輪踏面的表面剝離、表面空腔、鱗片傷、材料堆積、平輪缺陷，并對檢出的缺陷按照車號、車輪位置、缺陷類型、缺陷級別進行定位報警，通知人工確認并檢修。

3.如權利要求2所述的一種軌道車輛輪對踏面3D圖像檢測方法，其特征在于，所述通過圖像處理技術和深度學習技術對2D圖像和3D圖像智能識別分析包括圖像預處理和3D圖像缺陷檢測：

其中，圖像預處理：采集的2D圖像和3D圖像無需配準且尺寸相同，將3D圖像的深度數據進行歸一化處理，生成單通道灰度圖，對2D數據進行gamma變換，提升圖像的清晰度；

其中，3D圖像缺陷檢測：將3D圖像歸一化處理后得到的單通道灰度圖進行標注，采用labelme進行圖像語義分割標注，將收集的有缺陷的踏面圖像中缺陷區域進行標注，將缺陷區域用閉合多邊形圈出，閉合多邊形及內部區域為標注出的缺陷并填充對應缺陷的標簽序號作為該區域的每個像素點的分類值，其他區域作為背景填充背景值零，采用u-net神經網絡訓練采用交叉熵作為損失函數訓練；訓練完成后，將待檢測的3D圖像歸一化處理后得到的單通道灰度圖的數據輸入u-net神經網絡，輸出的檢測結果為一張與原圖同尺寸的灰度分割圖，其樣式與標注圖相似，灰度圖中非零值的像素點區域即為檢出的各種缺陷區域；通過3D圖像歸一化處理后得到的單通道灰度數據檢測出缺陷區域不便于直觀觀測，將上述缺陷區域與原始的2D圖像疊加可以直觀的看出2D圖像中對應的缺陷區域，并根據缺陷類型及大小分級報警。

4.如權利要求1-3任意一項所述的一種軌道車輛輪對踏面3D圖像檢測方法，其特征在于，當列車車輛接近進線傳感器，獲得列車進線信號，則踏面圖像采集設備打開保護艙門，進行吹風除塵，同時踏面圖像采集設備的窗口玻璃會加熱去除水霧。

5.如權利要求1-3任意一項所述的一種軌道車輛輪對踏面3D圖像檢測方法，其特征在于，所述測速雷達對車速檢測，并根據車速計算匹配的踏面圖像采集設備的相機采集幀率，發送相應頻率的脈沖給踏面圖像采集設備采集踏面圖像。

6.如權利要求1-3任意一項所述的一種軌道車輛輪對踏面3D圖像檢測方法，其特征在于，過車的車輪觸發離線傳感器并且離線傳感器觸發輪次數與進線傳感器一致，則完成圖像采集，列車離線，踏面圖像采集設備關閉。

7.如權利要求1-3任意一項所述的一種軌道車輛輪對踏面3D圖像檢測方法，其特征在于，多個所述定位裝置等間距設在單根軌道的內側，定位裝置用于定位車輪位置并控制所述踏面圖像采集設備進行圖像采集；軌道外側并排等間距地設置多對踏面圖像采集設備，組合實現對整個車輪的踏面圓周圖像采集；位于首位的踏面圖像采集設備至位于末位的踏面圖像采集設備之間的距離大于等于單個車輪的周長；踏面圖像采集設備包括面陣相機和線激光，二者的拍攝方向與其靠近的軌道呈銳角或鈍角，采集生成3D圖像和2D圖像。

8.如權利要求7所述的一種軌道車輛輪對踏面3D圖像檢測方法，其特征在于，所述線激光與面陣相機的視野重疊區域為所述踏面圖像采集設備的采集數據區域，即踏面圖像采集設備的景深為700mm-1400mm區域。