[發(fā)明專利]一種基于噪聲和圖像信息融合的軌道異常情況檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210492098.1
• 申請日: 2022-05-07
• 公開（公告）號: CN114841966A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章東平;鐘梓尹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量大學(xué);杭州愛華智能科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G06N3/08;G06N3/04;G06K9/62;G10L25/24;G10L25/30;G10L25/51;G06V10/44;G06V10/82;G06V10/764
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 陳潔

本發(fā)明屬于音頻處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于噪聲和圖像信息融合的軌道異常情況檢測方法，使用相機(jī)和聲音傳感器獲取圖像信息和音頻信號，這樣更有利于推動系統(tǒng)對于軌道異常情況更準(zhǔn)確的判斷。并將軌道異常情況檢測與定位結(jié)合，對存在異常情況的軌道進(jìn)行定位，并上傳至軌道健康管理平臺，后續(xù)需及時(shí)派遣相關(guān)人員進(jìn)行維修與記錄，并最終交與專家評審此次維修是否完成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于音頻處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于噪聲和圖像信息融合的軌道異常情況檢測方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，軌道運(yùn)營規(guī)模急劇增大，客運(yùn)量持續(xù)攀升，這意味著對列車運(yùn)行的安全保障體系提出了更高的要求。列車長期運(yùn)行于高速重載的環(huán)境中，其部件的連續(xù)穩(wěn)定工作對列車安全運(yùn)行意義重大。為了滿足城市軌道交通規(guī)模化、持久化與快速化發(fā)展的需求，進(jìn)行軌道交通線路全生命周期的監(jiān)測與性能劣化分析，開展軌道病害機(jī)理分析和智能檢測研究具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種基于噪聲和圖像信息融合的軌道異常情況檢測方法,以解決上述的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種基于噪聲和圖像信息融合的軌道異常情況檢測方法的具體技術(shù)方案如下：

一種基于噪聲和圖像信息融合的軌道異常情況檢測方法，包括如下步驟：

步驟1：在火車底部安裝一個(gè)普通相機(jī)與聲音傳感器，普通相機(jī)獲取火車運(yùn)動時(shí)的軌道圖像，聲音傳感器獲取火車運(yùn)動時(shí)軌道發(fā)出的音頻信號，并對其進(jìn)行預(yù)處理，將音頻信號與圖像進(jìn)行多信息融合，并采用軌道故障檢測和分級網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)識別與判斷軌道磨損程度，分為：完好、輕微瑕疵、瑕疵嚴(yán)重三個(gè)程度；

步驟2：若為輕微瑕疵、瑕疵嚴(yán)重，采用GPS與鐵軌特征分析結(jié)合的方法對軌道故障進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并上傳至軌道健康管理平臺，進(jìn)行時(shí)域圖像匹配，得到時(shí)間序列排列圖像組；

步驟3：在軌道健康管理平臺中得出軌道修前評估報(bào)告，通過雙評機(jī)制得出維修建議，進(jìn)行判斷是否應(yīng)該維修，若不需要維修則進(jìn)行結(jié)案、存檔；若需要維修，則派遣相關(guān)部門和人員，并記錄派遣時(shí)間和執(zhí)行人員；維修好之后得出修后評估報(bào)告，交與專家進(jìn)行評審該次維修是否完成，若完成則進(jìn)行結(jié)案、存檔；若還存在問題，則重新進(jìn)行步驟3，直至專家評審該次維修已完成。

進(jìn)一步地，步驟1中音頻信號預(yù)處理包括如下步驟：

步驟1.1.1：對聲音傳感器獲取的.wav格式的音頻文件使用python中的scipy庫和numpy庫，得到該聲音文件的信號數(shù)組與采樣頻率；

步驟1.1.2預(yù)加重：將音頻信號通過一個(gè)高通濾波器，

H(Z)＝1-μz^-1

其中μ的值取0.95；

步驟1.1.3分幀、加窗：選擇漢明窗，進(jìn)行幀移，分幀的時(shí)候在幀與幀之間重疊一部分，取值為0到1/2之間；

步驟1.1.4：再通過離散傅里葉變化得到能量譜圖；

步驟1.1.5：Mel濾波器組：Mel頻率與實(shí)際頻率的具體關(guān)系為如下：

Mel(f)＝2595*log₁₀(1+f/700)

將能量譜圖通過一組Mel尺度的三角形濾波器組，定義一個(gè)有M個(gè)濾波器的濾波器組，采用的濾波器為三角濾波器，M取26，并計(jì)算通過每個(gè)濾波器的信號的能量，之后再對26個(gè)能量取對數(shù)，得到對數(shù)-梅爾譜圖。進(jìn)一步地，步驟1中軌道故障檢測和分級網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)識別與判斷軌道磨損程度的具體步驟如下：