[發明專利]一種鋼軌反光光條的提取方法

有效

• 申請號: 202210971158.8
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115049654B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 占棟;周蕾;梁四平;王云龍;李想;張金鑫;李豪生
• 申請（專利權）人: 成都唐源電氣股份有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/187;G06T5/00;G06T5/20;G06T5/40
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種鋼軌反光光條的提取方法，通過中值濾波算法對采集到的鋼軌圖像進行預處理；對預處理后的鋼軌圖像依次通過直方圖均衡化進行圖像增強、OTUS算法計算圖像閾值處理，得到二值化后的光條圖像；利用形態學對所述二值化后的光條圖像進行濾波處理，以圖像8連通區域方式從濾波處理后的圖像中提取包含光條的連通域圖像；對所述連通域圖像進行細化操作提取光條中心線，使用差分法過濾干擾線條，得到反光光條。通過本發明很好的抑制了椒鹽噪聲，去除了更多的干擾信息，同時提高了圖像的預處理效率，結合差分法對光條彎曲部分進行糾正并濾除干擾信息，使得光條在反光位置更平滑，得到的反光光條更完整和準確，有效提高圖像數據分析的效率。

技術領域

本發明涉及圖像處理及圖像識別的技術領域，具體涉及一種鋼軌反光光條的提取方法。

背景技術

隨著我國鐵路的不斷發展，越來越多的城市和地區都建設有大量的鐵路，其中鋼軌作為鐵路發展的承載，在鐵路運輸中發揮了重要作用；由于鋼軌鋪設過程中，絕大部分都暴露在露天環境中，易受環境影響而造成鋼軌表面發生腐蝕；對鋼軌產生危害。因此，對鋼軌的維護和監測顯得非常重要。

通常，對鋼軌的檢測使用安裝于車輛底部的相機進行，采用多組相機配合激光掃描形成鋼軌圖像，拍攝得到的光條圖像可以用于鋼軌的廓形提取，并能用于對鋼軌的磨耗計算，通過圖像處理算法完成對鋼軌的缺陷分析。由于列車運行過程中會與鋼軌發生摩擦，甚至造成鋼軌擦傷掉塊等缺陷，使得鋼軌通常呈現一條或多條明亮的光帶；此外，車底的補光燈或室外太陽光照射形成反射，造成相機采集的鋼軌圖像中存在大量的干擾信息，嚴重影響鋼軌的光條提??；此外，在光條處理過程中，每一個位置的鋼軌修需要計算，因此對算法的性能要求較高，需要滿足實時性的要求。

目前對反光鋼軌光條的處理方法通常使用傳統圖像處理方法；一是使用深度學習模型對光條進行分割，但需要耗費大量時間；二是調整相機曝光，減少外界干擾，但同時也會造成鋼軌的光條變暗，造成提取光條不全的問題；三是利用傳統圖像處理方法，對光條進行提取，但閾值選取差異性較大，泛化能力不強；本發明基于改進的中值濾波算法，結合圖像處理算法，提出了一種鋼軌反光光條提取算法。

發明內容

為了克服上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種鋼軌反光光條的提取方法，其通過改進的中值濾波算法對椒鹽噪聲進行抑制，以去除更多的干擾信息，同時實現提高圖像的預處理效率的效果；結合差分法對光條彎曲部分進行糾正并濾除干擾信息，使得光條在反光位置更平滑，得到的反光光條更完整和準確。有效提高圖像數據分析的效率，降低大數據分析人員和業務專家的負擔，具有重大的安全意義和實際應用價值。

本發明的技術方案如下：所述一種鋼軌反光光條的提取方法包括：

鋼軌圖像預處理步驟，通過改進的中值濾波算法對采集到的鋼軌圖像進行預處理，包括通過設置濾波窗口的灰度極值對噪聲進行抑制，以去除圖像中的椒鹽噪聲，同時提高鋼軌圖像預處理效率；

提取二值化圖像步驟，對預處理后的鋼軌圖像依次通過直方圖均衡化進行圖像增加，通過OTUS算法計算圖像閾值處理，得到二值化后的光條圖像；

提取連通域圖像步驟，利用形態學對所述二值化后的光條圖像進行濾波處理，以圖像8連通區域方式從濾波處理后的圖像中提取包含光條的連通域圖像；并通過遍歷所述連通域圖像，計算圖像中光條的縱坐標y的最大值，以提取得到光條最低點；

細化提取光條步驟，對所述連通域圖像進行細化操作，提取光條中心線，使用差分法過濾干擾線條，得到反光光條。

進一步地，本發明提出了一種改進的中值濾波算法處理鋼軌圖像，具體包括：

逐行掃描采集到的鋼軌圖像像素；

通過設置濾波器大小，判斷所述像素是否是濾波窗口下鄰域像素的極值；

若不是，則保留所述像素；