[发明专利]一种高速铁路线路护栏完整性自动检测装置及识别方法

权利要求书

1.一种高速铁路线路护栏完整性自动检测装置，其特征在于，包括一护栏完整性检测计算机，其内安装有：采集安装在列车两侧的数字摄像机输出图像并存储的图像采集卡；采集安装在列车车轮上的转速传感器输出信号的数据采集卡；对图像进行完整性处理判断和对信号进行处理及定位的识别软件；

一检测结果管理计算机，通过网络与护栏完整性检测计算机相连，检测结果管理计算机内安装有检测结果管理信息系统，包括有护栏缺陷信息数据库，用于存储护栏完整性检测计算机通过网络传输的护栏缺陷信息。

2.根据权利要求1所述的高速铁路线路护栏完整性自动检测装置，其特征在于，所述的检测结果管理计算机连接有一无线数据收发模块。

3.根据权利要求1所述的高速铁路线路护栏完整性自动检测装置，其特征在于，还包括照明装置，所述的识别软件通过数据采集卡输出端口控制照明装置的开关。

4.根据权利要求1所述的高速铁路线路护栏完整性自动检测装置，其特征在于，所述的转速传感器为光电式编码器。

5.一种高速铁路线路护栏完整性的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

安装在列车上任意可以拍摄到线路两侧护栏的位置两台数字摄像机，用于实时拍摄护栏的图像；

护栏完整性检测计算机内部安装的图像采集卡用于采集数字摄像机输出的图像，并存储到护栏完整性检测计算机的内存中；

护栏完整性检测计算机上运行的识别软件通过对图像进行处理判断护栏的完整性；

识别软件根据转速传感器输出和事先输入的初始里程信息对列车进行定位，定位信息用于软件记录护栏缺陷的位置；

通过网络将护栏缺陷相关的信息存储到检测结果管理计算机中的护栏缺陷信息数据库中；

检测结果管理计算机通过安装的检测结果管理信息系统，对护栏完整性检测的结果进行系统管理。

6.根据权利要求5所述的一种高速铁路线路护栏完整性的识别方法，其特征在于，还包括检测结果管理计算机对护栏缺陷进行危害性评估以及评估结果的传输的步骤。

7.根据权利要求5所述的一种高速铁路线路护栏完整性的识别方法，其特征在于，所述的护栏完整性检测计算机中的识别软件对采集的图片采用的识别方法包括以下步骤：

第一步，利用局部阈值分割方法初步提取出护栏白色外框；

以每一个像素(x，y)为中心选取其周围的矩形区域作为局部窗口；

计算该局部窗口内像素灰度的平均值和标准差；

根据像素灰度值和其局部窗口内像素灰度的平均值和标准差，满足阈值条件来判定该像素是否为护栏外框，即：

当g(x，y)＞m(x，y)+max(S*d(x，y)，A)时，该像素满足阈值条件，为护栏外框的像素；

其中，

g(x，y)为(x，y)位置像素的灰度值；

m(x，y)和d(x，y)分别为该像素局部窗口中像素灰度值得平均值和标准差；

S为一表示阈值条件强度的系数；

A为附加的决定阈值条件；

第二步，对第一步提取的区域进行形态学膨胀处理，并进行连通区域筛选，准确提取护栏外框；

采用适当大小和形状的模板对第一步提取的外框区域进行膨胀处理，使护栏外框区域连成一体；

将膨胀处理后的区域按连通性分成若干个连通区域；

在这些区域中筛选出宽度和/或面积最大区域，作为真实的护栏外框区域；

第三步，通过洞提取算法提取护栏内部区域；

第四步，根据护栏内部区域的大小和间距判断护栏外框完整性；

具体方法是，计算第三步中提取的每一个护栏内部区域的宽度，分别记为W₁，W₂，......W_n，以及平均宽度W；并计算相邻两个区域中心的间距，分别记为D₁，D₂，......D_n-1，以及平均间距D，当任意一个区域的宽度W_k＞1.4*W和/或任意相邻两个区域中心间距Dk＞1.4*D时，认为护栏外框有缺陷。

8.根据权利要求7所述的一种高速铁路线路护栏完整性的识别方法，其特征在于，所述的识别方法还包括护栏内部立柱完整性识别判断，具体为：

利用第一步所述的局部阈值分割方法在第三步提取的护栏内部区域中提取立柱区域；

对区域进行形态学膨胀处理；

最后进行连通区域筛选；

通过判断提取的立柱的数量和/或相邻立柱的间隔判断护栏内部立柱的完整性。