[发明专利]基于图像的轨头断面轮廓尺寸合格性检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨头断面轮廓尺寸合格性检测方法，尤其涉及一种基于图像的轨头(60kg/m)断面轮廓尺寸合格性检测方法。

背景技术

钢轨断面轮廓尺寸合格性检测是无缝钢轨焊接生产线上重要环节，是保障钢轨质量的重要手段。检测内容主要包括钢轨断面对称性、轨高、轨头宽度、轨冠饱满度和轨腰厚度参数。

目前我国在焊接生产线上主要使用检查样板，对轨头断面轮廓尺寸进行合格性检测，根据需要检测的参数，使用检测样板逐支进行卡量，利用样板自身轮廓线，对钢轨相应部位的横断面轮廓线进行拟合检查，这种标准样板检测法存在检测自动化程度低、操作不方便、效率低，精度不高以及没有量化结果不便于数据保存的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图像的轨头(60kg/m)断面轮廓尺寸合格性检测方法，旨在解决现有技术存在检测自动化程度低、操作不方便、效率低，精度不高以及没有量化结果不便于数据保存的问题。本发明方法包括以下步骤：

1)钢轨断面图像预处理，具体包括下述步骤：

(1.1)对采集的目标图像进行中值滤波，降低噪声干扰；

(1.2)采用最大类间方差法对滤波后图像进行阈值分割，得到轨头二值图像；

2)扫描法确定轨头左下端点和右下端点，具体包括下述步骤：

(2.1)对第1)步得到的轨头二值图像，采用扫描法，首先，以图像左上角为起点，自左向右进行扫描，沿图像y轴方向遍历所有水平线，获取轨头轮廓左边缘点集P_L；其次，以图像右上角为起点，自右向左进行扫描，沿图像y轴方向遍历所有水平线，获取轨头轮廓右边缘点集P_R；

(2.2)分别利用轨头左下和右下端点处夹角已知，以及两直线相交于端点的特点，首先，从轨头轮廓左边缘点集中分离出两个左边缘子集P_Ll子集和P_左颚子集，其次，从轨头轮廓右边缘点集中分离出两个右边缘子集P_Rr子集和P_右颚子集；

(2.3)采用最小二乘直线拟合法，得到轨头左下端点，首先，分别对P_Ll和P_左颚子集中所有点进行最小二乘直线拟合，其次，分别计算参与拟合的点到拟合直线的距离，按照距离从大到小排序，从P_Ll和P_左颚中去除一定比例的最远点集，最后，对P_Ll和P_左颚中剩余点集再次进行最小二乘直线拟合得到直线L_l和L_左颚；

(2.4)采用与步骤(2.3)相同的方法，分别处理P_Rr和P_右颚两个子集，得到直线L_r和L_右颚；

(2.5)计算直线L_l和直线L_左颚的交点得到轨头左下端点p_l；

(2.6)计算直线L_r和直线L_右颚的交点得到轨头右下端点p_r；

3)确定轨头上宽度测量区域，具体包括下述步骤：

(3.1)利用步骤2)得到的p_l和p_r，过点p_l和p_r以指向p_r方向为正方向建立x轴；以p_l和p_r的中心为原点，过p_l p_r的中心，以垂直向上方向为正向，建立为y轴；

(3.2)将步骤(3.1)得到的x轴沿y轴正方向分别平移22.00mm和 34.20mm,得到两条直线，它们通过轨头左右边缘的区域W_h，即为轨头上宽度测量区域，W_h内轨头边缘点集记为P_h；

4)确定轨头轨冠点测量区域，具体包括下述步骤：

(4.1)将第3)步得到的x轴沿y轴正方向平移36.00mm，所得直线通过轨头边缘与轨头顶部边缘组成的区域W_v；

(4.2)W_v内的所有边缘点定义为轨冠边缘点集，记为P_v；

5)确定轨头测量上宽度数据点及轨冠点，具体包括下述步骤：