[发明专利]一种基于纹理与深度图像的轨道扣件紧固件松动检测方法

权利要求书

1.一种基于纹理与深度图像的轨道扣件紧固件松动检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采用纹理与深度混合成像系统获取轨道扣件紧固件表面纹理图像和深度图像；

步骤2：在纹理图像中提取紧固件ROI1，在深度图像中提取紧固件ROI2；

步骤3：利用ROI1中纹理图像和ROI2中深度图像，计算紧固件活动部件角度β_c和高度h_c；

步骤4：计算紧固件活动部件浮起高度Δh＝h_c-h_b，h_b是紧固件活动部件参考高度，计算紧固件活动部件旋转角度Δβ＝|β_c-β_b|，β_b是紧固件活动部件参考角度；

步骤5：设定高度判定阈值T^h和角度判定阈值T_β，当紧固件活动部件浮起高度Δh＞T^h或旋转角度Δβ＞T_β时，判断扣件紧固件松动，否则紧固件未松动；

所述螺栓紧固件由螺栓与支座、或螺帽与螺杆组成，其中螺栓、螺帽是活动部件，支座、螺杆是固定部件。

2.根据权利要求1所述的基于纹理与深度图像的轨道扣件紧固件松动检测方法，其特征在于：所述纹理与深度混合成像由纹理成像系统和三维成像系统组成，其中纹理成像系统包括线阵扫描成像和面阵成像，三维成像系统包括线结构光扫描三维成像系统，面结构光三维成像系统，单目激光散斑三维成像系统，双目激光散斑三维成像系统，双目立体视觉三维成像系统，TOF三维成像系统和光场成像三维成像系统；

所述纹理成像系统的成像光轴与轨道平面垂直；

所述三维成像系统的深度方向坐标轴与轨道平面垂直；

所述纹理成像系统与三维成像系统相对位置固定，纹理图像与深度图像中像素对应关系也固定、且已知；

当采用线阵扫描纹理成像和线结构光扫描三维成像时，需对获取的纹理图像和深度图像进行扫描方向校准，以保证纹理图像和深度图像中像素横坐标与纵坐标单位像素所代表的物理尺寸相等。

3.根据权利要求1所述的基于纹理与深度图像的轨道扣件紧固件松动检测方法，其特征在于：所述步骤2中在纹理图像中提取紧固件ROI1，在深度图像中提取紧固件ROI2的方法是：在纹理图像上，以扣件图像为模板，采用SVM、KNN、卷积神经网络模式识别方法，检测扣件，根据紧固件在扣件中位置，在纹理图像中提取紧固件ROI1，根据深度图像与纹理图像的位置关系，对ROI1位置进行变换，得到深度图像中紧固件ROI2。

4.根据权利要求1所述的基于纹理与深度图像的轨道扣件紧固件松动检测方法，其特征在于：所述步骤2中在纹理图像中提取紧固件ROI1，在深度图像中提取紧固件ROI2的方法是：在深度图像上，根据扣件底座或轨枕的高度值先验信息，在轨道两侧扣件出现区域内，进行图像阈值分割，检测扣件；根据紧固件在扣件中位置，在深度图像中提取紧固件ROI2，根据纹理图像与深度图像的位置关系，对ROI2位置进行变换，得到纹理图像中紧固件ROI1。

5.根据权利要求1所述的基于纹理与深度图像的轨道扣件紧固件松动检测方法，其特征在于：所述步骤3中利用ROI1中纹理图像和ROI2中深度图像计算紧固件活动部件角度β_c的方法是：在ROI2深度图像中，通过阈值分割提取紧固件活动部件区域，计算活动部件区域中心C，以当前紧固件未松动时活动部件纹理图像作为模板T，根据纹理图像与深度图像中像素位置关系，计算C在纹理图像中坐标C’，以C’为中心，采用模板匹配方法，在纹理图像ROI1区域内找到最优匹配角度，作为活动部件角度β_c；

所述模板匹配方法包括：基于灰度互相关的匹配，基于图像形状的匹配，基于图像梯度的匹配。