[发明专利]一种基于图像处理的钢轨波磨周期评估方法

说明书

本发明提供了一种基于图像处理的钢轨波磨周期评估方法，用以解决现有技术中无法实时、自动、准确识别钢轨波磨的问题。所述识别方法首先读取轨道图像，对轨道图像进行预处理后获取钢轨表面图像，构建钢轨表面图像的特征描述后，进行钢轨波磨的自动识别，并进行周期评估和严重程度评估。本发明能够实现对钢轨表面的定位以及钢轨波浪形磨耗的自动识别，进行准确有效地识别，显著提高了检测效率；同时提供直观可靠的钢轨波磨评估结果，得到直观可靠的波磨周期估计和波磨严重程度评估可视化结果，为钢轨波磨自动化检测设备的设计和维保决策智能化的发展提供了新的思路和方案，为满足城市轨道交通线路高效可靠地在线监测奠定了坚实的基础。

技术领域

本发明属于城市轨道交通领域，具体涉及一种基于图像处理的钢轨波磨周期评估方法。

背景技术

随着城市的快速发展，城市轨道交通作为一种现代化的交通运输方式，在各大城市得到了快速发展，这对城市轨道交通的运输安全提出了更加严格的要求。轨道状态的好坏直接影响着高速行驶列车的平稳性和安全性，钢轨表面波形磨耗(以下简称波磨)是一种在钢轨轨头沿纵向方向的具有规律性的起伏不平的磨耗现象，是评价轨道状态的一个重要指标。一方面，波磨引起的轮轨力的突然变化将缩短轨道关键部件的使用寿命，增加城市轨道交通线路的维护成本；另一方面，波磨引起的车轮和钢轨之间的剧烈振动将产生很大的噪音，降低乘客的舒适度和列车行驶的安全性。因此，及时检测、识别和评估波磨，对有效制定维修策略和缓解波磨发展具有重要意义，这不仅可以降低线路维护成本和噪声污染，也能保障城市轨道交通列车的运营安全，改善乘客的乘车体验。

现有技术中，波磨的检测方法主要是基于波磨尺或波磨检测车进行的人工检测。人工检测依赖于线路检测工人的经验，难以确保检测结果的客观准确性；固定的检测周期不能及时的了解钢轨状态，同时还占用了轨道，增加了线路工作人员的工作量，不仅检测效率低下，而且结果往往受主观的影响，难以满足日益增长的运营需求；而且现存的自动化检测方案检测效率受到运营时间和空间的限制，难以满足发展对检测实时性、检测准确率和检测精确度的需求。

发明内容

为了提高城市轨道交通的稳定性和安全性，克服现有技术中钢轨波形磨耗(以下简称波磨)检测效率低下、不能实时识别、及评估不够准确和精确的问题，本发明实施例提出了一种基于图像处理的钢轨波磨自动识别方法和评估方法，可以对钢轨波磨进行自动识别，提供直观可靠的钢轨波磨评估结果，为钢轨波磨自动化检测设备的设计和维保决策智能化的发展提供新的解决思路和方案。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于图像处理的钢轨波磨自动识别方法，所述钢轨波磨自动识别方法包括如下步骤：

步骤S1，读取轨道图像；

步骤S2，对轨道图像进行预处理；

步骤S3，钢轨区域定位，获取钢轨表面图像；

步骤S4，根据改进的空间金字塔匹配模型构建所述钢轨表面图像的特征描述；

步骤S5，根据所述钢轨表面图像的特征描述进行钢轨波磨的自动识别。

进一步地，所述步骤S2中对轨道图像的预处理，进一步包括如下步骤：

步骤S21，采用双边滤波滤除图像中的噪声；

步骤S22，对轨道图像进行光照不均进行校正。

进一步地，所述步骤S22进一步包括：

步骤S221，使用动态引导滤波，在去噪后的轨道图像中提取光照分量；

步骤S222，根据光照分量提取结果的统计分布特性，利用基于二维参数自适应伽马函数的光照不均校正函数，处理轨道图像的不均匀光照问题，得到校正后的轨道图像。

进一步地，所述步骤S3进一步包括如下步骤：