[发明专利]基于灰度突变的扣件区域定位方法有效

专利信息
申请号: 201910022600.0 申请日: 2019-01-10
公开(公告)号: CN109754422B 公开(公告)日: 2022-09-13
发明(设计)人: 闵永智;吕邦欢;任维卓;陶佳;张振海;张雁鹏;林俊亭;张鑫;左静 申请(专利权)人: 兰州交通大学
主分类号: G06T7/70 分类号: G06T7/70;G06T7/13;G06T7/00
代理公司: 北京兴智翔达知识产权代理有限公司 11768 代理人: 郭卫芹
地址: 730070 甘肃*** 国省代码: 甘肃;62
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摘要:
搜索关键词: 基于 灰度 突变 扣件 区域 定位 方法
【权利要求书】:

1.一种基于灰度突变的扣件区域定位方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)图像预处理:

a.二维伽马变换:采集不同时段的轨道图像,构造二维伽马函数,其表达式如下:

式中,O(i,j)为像素点变换后的灰度值;f(i,j)为变换前像素点的灰度值;γ为用于亮度增强的指数值;avg为图像平均灰度值;

对所采集的轨道图像进行伽马校正,得到校正图像,对校正图像进行边缘提取,得到边缘图像;

b.小波变换:先将所述边缘图像通过小波变换分解为低频部分和高频部分,然后对图像低频部分和高频部分进行重构,在重构过程中增大图像高频子带的权重,对重构后的图像进行边缘提取,得到边缘图像;

(2)扣件区域定位:

对步骤(1)b得到的边缘图像进行灰度突变统计,具体如下,将相邻像素点间灰度突变标记数记位nq

dif=|f(i,j)-f(i,j+1)| (2)

式中f(i,j)为(i,j)处灰度值,T为阈值;

当计算水平方向灰度突变时,取h=0,v=1,计算垂直方向灰度突变时,取h=1,v=0;

图像中第k行和第k列灰度突变统计值分别可由式(4)和式(5)得到:

式中I为图像行数,J为图像列数,k为常数,表示第k行或第k列,则图像水平方向和垂直方向灰度突变点数分别为:

进而得到灰度突变点标记图和统计图,然后修正统计图;根据统计图谷底区域定位流程图计算统计图的谷底区域,通过记录流程图中的start和end值即可完成对轨面区域和轨枕区域的定位,最后根据图像上的位置关系找出扣件区域;

(3)计算总体定位准确率:

所述步骤(2)中的灰度突变点标记图的行方向与列方向定位准确度分别可由式(8)、(9)求得:

其中,LcHrf为水平方向左边线实际值,LcHmf为水平方向左边线定位值,LcHrs为水平方向右边线实际值,LcHms为水平方向左边线定位值,nH为图像行数;

其中,LcVrf为竖直方向上边线实际值,LcVmf为竖直方向上边线定位值,LcVrs为竖直方向下边线实际值,LcVms为竖直方向下边线定位值,nV为图像列数;

得到总体定位准确率为:

AcT=AcV×AcH (10)。

2.如权利要求1所述的基于灰度突变的扣件区域定位方法,其特征在于,步骤(1)b中,所述小波变换采用离散小波变换,所述离散小波变换的数学表达式为:

式中,j和k为整数,s0j是扩张步长,t为像素灰度值,τ0为平移因子。

3.如权利要求1所述的基于灰度突变的扣件区域定位方法,其特征在于,步骤(2)中,所述阈值T取值为图像平均灰度值的2/3,即

4.如权利要求1所述的基于灰度突变的扣件区域定位方法,其特征在于,步骤(2)中,所述修正统计图时,选取4个不同的修正点,其定位效果最佳,修正图像每行灰度突变值N'Hi和每列灰度突变值N'Vi可分别由式(12)和式(13)得到为:

此时图像水平方向和垂直方向灰度突变点数分别为:

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