[发明专利]一种基于超像素节点排序的轨道扣件图像定位方法

说明书

本发明涉及一种基于超像素节点排序的轨道扣件图像定位方法，包括以下步骤：1)拍摄和采集轨道扣件原始图像；2)进行图像预处理和超像素分割，得到轨道扣件超像素分割图；3)根据轨道扣件超像素分割图构建轨道扣件超像素无向图结构；4)对轨道扣件超像素图结构中的超像素节点分别进行基于背景尺度和前景尺度的相关性排序；5)根据相关性排序结果得到前景突出且背景抑制的轨道扣件定位图，完成轨道扣件区域在图像中的准确定位。与现有技术相比，本发明具有定位准确、判断准确、抑制干扰等优点。

技术领域

本发明涉及轨道扣件定位技术领域，尤其是涉及一种基于超像素节点排序的轨道扣件图像定位方法。

背景技术

轨道扣件是铁路运输业的基础设备，是将钢轨固定在轨枕上用于保持轨距和阻止钢轨和轨枕发生相对移动的关键设备。轨道扣件对钢轨和轨枕提供稳定、有效的可靠联结，并在轨道列车快速经过带来的振动情况下，充分发挥其缓冲减震、延缓轨道残余变形积累的作用，是保障铁路轨道质量和列车安全运行的关键基础设备。

目前，随着图像处理技术和机器视觉技术的不断发展和被广泛应用于众多工程领域。在实际的轨道检测领域，轨道扣件定位是利用图像处理和计算机视觉技术对轨道扣件图像中的扣件区域进行识别和处理过程中的一个重要环节。轨道扣件定位的主要任务是根据轨道扣件场景下有关扣件图像的先验知识，对采集到的轨道扣件图像中的扣件准确位置区域进行标定与分割，为后续对扣件图像进行进一步的扣件特征描述、目标提取及状态检测做准备。

然而在现有技术范畴内，常规的轨道扣件定位方法具有一定的局限性：利用图像处理技术对轨道扣件图像中的扣件区域进行定位的过程中，往往容易受到拍摄条件及复杂背景干扰的影响，从而不能对轨道扣件图像中的扣件区域进行准确的定位。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于超像素节点排序的轨道扣件图像定位方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于超像素节点排序的轨道扣件图像定位方法，包括以下步骤：

1)拍摄和采集轨道扣件原始图像；

2)进行图像预处理和超像素分割，得到轨道扣件超像素分割图；

3)根据轨道扣件超像素分割图构建轨道扣件超像素无向图结构；

4)对轨道扣件超像素图结构中的超像素节点分别进行基于背景尺度和前景尺度的相关性排序；

5)根据相关性排序结果得到前景突出且背景抑制的轨道扣件定位图，完成轨道扣件区域在图像中的准确定位。

所述的步骤1)中，通过工业线阵相机拍摄和采集轨道扣件原始图像，并且使得轨道扣件区域处于轨道扣件原始图像的中心位置。

所述的步骤2)中，超像素分割具体包括以下步骤：

21)选取满足要求的轨道扣件原始图像中的多个图像像素节点作为聚类中心；

22)计算图像节点对于聚类中心在CIELEB颜色空间尺度和位置空间尺度的相关性，将相关性强的像素节点与其聚类中心合并为同一簇，形成多个超像素节点；

23)将聚类中心迁移至新簇的实际中心作为新的超像素聚类中心，迭代上述步骤，直至得到满足要求的超像素分割结果。

所述的步骤22)中，原始轨道扣件图像中两个相邻像素节点在CIELEB颜色空间尺度和位置空间尺度的相关性的表达式为：