[发明专利]铁路扣件螺母中心定位方法

说明书

本发明公开了一种铁路扣件螺母中心定位方法，该方法主要实现过程为：利用道钉的轮廓和区域纹理信息，检测道钉中心，利用所述道钉中心确定螺母中心。本发明可以准确实现扣件螺母中心的精确定位，同时对于不同环境下的扣件螺母，其依然具有较好的定位准确率和定位效果。

技术领域

本发明涉及轨道交通检测设备领域，具体涉及一种用于铁路扣件螺母中心 定位的方法。

背景技术

扣件是铁路系统的重要组成部分，其需要定期拆卸维护以保证铁路运行安全。 目前，扣件拆卸主要依靠人工拆卸，这样不仅效率低下，而且具有一定危险性。 因此，设计实现扣件自动拆卸装置将有十分重要的意义。对于自动拆卸装置，其 主要完成的是对扣件螺母的拆卸，如此，完成扣件螺母精确定位将是扣件自动拆 卸装置设计成功的关键。

对螺母精确定位主要包括两步，一是从所得扣件图像中精确定位到螺母中心 的像素坐标；二是将所得像素坐标转换到世界坐标从而得到螺母和拆卸装置之间 的距离，实现螺母精确物理定位。本专利所提方法主要是实现螺母中心像素坐标 的精确定位。

目前，对于扣件螺母中心像素坐标精确定位的相关研究很少，已存在有一种 利用纹理抑制结合特征分级实现螺母中心定位的方法。该方法首先对扣件轮廓图 像进行纹理抑制；而后利用处理后的轮廓图像定位螺母下方圆形垫片中心和螺母 中心；最后，通过定位的两中心结合得到最终的螺母中心实现定位。该方法示意 图如图1所示。除此之外，大部分研究均集中在扣件区域的定位，即从原图像中 提取出扣件区域，而对螺母中心定位没有涉及。

上述纹理抑制结合特征分级的方法虽可对螺母中心像素坐标进行定位，但定 位准确率偏低。其利用圆形垫片和螺母“中心相同”这一特点以及各自的形状特征， 通过定位得到垫片中心和螺母中心，利用两级中心共同作用来得到最终的螺母中 心。但在实际铁路扣件系统中，螺母和垫片中心根本不同，二者中心间存在一定 偏差。同时螺母本身形状特征不稳定，由于腐蚀和油污覆盖等因素，其六边形特 征基本无法辨认。此时，利用“共中心”这一特点和形状特征进行螺母中心定位必 然会产生较大偏差，从而导致定位失败使定位准确率偏低。此外，扣件区域定位 只针对扣件整体，以从原图像准确得到扣件区域为目标，对于螺母中心精确定位 则无法完成。

可见，纹理抑制结合特征分级方法对扣件螺母中心定位准确率偏低，特别是 图2中螺母形状特征基本丧失的情况下，其无法直接定位到螺母中心。而间接通 过定位垫片中心作为螺母中心，必然会存在较大偏差而使定位失败。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种铁路扣件螺 母中心定位方法，实现铁路扣件螺母中心的精确定位。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种铁路扣件螺母中 心定位方法，该方法主要实现过程为：利用道钉的轮廓和区域纹理信息，检测道 钉中心，利用所述道钉中心确定螺母中心。

本发明方法具体实现步骤包括：

1)采集钢轨图像，对所述钢轨图像进行二值化，所得到的二值化图像 的最大连通区域即为钢轨区域；

2)利用所述钢轨区域将所述钢轨图像分为两部分，从该两部分图像中 分别截取子图像进行二值化处理，对得到的两个二值化图像进行与 操作，得到总的二值化图像，该总的二值化图像中的最大连通区域 即为轨枕区域；

3)利用所述钢轨区域和轨枕区域得到扣件的粗定位图像；

4)选取标准扣件图像作为扣件模板图像，计算所述扣件的粗定位图像 与扣件模板图像之间的相关性，所得相关性数值最大的位置即为扣 件的精确位置，如此即完成扣件精定位，同时提取得到扣件子图像；

5)提取所得扣件子图像的初始轮廓，去除该图像中的无关轮廓，得到 扣件轮廓图像；