[发明专利]一种基于机器视觉的钢轨位移监测系统及检测方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的钢轨位移监测系统及监测方法，包括：检测主机、检测摄像机、照明灯以及检测标识，基于机器视觉的钢轨位移监测方法包括：获取左检测摄像机拍摄的左标识图像和右检测摄像机拍摄的右标识图像；从左标识图像中分割出左检测标识；从右标识图像中分割出右检测标识；利用双目识别算法计算检测标识当前空间位置；根据检测标识当前空间位置和检测标识基准空间位置计算检测标识的位移量。实现非接触式测量，通过双目识别算法实现绝对位移测量，适应隧道、桥梁等特殊环境，不受信号强弱的影响，系统能够自动完成监测过程不耗费人工，还能够对钢轨进行实时监测，实现长期连续测量，并且检测结果更加准确。

技术领域

本发明涉及视觉检测技术领域，特别涉及一种基于机器视觉的钢轨位移监测系统及检测方法。

背景技术

铁轨全称铁路轨道，是一种铁路设施用于铁路上，并与转辙器及道岔合作，令火车无需转向便能行走。轨道通常由两条平衡的钢轨组成，轨道爬行和路基冻账及融沉会造成铁路钢轨的水平位移和垂向位移，影响轨道的高平顺性。对钢轨位移的准确测量时确保高速列车运营安全和舒适的前提。

既有的钢轨位移监测技术包括：GPS/北斗测量方法、轨检仪检测、毫米波雷达检测等。GPS/北斗测量方法是通过在钢轨上安装GPS/北斗接收装置，在测试点附件安装GPS/北斗差分站，通过GPS/北斗差分定位技术对钢轨位移进行测量。该技术受GPS/北斗信号影响比较大，特别是阴天时，地面接收不到GPS/北斗信号，系统无法正常工作，在隧道里，GPS/北斗信号无法覆盖。轨检仪是采用高精度的数字陀螺精密测角测量的测量方法，检测轨距、轨距变化率、超高、扭曲和高低等变化，轨检仪智能测量两个钢轨的相对轨距，无法测量单轨的垂直方向的位移，需要人工定期在钢轨上进行测量，该方法适合钢轨定期维护。但是采用轨检仪占用大量人工，对某些灾害点，不能长期连续测量。毫米波雷达是通过发射并接收目标发射电磁波，利用匹配滤波技术和相位差分干涉测量技术，最终可得到雷达波束照射范围内所有目标与电磁波波长相比拟的目标微小形变。在实际使用中，铁路所处的环境比较复杂，特别是隧道内，电磁波会相互反射，形成干扰，不能稳定工作，影响位移检测结果。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种基于机器视觉的钢轨位移监测系统及检测方法，以解决现有的钢轨位移检测技术中存在的受GPS/北斗信号影响较大、耗费人工，不能长期连续测量以及采用电磁波由于隧道内环境复杂导致的电磁波互相干扰影响位移检测结果的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种基于机器视觉的钢轨位移监测系统，包括：检测主机、检测摄像机、照明灯以及检测标识，所述检测标识涂覆于钢轨上，所述照明灯用于照明，所述检测摄像机用于拍摄所述检测标识的图像，所述检测摄像机与所述检测主机电连接，所述检测主机用于根据所述检测摄像机拍摄的所述检测标识的图像分析钢轨位移量，所述检测摄像机包括左检测摄像机和右检测摄像机，所述左检测摄像机和所述右检测摄像机位于同一水平面上。

可选的，所述照明灯为激光灯。

可选的，所述检测标识包括标识底色层和标识点。

可选的，所述标识底色层为呈黑色的00*00mm的矩形，所述标识点为呈白色的直径为0mm的圆点。

相应于本申请第一方面的钢轨位移监测系统，第二方面提供一种基于机器视觉的钢轨位移监测方法，所述方法包括：获取左检测摄像机拍摄的左标识图像和右检测摄像机拍摄的右标识图像；从所述左标识图像中分割出左检测标识；从所述右标识图像中分割出右检测标识；根据所述左检测标识和所述右检测标识利用双目识别算法计算检测标识当前空间位置；根据所述检测标识当前空间位置和检测标识基准空间位置计算检测标识的位移量。

可选的，所述从所述左标识图像中分割出左检测标识包括：将所述左标识图像进行二值化处理，分割出左检测标识；所述从所述右标识图像中分割出右检测标识包括：将所述右标识图像进行二值化处理，分割出右检测标识。