[发明专利]无监督式的铁路道床异物检测、样本构造方法及装置

说明书

本发明提供一种无监督式的铁路道床异物检测、样本构造方法及装置，检测方法包括：从待检测轨道图像中提取第一区域图像；提取与第一区域图像对称的多个第二区域图像；将第一区域图像和多个第二区域图像输入铁路道床异物深度学习检测模型，得到多个相似性结果，进而得到第一区域图像的异物检测结果；改变区域图像提取的位置，重复执行图像提取和异物检测的步骤，直到得到所有区域图像的检测结果；其中，训练样本构造包括：提取目标区域图像生成目标样本；选取与目标区域图像对称的区域图像生成正样本；随机提取区域图像生成负样本。上述技术方案解决了轨道异物检测中有效样本稀缺以及正负样本不均衡的问题，提高了铁路道床异物检测的效率和准确率。

技术领域

本发明涉及图像检测技术领域，特别涉及一种无监督式的铁路道床异物检测、样本构造方法及装置。

背景技术

道床异物是铁路道床上出现的外来物体，通常包括因钢轨振动而产生的断裂弹条(如图1a中方框内所示)、轨道板受冲击产生的碎石块(如图1b中方框内所示)等。

在无砟轨道中，道床上的异物会给列车的行车安全带来极大的隐患。目前主要是通过人工检查的方式来对道床异物进行检测并清除，这种方式不仅成本高、效率低，往往不能及时排除安全隐患。所以，需要研发针对道床异物的视觉检测算法，及时发现道床上的异物。无砟道床异物由于种类多样无法穷举、图像采集设备一直处于高速运动状态等原因，无砟道床异物视觉检测一直是轨道智能巡检中的难点问题。

随着高速铁路的发展，铁路检测设备己经由一个单一的检测发展到多元化的检测，由静态检测发展到动态检测，由接触式检测发展到非接触式检测，由低速检测发展到高速检测。目前CCD高速摄像技术在国外发达国家己经得到应用，己通过铁路轨道的动态检测，利用该技术可大大提高轨道检测的速度和精度。国内近年来也不断引进、消化国外先进的高速轨道检测技术，现有的高速综合巡检车能在120km/h及以上的速度下实现轨道关键部件的外观巡查。

我国高铁的建设和运营己经进入高速发展期，对轨道结构状态的人工巡检将逐步退出历史的舞台。取而代之的，必定是能够及时有效的发现轨道缺陷的自动化巡检方式。集数字图像高速采集、图像数据实时存储、处理、定位技术、自动控制技术、智能化、网络化和信息化技术于一体的非接触式轨道高速智能检测系统，能对可视性轨道结构状态进行动态检测并提供智能识别判断。数据存储后，工作人员在系统的帮助下，按照固定的流程来进行图像分析处理。先由开发的自动识别软件对轨道上的缺陷进行自动检测，再通过人工辅助分析判断哪些是现场真实缺陷，哪些是由于系统误判所造成的假缺陷，同时将不构成行车安全的缺陷图片进行剔除，剩下的即是有效的缺陷图片。由于现阶段巡检系统的自动识别功能未能覆盖所有缺陷类型，道床异物需要通过回放软件进行人工看图和预览来判断，亟待研发新技术来提高检测效率和准确率。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种无监督式的铁路道床异物检测方法，用以实现无监督式的铁路道床异物检测，提高铁路道床异物检测的准确率和效率，该方法包括：

获取待检测轨道图像；

对所述待检测轨道图像执行图像提取的步骤：从待检测轨道图像中提取第一区域图像；从待检测轨道图像中提取与所述第一区域图像对称的多个第二区域图像；

对第一区域图像执行异物检测的步骤：将所述第一区域图像和多个第二区域图像输入预先训练生成的铁路道床异物深度学习检测模型中，得到多个第二区域图像与第一区域图像的多个相似性结果；根据多个相似性结果，得到第一区域图像的异物检测结果；

改变区域图像提取的位置，重复执行图像提取的步骤和异物检测的步骤，直到得到待检测轨道图像对应所有区域图像的异物检测结果；