[发明专利]一种精确的基于直方图和局部梯度的道岔转辙机缺口边缘定位方法

说明书

本发明公开了一种精确的基于直方图和局部梯度的道岔转辙机缺口边缘定位方法，可用于精准检测对道岔转辙机的缺口的位置，提供转辙机的状态信息。本发明在转辙机所拍摄的缺口图像之后，提取缺口特征，构建相关曲线，可以精准地检测出缺口的位置，为进一步缺口分析提供可靠信息。本发明的技术方案为：根据直方图构建位置‑灰度映射曲线，计算曲线的局部梯度，将局部变化最大的点作为最终的检测结果。本发明利用利用图像自身特性提取相关特征，适应性强，适合多种条件下的缺口图像；本发明利用设计的曲线进行判断，实现简单，速度快；本发明的结局部的变化确定缺口位置，准确度高。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种精确的基于直方图和局部梯度的道岔转辙机缺口边缘定位方法。

背景技术

随着国内轨道交通的不断发展，目前轨道交通的建设已经到了发展的高峰阶段，尤其是高速轨道交通的建设，在这样的情况下，对于轨道交通的行车安全也提出了新的要求，道岔转辙机作为轨道交通的一个不可或缺的部分，其自身的正常的运行时保证行车安全的重要部分。

道岔转辙机的缺口值是反映缺口运行状态的重要指标，通过对道岔转辙机的缺口图像进行缺口边缘检测，得到转辙机设备运行的相关状态，对于保证轨道交通行车的安全性具有重要意义。

然而，相较于其他缺口图像，转辙机的缺口图像复杂度更高，而且受外界因素如光照，遮挡物等的影响更大，这样就使得传统的常见边缘检测方法的效果被削减，往往难以准确获取到缺口边缘的具体位置。因此，基于缺口图像的直方图和局部梯度特性实现缺口边缘检测的方法的具有很大优势。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对当前转辙机缺口边缘检测困难，检测结果不准确等问题，公开一种精确的基于直方图和局部梯度的道岔转辙机缺口边缘定位方法。获取转辙机拍摄图像的检测区域之后，可以统计相关特征构建位置-灰度映射曲线，并计算局部梯度变化，从而精准定位缺口边缘。

本发明所实现的一种本发明所实现的一种精确的基于直方图和局部梯度的道岔转辙机缺口边缘定位方法，包括下列步骤：

步骤1：提取待检测区域并预处理：

基于转辙机所拍摄的缺口图像，在缺口部分提取宽度为W，高度为H的方形区域A；

对方形区域进行滤波处理(如双边滤波、中值滤波等)，得到滤波后的检测区域A1；

步骤2：对检测区域A1进行特征提取处理：

沿与缺口平行的方向对检测区域A1进行逐行扫描，计算每一行灰度值的均值与标准差；

沿与缺口平行的方向对检测区域A1再次逐行扫描，统计每一行像素的一维灰度直方图，该直方图的X坐标为灰度值范围，Y坐标为当前灰度值的统计个数；

步骤3：构建均值标准差二维直方图：二维直方图的X坐标为步骤2中统计的每一行灰度值的均值，二维直方图的Y坐标为步骤2中统计的每一行的灰度值的标准差，二维直方图的Z坐标为当前均值和方差出现的次数；

步骤4：根据均值标准差二维直方图计算自适应阈值：通过二维最大类间方差法(0TSU)计算出均值的阈值S以及标准差的阈值T；

步骤5：利用阈值对缺口进行分类，得到初步缺口检测范围：

若当前行均值小于S且标准差小于T，则将当前行视为缺口类；不满足以上条件(均值小于S且标准差小于T)的行视为非缺口类；

定义分类结果为缺口类的值为0，分类结果为非缺口类的值为1，由此可以得到沿缺口方向的一条分类曲线，分类曲线的X坐标为缺口区域的位置，根据缺口方向取值范围为[1，W]或者[1，H]，分类曲线的Y坐标为分类结果，取值为0或1；