[发明专利]基于偏振图像融合的钢轨廓形检测方法及装置

权利要求书

1.一种基于偏振图像融合的钢轨廓形检测方法，其特征在于，包括：

采集钢轨多个方向的光条偏振图像；

根据钢轨多个方向的光条偏振图像，确定Stokes参量图像；

根据Stokes参量图像，确定线偏振度图像和线偏振角度图像；

从钢轨多个方向的光条偏振图像、Stokes参量图像、线偏振度图像和线偏振角度图像中选取待融合图像，并对选取的待融合图像进行图像融合处理，得到融合图像；

根据融合图像，提取钢轨廓形数据；

其中，通过如下公式对待融合图像进行图像融合处理：

其中，

其中，

其中，F_kj表示融合图像F中第j列第k行像素的灰度值；表示第i幅待融合图像中第j列第k行像素的灰度值；表示第i幅待融合图像中第j列像素的融合权重；N表示待融合图像数量；表示第i幅待融合图像中第j列的光条宽度与光条参考宽度的差值；Δ₀表示当等于0时设置的一个很小的数，取值范围为0.001～0.1，以排除分母为0的情况；m表示权重调节因子；表示第i幅待融合图像中第j列的光条宽度；M_r表示光条参考宽度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从钢轨多个方向的光条偏振图像、Stokes参量图像、线偏振度图像和线偏振角度图像中选取待融合图像，并对选取的待融合图像进行图像融合处理，得到融合图像，包括如下任意之一：

对钢轨多个方向的光条偏振图像和线偏振度图像进行图像融合处理，得到融合图像；

对Stokes参量图像和线偏振度图像进行图像融合处理，得到融合图像；

对钢轨多个方向的光条偏振图像、Stokes参量图像、线偏振度图像和线偏振角度图像进行图像融合处理，得到融合图像。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据融合图像，提取钢轨廓形数据，包括：

提取融合图像中光条中心的位置信息；

对融合图像中光条中心的位置信息进行坐标转换，得到钢轨一侧的半断面廓形数据；

对钢轨两侧的半断面廓形数据进行廓形拼接处理，得到钢轨的全断面廓形数据。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，采用如下任意一种算法提取融合图像中光条中心的位置信息：极大值法、灰度重心法和Steger法。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，采集钢轨多个方向的光条偏振图像，包括：

由偏振相机同时采集钢轨0°、90°、45°和135°四个方向的光条偏振图像。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算Stokes参量图像：

S₀＝I₀+I₉₀；

S₁＝I₀-I₉₀；

S₂＝I₄₅-I₁₃₅；

其中，S₀表示Stokes参量中第一个参数对应的图像；S₁表示Stokes参量中第二个参数对应的图像；S₂表示Stokes参量中第三个参数对应的图像；I₀表示0°方向采集的光条偏振图像；I₄₅表示45°方向采集的光条偏振图像；I₉₀表示90°方向采集的光条偏振图像；I₁₃₅表示135°方向采集的光条偏振图像。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算线偏振度图像和线偏振角度图像：

其中，I_DoLP表示线偏振度图像；I_AoP表示线偏振角度图像。