[发明专利]一种铁路货车脱轨自动制动阀塞门手把关闭故障检测方法

权利要求书

1.一种铁路货车脱轨自动制动阀塞门手把关闭故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、获取铁路货车脱轨自动制动阀塞门手把图像；

A2、采用模板匹配的方式计算模板和搜索区域图像之间的相似性，根据相似性大小判断是否存在模板，包括以下步骤：

按照方向码对模板和搜索区域图像计算方向码图像，通过统计每个方向码出现的频率得到方向码直方图，像素点(i，j)处的搜索区域图像对应的方向码直方图记做h_ij；

所述的方向码：将[0,2π]进行2n等分，每个区间的角度Δθ为π/n；从水平方向开始按逆时针方向依次给每个区间赋予一个编号，即方向码；

将搜索区域图像方向码直方图左移并计算搜索区域图像方向码直方图和模板方向码直方图间的交集的归一化面积，根据搜索区域图像的直方图和模板的直方图之间的最大重叠比率，确定匹配的相似度，即搜索区域图像和模板方向码直方图间的相似度S₁(i，j)；

当像素点(i，j)处的S₁(i，j)＞相似度阈值时，将此像素点作为候选匹配点，并存储其对应的搜索区域图像方向码直方图左移次数l，再在所有候选匹配点中选择具有最大相似度的点作为最终匹配点；

A3、将最终匹配点对应的搜索区域图像作为手把目标所在区域，并根据其方向码直方图左移次数l计算搜索区域图像相对于模板的旋转角度，当旋转角度＞旋转角度阈值时，判定为发生手把关闭故障。

2.根据权利要求1所述的一种铁路货车脱轨自动制动阀塞门手把关闭故障检测方法，其特征在于，所述像素点(i，j)处的搜索区域图像对应的方向码直方图h_ij中的第k个区域的计算公式为：

其中，c((,y)为方向码。

3.根据权利要求2所述的一种铁路货车脱轨自动制动阀塞门手把关闭故障检测方法，其特征在于，所述方向码的确定过程包括以下步骤：

首先，采用Sobel差分算子来计算梯度角θ(i，j)：

其中，为像素点的水平差分，为像素点的垂直差分。

然后，计算方向码c(i，j)：

其中，[*]为取整运算。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种铁路货车脱轨自动制动阀塞门手把关闭故障检测方法，其特征在于，搜索区域图像和模板方向码直方图间的相似度S₁(i，j)如下：

其中，l为搜索区域图像方向码直方图左移次数，取值范围为{0,1,2,…,2n-1}，S^l为左移l次后搜索区域图像方向码直方图和模板方向码直方图间的交集的归一化面积。

5.根据权利要求4所述的一种铁路货车脱轨自动制动阀塞门手把关闭故障检测方法，其特征在于，S^l具体如下：

其中，A为模板中像素点个数，h_r(k)为模板的方向码直方图的第k个区域，计算方法与h_ij(k)相同，为移动l次后直方图中的第k个区域；

其中，mod表示取余函数。

6.根据权利要求5所述的一种铁路货车脱轨自动制动阀塞门手把关闭故障检测方法，其特征在于，所述的相似度阈值为0.9。

7.根据权利要求5所述的一种铁路货车脱轨自动制动阀塞门手把关闭故障检测方法，其特征在于，所述搜索区域图像相对于模板的旋转角度为

8.根据权利要求7所述的一种铁路货车脱轨自动制动阀塞门手把关闭故障检测方法，其特征在于，所述旋转角度阈值为45°。