[发明专利]基于一种城轨车辆车轮踏面损伤检测系统的车轮踏面损伤检测方法

权利要求书

1.基于一种城轨车辆车轮踏面损伤检测系统的车轮踏面损伤检测方法，其中，一种城轨车辆车轮踏面损伤检测系统，包括车轮传感器(1)、控制模块(2)、图像采集控制及处理模块(3)和相机模块(4)；

所述车轮传感器(1)，与所述控制模块(2)电连接，用于在车轮经过时生成拍摄触发信号并发送至控制模块(2)；

所述控制模块(2)，与所述图像采集控制及处理模块(3)电连接，用于根据拍摄触发信号生成拍摄命令发送至所述图像采集控制及处理模块(3)；

所述图像采集控制及处理模块(3)，与所述相机模块(4)电连接，用于将拍摄命令发送至相机模块(4)；

所述相机模块(4)，用于在接收到拍摄命令后，采集车轮踏面部分图像，且对于同一车轮采集多张车轮踏面部分图像；并将所述车轮踏面部分图像发送至图像采集控制及处理模块(3)；

所述图像采集控制及处理模块(3)，还用于在接收所述车轮踏面部分图像后，将同一车轮的多张车轮踏面部分图像拼接为完整的车轮踏面；

所述相机模块(4)包括前轮拍摄相机组(4-1)和后轮拍摄相机组(4-2)；

所述前轮拍摄相机组(4-1)包括多对前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)，每对前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)对称分布设于两轨道外侧，分别用于采集两侧前车轮的车轮踏面部分图像；

且每对前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)之间间距均相等；

所述后轮拍摄相机组(4-2)包括多对后轮踏面图像拍摄相机(4-2-1)，每对后轮踏面图像拍摄相机(4-2-1)对称分布设于两轨道外侧，分别用于采集两侧后车轮的车轮踏面部分图像；

且每对后轮踏面图像拍摄相机(4-2-1)之间间距均相等；

所述车轮传感器(1)包括前轮触发模块组(1-1)和后轮触发模块组(1-2)；

所述前轮触发模块组(1-1)包括与前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)数量相同的前轮触发模块(1-1-1)，各前轮触发模块(1-1-1)与各对前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)一一对应，各前轮触发模块(1-1-1)均在车轮经过时生成对应前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)的拍照触发信号发送至所述控制模块(2)；

所述后轮触发模块组(1-2)包括与后轮踏面图像拍摄相机(4-2-1)数量相同的后轮触发模块(1-2-1)，各后轮触发模块(1-2-1)与各对后轮踏面图像拍摄相机(4-2-1)一一对应，各后轮触发模块(1-2-1)均在车轮经过时生成对应后轮踏面图像拍摄相机(4-2-1)的拍照触发信号发送至所述控制模块(2)；

所述前轮触发模块(1-1-1)的数量为m个，所述前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)的对数为m对；m对前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)之间间距为1/m倍的车轮踏面周长；

且各前轮触发模块(1-1-1)设置于对应的前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)前方能够拍摄1/m倍的车轮踏面周长的位置处；其中，m为大于等于3的整数；

所述拍摄命令包括前轮即时拍摄命令和前轮延时拍摄命令；

所述前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)的镜头方向朝向车辆运行后方，每个前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)在接收到对应的前轮即时拍摄命令时，采集的车轮踏面部分图像为车轮踏面的1/m；在接收到对应的前轮延时拍摄命令时，采集的车轮踏面部分图像为车轮踏面的1/2m；

且同侧的m个前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)随着车辆的前进依次拍摄，至少采集m张连续的车轮踏面部分图像；

其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、图像采集：每台前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)和后轮踏面图像拍摄相机(4-2-1)均拍摄得到1/4车轮踏面和1/8车轮踏面，同侧的4台前轮踏面图像拍摄相机(4-1-1)和4台后轮踏面图像拍摄相机(4-2-1)将拍摄的每个车轮的车轮踏面部分图像送到图像采集控制及处理模块(3)中；

步骤二、图像预处理：确定车轮踏面部分图像显著性区域，对1/4车轮踏面进行裁剪和矫正处理，得到矩形形式的1/4车轮踏面，并采用图像投影方法，使用1/8车轮踏面完成1/4车轮踏面精确区域的提取；

步骤三、车轮踏面部分图像分段：对多张1/4车轮踏面同时进行操作得到分段踏面区域，然后进行灰度变换，使得多张1/4车轮踏面平均灰度大小相同；再根据实际拼接需要，选择各分段踏面区域；

步骤四、边缘拟合：首先找出分段踏面区域图像的轮缘边缘线，然后拟合边缘，将弯曲边缘拟合成垂直边缘，去除车轮踏面弧度影响，得到拟合图像；

步骤五、各段图像拼接：针对拟合图像，结合图像采集速度，利用图像间交叠公共视场区域中对应的特征点或边缘完成1/4车轮踏面无缝拼接，得到完整的车轮踏面；

步骤六、车轮踏面损伤粗定位：求取灰度阈值，对完整的车轮踏面进行二值化，进行边缘检测和形态学处理得到损伤区域位置；

步骤七、车轮踏面损伤检测与识别：采用图像模板匹配和特征提取算法实现踏面损伤类别自动识别。