[发明专利]一种基于毫米波成像的铁路轨枕缺陷检测方法

权利要求书

1.一种基于毫米波成像的铁路轨枕缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、利用毫米波扫描车对目标铁路轨枕进行扫描，并接收回波信号；毫米波扫描车包括车体，车体上设置有控制器，控制器包括相互连接的毫米波处理器和服务器，所述控制器与扫描平台连接，所述扫描平台上设置有毫米波发射天线和毫米波接收天线；

所述对目标铁路轨枕进行扫描的方法包括：

S1-1、将毫米波成像装置的运动方向与目标铁路轨枕排列方向对齐，将毫米波正对位置处设置为像素点的坐标原点；

S1-2、以轨枕为像素点坐标基准移动扫描平台；

S1-3、依次打开毫米波发射天线和毫米波接收天线，毫米波发射天线发射毫米波照射轨枕，接收天线接收经过轨枕反射的回波信号；

S1-4、一行收发结束后，自动进入下一行进行逐行扫描，直至完成目标铁路轨枕所在区域的扫描；

S2、对回波信号进行预处理，得到处理后的回波信号；

S3、将处理后的回波信号代入二维成像算法，得到目标铁路轨枕的毫米波图像；

S4、将目标铁路轨枕的毫米波图像代入训练完毕的神经网络中，通过拉东变换得到样本特征值，建立特征曲线；

S5、对特征曲线进行判断，当特征曲线存在突变值时，即存在裂纹缺陷。

2.根据权利要求1所述的基于毫米波成像的铁路轨枕缺陷检测方法，其特征在于，所述得到处理后的回波信号的方法包括：

S2-1、控制器将轨枕返回的回波信号与发射信号进行混频，得到模拟中频信号；

S2-2、对模拟中频信号进行模数转换，得到数字中频信号，即处理后的回波信号。

3.根据权利要求1所述的基于毫米波成像的铁路轨枕缺陷检测方法，其特征在于，所述得到目标铁路轨枕的毫米波图像的方法包括：

假设轨枕上的像素点坐标为(x,y,z＝0),收发天线位置坐标为(x',y',z₀)，需要重建的图像用轨枕的反射系数表示；

则毫米波图像f(x,y)的公式表达式为；

其中，k＝ω/c为波数，j表示轨枕的反射系数，s(x',y')是轨枕被照射区域所有点信息的叠加，FT_2D表示二维傅里叶变换。

4.根据权利要求3所述的基于毫米波成像的铁路轨枕缺陷检测方法，其特征在于，所述建立特征曲线的方法包括：

S4-1、将枕轨的扫描图像代入神经网络中进行训练，得到训练完毕的神经网络；

S4-2、将毫米波图像f(x,y)代入训练完毕的神经网络中，得到样本图像；

S4-3、任取方向x’，将样本图像代入拉东变换，得到样本特征值函数：

R_θ(x')＝∫∫f(x,y)·δ(ρ-xcosθ-ysinθ)dxdy，

其中，当点(x,y)在直线ρ＝xcosθ-ysinθ上时，逻辑函数δ(ρ-xcosθ-ysinθ)的值为1，否则为0；

S4-4、将(x,R_θ(x'))对应的点连接起来，得到特征曲线。

5.根据权利要求3所述的基于毫米波成像的铁路轨枕缺陷检测方法，其特征在于，所述对特征曲线进行判断的方法包括：

S5-1、对特征曲线求导，当方向x’上存在求导值为0的x取值时，即该方向上存在裂纹，对应的x为裂纹所在位置处；

S5-2、按设定次数重复步骤S4-3、S4-4和S5-1，且每次都改变方向x’的取值，当重复完毕时，若不存在求导值为0的x取值，则目标铁路轨枕上不存在裂纹，否则所有对应的x为全部裂纹所在位置处。