[发明专利]一种铁路货车制动梁支柱圆销丢失故障识别方法

权利要求书

1.一种铁路货车制动梁支柱圆销丢失故障识别方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：采集待识别图像；

步骤二：对采集到的图像进行灰度直方图均衡化处理；

步骤三：将灰度直方图均衡化处理后的图像与模板图像进行配准，得到配准后的图像，即搜索图；

步骤四：对配准后的图像进行制动梁支柱圆销区域定位；

步骤五：获取制动梁支柱圆销区域的灰度分布直方图，并判断灰度分布直方图有无双波峰，若有，则判定为有黑色孔洞，若无，则判定为无黑色孔洞，

若存在黑色孔洞，则判定为故障，若无黑色孔洞，则进行模板匹配判断，若符合，则判定为故障，若不符合则判定为非故障。

2.根据权利要求1所述的一种铁路货车制动梁支柱圆销丢失故障识别方法，其特征在于所述步骤二的具体步骤为：首先统计图像直方图，按照灰度级划分为三个灰度区间，使三个灰度区间的像素点数量相等，然后分别在[0,level1),[level1,level2),[level2,255]三个灰度区间做直方图均衡化，最后进行合并。

3.根据权利要求2所述的一种铁路货车制动梁支柱圆销丢失故障识别方法，其特征在于所述步骤三的具体步骤为：

首先设定阈值Th，在模板图中随机选取不重复的像素点，并计算该像素点与当前子图的绝对误差，即经过直方图均衡化的待检测图像的绝对误差，将误差累加，当误差累加值超过了阈值Th时，将累加次数记为H，并将所有子图的累加次数H用一个表R(i,j)表示，当随机点的累加误差和超过了阈值，则放弃当前子图转而对下一个子图进行计算，遍历完所有子图后，选取最大R值所对应的(i,j)子图作为匹配图像；

获取匹配图像后，根据搜索图中子图与模板图之间的位置关系，对搜索图进行仿射变换，得到配准后的图像，同时记录与模板图匹配的子图的坐标。

4.根据权利要求3所述的一种铁路货车制动梁支柱圆销丢失故障识别方法，其特征在于所述步骤三中配准的偏移量表示为：

其中，

M表示灰度直方图均衡化处理后的图像的长，N表示灰度直方图均衡化处理后的图像的宽，T＝E(T)表示模板图的平均灰度值，S_i，j表示搜索图中的一个子图，表示子图和模板的均值，(s，t)表示以图片左上角为0，0点开始的坐标，(i,j)为模板图左上角起始位置。

5.根据权利要求4所述的一种铁路货车制动梁支柱圆销丢失故障识别方法，其特征在于所述R(i,j)表示为：

6.根据权利要求5所述的一种铁路货车制动梁支柱圆销丢失故障识别方法，其特征在于所述步骤四中根据与模板图匹配的子图的坐标对配准后的图像进行制动梁支柱圆销区域定位。

7.根据权利要求6所述的一种铁路货车制动梁支柱圆销丢失故障识别方法，其特征在于所述步骤五中模板匹配判断的具体步骤为：

步骤五一：将步骤一中采集到的待识别图像依次执行灰度化和边缘检测处理；

步骤五二：获取灰度化和边缘检测处理后的图片中所有轮廓的最小外接矩形，同时根据矩形的宽高比筛选掉其中不合理的矩形，之后根据筛选后的最小外接矩形获取制动梁支柱圆销区域；

步骤五三：根据步骤五二中获取到的制动梁支柱圆销区域，利用关键点检测算法获取模板和制动梁支柱圆销区域图片中的特征点，并得到模板图特征点个数P和待检测图特征点个数Q；

步骤五四：定义一个阈值，判断特征点个数P和Q的差值是否大于该阈值，若大于阈值，则有故障出现在该子图上，上报故障至检车平台；若不大于阈值，则表示没有超过阈值的特征点出现，继续处理下一张图片。

8.根据权利要求7所述的一种铁路货车制动梁支柱圆销丢失故障识别方法，其特征在于所述步骤五三的具体步骤为：

步骤五三一：利用模板图和待检测图各选取一个特征点，并计算两个特征点间的欧式距离，并根据欧式距离确定两个特征点的匹配度，根据匹配度确认出为模板图和待检测图对应特征点的位置关系；

步骤五三二：在获取到的的每个特征点周围，以该特征点为矩形中心，取一个5*5的矩形区域块；

步骤五三三：在每个子区域内统计25个像素的水平方向和垂直方向的haar小波特征；

步骤五三四：结合水平方向和垂直方向的haar小波特征，共获取6*6*6＝216维向量作为Surf特征的描述子，根据Surf特征的描述子的对应关系得动模板图特征点个数P和待检测图特征点个数Q。