[发明专利]一种基于三维的列车螺栓松动检测方法

权利要求书

1.一种基于三维的列车螺栓松动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采用工业三维线扫描相机采集待检修的列车车底二维图和深度图；

步骤2：对于二维图，采用两步聚合通道特征ACF目标检测算法定位螺栓位置；

S21：先定位一个包含目标螺栓的初步感兴趣区域，利用MATLAB软件标签工具在二维图上打第一次初步定位框的标签，得到第一次目标检测训练集；

S22：将第一次打标签的目标区域从全图上裁剪下来，并且在这个初步感兴趣区域内待检测的螺栓打标签，得到第二次目标检测训练集；

S23：基于做好的数据训练集，采用两步聚合通道特征ACF目标检测算法定位待检测螺栓精确位置；

步骤3：基于随机样本一致性RANSAC+区域种子生长SRG的区域分割算法计算上表面与下表面的差值；

S31：将二维图中螺栓目标区域映射到采集的深度图；

S32：使用RANSAC算法检测区域内的最优平面，输出所有符合这个平面的像素点；

S33：选取属于拟合平面的一个内点作为区域生长点的起始种子点，依靠阈值使用区域生长算法得到一个二值图像，白色目标区域为螺栓下表面区域；

S34：删除二值图像中的小目标区域，然后二值图像反转使得上表面区域为目标区域；

S35：计算此时上表面区域的质心作为第二次区域生长的种子，设置阈值得到上表面的像素点；

S36：计算上表面像素点的深度值平均值，索引下表面像素点与上表面的质心的距离，选择距离最近的一部分像素点计算深度值平均值，计算上表面与下表面的差值h；

其中，p_上、p_下分别为RANSAC检测到上下最优平面的局内点集，i=1,2,…,n为选取的上表面像素点，j=1,2,…,m为选取的下表面像素点；n、m分别为上下表面像素点总数；

步骤4：螺栓故障检测；

S41：将计算出的上表面与下表面的差值h与历史数据和标准数据h’做比较得到差值，对比故障阈值，判断螺栓状态；

其中，T_松动表示上限阈值，T_损坏表示下限阈值；

S42：计算螺栓松动程度；

其中，ε表示螺栓旋转一圈的厚度变化的标准数值。