[发明专利]一种基于红外图像的铁路轨道状态监测方法及装置

权利要求书

1.一种基于红外图像的铁路轨道状态监测方法，其特征在于，包括：

获取无砟轨道结构的红外热成像图；所述红外热成像图是采用红外成像装置对轨道板和砂浆层的层间结构进行拍摄得到的；

基于图像处理和视觉检测的方法对所述红外热成像图进行处理，计算所述无砟轨道结构各监测点的层间离缝宽度；

将所述层间离缝宽度传输至远程监控中心；

所述基于图像处理和视觉检测的方法对所述红外热成像图进行处理，计算所述无砟轨道结构各监测点的层间离缝宽度，具体包括：

将所述红外热成像图转换为灰度图像；

采用多尺度积阈值红外图像增强算法对所述灰度图像中的层间结构离缝区域进行噪声过滤，并对过滤后的图像中的离缝边缘进行强化，得到强化图像；

采用相位一致性原理对所述强化图像进行阈值分割，得到二值图像；所述二值图像中的白色连通区域为层间离缝目标区域；

对所述二值图像中的所有层间离缝目标区域中的伪边缘区域进行排除，得到层间离缝区域；

提取所述层间离缝区域的边缘单层像素骨架图，并根据所述边缘单层像素骨架图确定所述层间离缝区域中各像素点的像素坐标值；

基于所述像素坐标值，利用最短距离法计算出所述层间离缝区域的局部像素宽度；

由参数数据计算所述红外热成像图中单个像素宽度所对应的实际距离尺寸；所述参数数据包括所述红外成像装置的参数的自标定数据以及所述红外成像装置与所述层间结构之间的距离参数；

根据单个像素宽度所对应的实际距离尺寸，计算所述局部像素宽度所对应的监测点的层间离缝宽度。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外图像的铁路轨道状态监测方法，其特征在于，在所述将所述层间离缝宽度传输至远程监控中心之后，还包括：

所述远程监控中心判断各所述监测点的所述层间离缝宽度是否超过报警阈值，得到判断结果，并根据所述判断结果发出报警信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于红外图像的铁路轨道状态监测方法，其特征在于，在所述远程监控中心判断各所述监测点的所述层间离缝宽度是否超过报警阈值，得到判断结果，并根据所述判断结果放出报警信号之后，还包括：

对各所述监测点的层间离缝宽度变化情况和报警次数进行统计，并根据统计结果确定维护策略。

4.根据权利要求2所述的一种基于红外图像的铁路轨道状态监测方法，其特征在于，所述根据所述判断结果发出报警信号，具体包括：

对于任意一个所述监测点，若连续M次测量的所述监测点的层间离缝宽度均超过报警阈值，则确定所述监测点为异常点并发出报警信号。

5.根据权利要求1所述的一种基于红外图像的铁路轨道状态监测方法，其特征在于，所述采用多尺度积阈值红外图像增强算法对所述灰度图像中的层间结构离缝区域进行噪声过滤，并对过滤后的图像中的离缝边缘进行强化，得到强化图像，具体包括：

对所述灰度图像中的层间结构离缝区域进行非下采样轮廓波变换，得到多个尺度多个方向子带上的变换系数；

计算不同尺度不同方向子带下的变换系数的阈值；

计算每一方向子带的多尺度积，并由所述阈值和所述多尺度积对所述变换系数进行阈值化处理，得到每个尺度每个方向子带上的阈值化处理后的变换系数；

将所述阈值化处理后的变换系数代入增强函数式，得到增强处理后的变换系数；

采用所述增强处理后的变换系数进行非下采样轮廓波逆变换，得到强化图像。

6.根据权利要求1所述的一种基于红外图像的铁路轨道状态监测方法，其特征在于，所述采用相位一致性原理对所述强化图像进行阈值分割，得到二值图像，具体包括：

采用相位一致性原理计算所述强化图像中所有像素点的相位一致性值，并由所述相位一致性值得到相位一致性图像；

利用最大类间方差法求解所述相位一致性图像中层间结构离缝区域的像素点与非离缝区域的像素点在所述相位一致性值的最佳分割阈值；

利用所述最佳分割阈值将所述相位一致性图像转化为二值图像。