[发明专利]钢轨浅层剥离损伤检测方法及检测系统

权利要求书

1.一种钢轨浅层剥离损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

图像采集步骤：采集钢轨表面图像；

钢轨定位步骤：对钢轨表面图像进行处理，定位钢轨本体所在区域；

图像增强步骤：调整钢轨本体图像灰度的动态分布范围，拉伸灰度分布频谱，增强图像的对比度；

形态学处理步骤：对图像增强处理后的图像进行灰度区域合并处理，定位异常区域；

缺陷提取步骤：在异常区域中定位缺陷区域。

2.如权利要求1所述的钢轨浅层剥离损伤检测方法，其特征在于，对钢轨本体所在区域进行定位的方法包括：

计算钢轨表面图像灰度在钢轨横断面方向的灰度投影；

其中，r表示图像内像素所在行，c表示图像内像素所在列，n(c)表示该像素所在列的像素总数，Region(c)表示该像素所在的列区域，Image(r,c)表示该像素灰度值；

设定第一灰度阈值，将灰度大于第一灰度阈值的图像区域作为待选区域；

设定像素阈值，在待选区域中，沿钢轨横断面方向，在钢轨表面图像中裁剪除宽度为像素阈值的图像；

裁剪后的图像为钢轨本体区域图像。

3.如权利要求1所述的钢轨浅层剥离损伤检测方法，其特征在于，进一步包括图像去噪步骤：

在图像定位步骤后，在获得的钢轨本体区域图像上，选取图像窗口区域，统计窗口区域所有像素点灰度值，计算窗口区域所有像素点灰度均值，获取窗口区域中心位置的灰度值；

若窗口区域中心位置像素点的灰度值为窗口区域所有像素点灰度值极大值或极小值，则将窗口区域中心位置像素点灰度值更改为该窗口区域灰度均值；

若窗口区域中心位置像素点的灰度值位于窗口区域所有像素点灰度值极大值与极小值之间，则将窗口区域中心位置像素点灰度值保持不变；

按固定步长连续选择图像窗口区域，重复上述步骤，直至钢轨定位区域图像全部处理完毕；

对去噪后的图像进行图像增强处理。

4.如权利要求1所述的钢轨浅层剥离损伤检测方法，其特征在于，图像增强步骤的方法包括：

对各像素点灰度进行重定义：

其中，g(x,y)为处理前像素点的灰度值，G(x,y)为线性变换后像素点的灰度值，t为原始像素的灰度级别，k_n为t_n级灰度级别对应的灰度系数，b_n为t_n级灰度级别对应的灰度偏移量。

5.如权利要求1所述的钢轨浅层剥离损伤检测方法，其特征在于，所述形态学处理的步骤包括：

设定灰度阈值和距离阈值；

对钢轨定位区域图像进行分割，并对获得的钢轨定位区域图像进行二值化操作，保留灰度超过设定灰度阈值的区域，作为异常子区域集合；

通过开运算及闭运算操作，将距离低于距离阈值的异常子区域进行合并，合并为一个异常区域，获得异常区域集合。

6.如权利要求1或5所述的钢轨浅层剥离损伤检测方法，其特征在于，在异常区域中定位缺陷区域的方法包括：

设定周长阈值，提取异常区域的边长轮廓，若异常区域的周长超过周长阈值，定位为缺陷区域；

和/或，

设定面积阈值，若异常区域的面积超过面积阈值，定位为缺陷区域。

7.一种钢轨浅层剥离损伤检测系统，可用于执行权利要求1至6中任意一项所属的损伤检测方法，其特征在于，包括：

线阵相机阵列：包括若干相机，沿钢轨横断面方向设置，随钢轨检测车同步运行，用于采集钢轨表面连续图像；

数据处理器，包括：

图像预处理单元：用于对钢轨表面图像进行钢轨定位处理，以定位钢轨本体所在区域，并，对钢轨本体图像进行图像增强处理，以提高图像对比度；

损伤检测单元：用于对图像预处理单元处理后的图像进行形态学处理，以进行灰度区域合并，定位异常区域，并，在异常区域中进行缺陷提取，定位缺陷区域。