[发明专利]一种基于点云方法的高铁重轨表面缺陷检测方法

摘要

本发明涉及表面缺陷检测技术领域，提供一种基于点云方法的高铁重轨表面缺陷检测方法，首先构建检测平台，并对彩色双目线阵相机进行标定；然后采集待检测高铁重轨在n个视角下的初始线阵图像并进行预处理；接着将每个视角下两幅二维图像映射为一幅三维深度图像，利用基于相位相关的二维图像配准方法为相邻视角下两幅待配准点云提供初始配准，并对配准后每对点云进行ICP精确迭代，得到完整的表面点云；最后利用将法矢角度、曲率改变量作为平滑阈值的点云区域生长算法，对完整的表面点云进行缺陷提取与分割，得到待检测高铁重轨表面缺陷分布。本发明能够降低图像采集质量及检测区域范围对检测的影响，提高检测效率与检出率，降低漏检率与误检率。

主权项

1.一种基于点云方法的高铁重轨表面缺陷检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：构建检测平台，所述检测平台在上方设置有中间固定框架、关于中间固定框架对称的两个两侧固定框架，所述检测平台在上方中部设置有履带、在下方设置有电机，所述电机用于控制履带轮毂的转速；在中间固定框架上安装彩色双目线阵相机，在两个两侧固定框架上分别安装一个专业光照设备；步骤2：打开检测平台的电源，调节专业光照设备的亮度，将彩色双目线阵相机的触发方式调节为外部触发，根据履带轮毂的转速调节彩色双目线阵相机的采集频率，并设置双目线阵相机的增益参数与曝光率；将标定靶放置在检测平台上彩色双目线阵相机下方，利用标定靶对彩色双目线阵相机进行标定，得到标定参数，取走标定靶，将待检测高铁重轨放在检测平台上彩色双目线阵相机下方；所述标定参数包括彩色双目线阵相机的焦距f、彩色双目线阵相机的两个子相机的成像平面坐标系原点之间的距离b、彩色双目线阵相机的初始外方位元素；步骤3：在两个专业光照设备产生的均匀光照下，利用彩色双目线阵相机对待检测高铁重轨的鞍面从n个视角进行扫描，得到第i个视角下的两幅初始线阵图像为i＝1,2,...,n；步骤4：对所有初始线阵图像均进行预处理，得到第i个视角下的两幅预处理后的线阵图像为f_i1、f_i2，i＝1,2,...,n；所述预处理包括降采样处理、去噪处理；步骤5：利用二维图像相位相关将相邻视角下的两幅左图f_i1与f_i+1,1进行配准，得到第i个初始变换矩阵为H_2Di，i＝1,2,...,n‑1；步骤6：基于中心透视投影及双目视差原理，将第i个视角下两幅预处理后的线阵图像f_i1、f_i2映射为三维深度图像f_i，i＝1,2,...,n，所述三维深度图像f_i即为第i个待配准点云；步骤7：利用第i初始变换矩阵H_2Di对第i个待配准点云f_i进行旋转和平移，得到第i个初始配准点云F_i；其中，F_i＝f_i×H_2Di i＝1,2,...,n‑1，F_n＝f_n；步骤8：基于ICP算法，对初始配准后的每对点云(F_i,F_i+1)均进行m次迭代，得到第i个优化后的变换矩阵为H_3Di，i＝1,2,...,n‑1；步骤9：利用优化后的变换矩阵对初始配准后的点云进行旋转和平移，得到完整的表面点云为步骤10：利用将法矢角度、曲率改变量作为平滑阈值的点云区域生长算法，对完整的表面点云F进行缺陷提取与分割，得到待检测高铁重轨的表面缺陷分布。