一种货车轴端螺栓故障检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种货车轴端螺栓故障检测方法，包括：通过货车轴端螺栓图像数据库中的样本图像得到兴趣区域定位分类器和螺栓子区域定位分类器；通过所述兴趣区域定位分类器确定货车轴端螺栓图像的兴趣区域；通过所述螺栓子区域定位分类器确定所述兴趣区域内的螺栓区域；根据所述螺栓区域计算欧氏距离，并根据所述欧氏距离及螺栓形状约束输出货车轴端螺栓故障检测结果。本发明专利技术还同时公开了一种货车轴端螺栓故障检测装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像识别
，尤其涉及一种货车轴端螺栓故障检测方法及装 置。
技术介绍
中国是一个幅员辽阔的国家，铁路是重要的交通运输基础设施之一，随着社会经 济的高速发展，对铁路的运行速度和承载能力的要求也越来越高。为了创造更大的运输经 济效益，铁路列车不断向高速、重载两个方向发展。截止2009年，中国铁路货车已实现载重 60t向70t的升级换代，货车的速度已超过100km/h，有的已达到120km/h。因此，铁路高效 安全的运营对国家经济的发展和人民生命财产的安全具有重要意义。 传统铁路列车的运行维修主要由人工完成，列检效率低而且质量很难保证，为了 提高列检质量，相关部门推广了一套自动安检系统，即货车运行故障图像动态检测系统 (TFDS，TroubleofmovingFreightcarDetectionSystem)。TFDS是一套集高速数字图 像采集、大容量图像数据实时处理和精确定位模式识别技术于一体的智能系统。TFDS利用 电荷稱合元件（Charge-coupledDevice,CCD)高速数字摄像机自动抓拍列车基础制动装 置、车钩缓冲装置、转向架、车体、底架、空气制动装置等部位的全部图像。采集的图像直接 传至列车检测中心，采取人机结合方式进行故障的判别，并及时通知室外检车人员进行处 理，可实现对列车关键部位的故障检测和监控。 在实际应用中，列车转向架需要承受和传递车辆在运行中的各种动载荷及轮轨间 的作用力，保证列车在规定速度范围内安全地在直线和曲线区段上运行，是机车车辆的核 心部件。重载列车的运用产生较大的轮轨动作用力，造成车轮与钢轨的严重磨损，同时也加 快了转向架零部件如轴端螺栓的磨损与故障。具体的，轴端螺栓故障包括螺栓丢失、折断和 轴承盖丢失三种状况，一旦轴端螺栓故障，则不能起到应有的紧固作用，进而会导致重大行 车事故的发生。 但是，现有TFDS系统的故障识别模块能判定的故障类别有限，对轴端螺栓故障的 识别率较低，不能满足现场应用中的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种货车轴端螺栓故障检测方法及装置，至少 能解决现有技术存在的对轴端螺栓故障的识别率很低的缺陷。 为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的： 本专利技术实施例提供了一种货车轴端螺栓故障检测方法，所述方法包括： 通过货车轴端螺栓图像数据库中的样本图像得到兴趣区域定位分类器和螺栓子 区域定位分类器； 通过所述兴趣区域定位分类器确定货车轴端螺栓图像的兴趣区域； 通过所述螺栓子区域定位分类器确定所述兴趣区域内的螺栓区域； 根据所述螺栓区域计算欧氏距离，并根据所述欧氏距离及螺栓形状约束输出货车 轴端螺栓故障检测结果。 优选地，所述通过货车轴端螺栓图像数据库中的样本图像得到兴趣区域定位分类 器包括： 从所述货车轴端螺栓图像数据库中提取轴端正样本图像和轴端负样本图像； 根据所述轴端正样本图像和轴端负样本图像分别得到轴端正样本局部二值模式 编码直方图特征和轴端负样本局部二值模式编码直方图特征； 将所述轴端正样本局部二值模式编码直方图特征和轴端负样本局部二值模式编 码直方图特征输入到多项式核函数支持向量机生成兴趣区域定位分类器。 优选地，所述通过货车轴端螺栓图像数据库中的样本图像得到螺栓子区域定位分 类器包括： 从所述货车轴端螺栓图像数据库中提取螺栓正样本图像和螺栓负样本图像； 根据所述螺栓正样本图像和螺栓负样本图像分别得到螺栓正样本局部二值模式 编码直方图特征和螺栓负样本局部二值模式编码直方图特征； 将所述螺栓正样本局部二值模式编码直方图特征和螺栓负样本局部二值模式编 码直方图特征输入到多项式核函数支持向量机生成螺栓子区域定位分类器。 优选地，所述通过所述兴趣区域定位分类器确定货车轴端螺栓图像的兴趣区域包 括： 读取货车轴端螺栓图像； 截取所述货车轴端螺栓图像中的设定区域，所述设定区域包括轴端螺栓的图像； 根据所述设定区域确定第一检测窗口； 提取所述第一检测窗口在所述设定区域的水平方向和垂直方向滑动得到的第一 检测窗口图像局部二值模式编码直方图特征； 将所述第一检测窗口图像局部二值模式编码直方图特征输入到所述兴趣区域定 位分类器得到兴趣区域。 优选地，所述通过所述螺栓子区域定位分类器确定所述兴趣区域内的螺栓区域包 括： 通过所述螺栓子区域定位分类器确定第一个螺栓的位置； 通过所述螺栓子区域定位分类器确定第二个螺栓的位置； 根据所述第一个螺栓的位置和第二个螺栓的位置确定第三个螺栓的位置。 优选地，所述通过所述螺栓子区域定位分类器确定第一个螺栓的位置包括： 根据所述兴趣区域确定第二检测窗口； 从所述第二检测窗口中提取第二检测窗口图像局部二值模式编码直方图特征； 将所述第二检测窗口图像局部二值模式编码直方图特征输入到所述螺栓子区域 定位分类器得到标记点； 根据所述标记点确定第三检测窗口； 从所述第三检测窗口中提取第三检测窗口图像局部二值模式编码直方图特征； 将所述第三检测窗口图像局部二值模式编码直方图特征输入到所述螺栓子区域 定位分类器确定第一个螺栓的位置。 优选地，所述根据所述螺栓区域计算欧氏距离，并根据所述欧氏距离及螺栓形状 约束输出货车轴端螺栓故障检测结果包括： 根据所述螺栓区域分别计算每个螺栓的特征向量； 计算特征向量之间的欧氏距离； 判断所述欧氏距离的最大值与最小值的差是否小于设定阈值，若是，则输出螺栓 正常；否则，提取所述螺栓区域内的直线段特征生成直线段输出列表，从所述直线段输出列 表中查找满足螺栓形状约束的直线段特征，若存在满足螺栓形状约束的直线段特征，则输 出螺栓正常；否则，输出螺栓故障。 本专利技术实施例还提供了一种货车轴端螺栓故障检测装置，所述装置包括： 分类器生成单元，用于通过货车轴端螺栓图像数据库中的样本图像得到兴趣区域 定位分类器和螺栓子区域定位分类器； 兴趣区域定位单元，用于通过所述兴趣区域定位分类器确定货车轴端螺栓图像的 兴趣区域； 螺栓区域定位单元，用于通过所述螺栓子区域定位分类器确定所述兴趣区域内的 螺栓区域； 螺栓故障判别单元，用于根据所述螺栓区域计算螺栓的欧氏距离，并根据所述欧 氏距离及螺栓形状约束输出货车轴端螺栓故障检测结果。 优选地，所述分类器生成单元包括： 兴趣区域定位分类模块，用于从所述货车轴端螺栓图像数据库中提取轴端正样本 图像和轴端负样本图像；根据所述轴端正样本图像和轴端负样本图像分别得到轴端正样本 局部二值模式编码直方图特征和轴端负样本局部二值模式编码直方图特征；将所述轴端正 样本局部二值模式编码直方图特征和轴端负样本局部二值模式编码直方图特征输入到多 项式核函数支持向量机生成兴趣区域定位分类器； 螺栓子区域定位分类模块，用于从所述货车轴端螺栓图像数据库中提取螺栓正样 本图像和螺栓负样本图像；根据所述螺栓正样本图像和螺栓负样本图像分别得到螺栓正样 本局部二值模式编码直方图特征和螺栓负样本局部二值模式编码直方图特征；将所述螺栓 正样本局部二值模式编码直方图特征和螺栓负样本局部二值模式编码直方图特征输入到 多项式核函数支持向量机生成螺栓子区域定位分类器。 优选地，所述兴趣区域定位单元包括：图像读取模块，用于读取货车轴端螺栓图像； 图像选择模块，用于截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种货车轴端螺栓故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：通过货车轴端螺栓图像数据库中的样本图像得到兴趣区域定位分类器和螺栓子区域定位分类器；通过所述兴趣区域定位分类器确定货车轴端螺栓图像的兴趣区域；通过所述螺栓子区域定位分类器确定所述兴趣区域内的螺栓区域；根据所述螺栓区域计算欧氏距离，并根据所述欧氏距离及螺栓形状约束输出货车轴端螺栓故障检测结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏振忠，李彩琴，邢静，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11