一种基于几何匹配的铁路扣件定位算法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于几何匹配的铁路扣件定位算法及装置，涉及铁路技术领域，尤其是一种基于图像处理的铁轨扣件定位算法。本发明专利技术采用的技术方案包括：步骤1：获取一帧包含有扣件的图像；步骤2：在图像中对扣件位置进行一次定位；步骤3：在一次定位得到的图像区域中对扣件进行模板匹配得到二次定位区域；步骤4：在二次定位区域中对扣件进行特征识别，确定扣件的位置坐标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路
，尤其是一种基于图像处理的铁轨扣件定位算法。
技术介绍
随着我国铁路发展的快速推进，截止目前，全国铁路运营里程已达12万公里左右。每天铁路运量已史无前例，如何保证列车安全、稳定、不间断运行已成为中国铁路人的重要使命。铁路线路设备是铁路运输业的基础设备。合理养护铁路线路设备并及时有效的分析、预防和整治线路设备病害是保障铁路安全运输的关键。而在线路养护中，扣件的日常巡检是必检项目之一，扣件是将钢轨固定在轨枕上用以保持轨距和阻止钢轨相对轨枕发生纵横向移动的关键部件。目前的大多数的扣件检查主要是人工检测，巡道工人对轨道线路进行实地检测，这种方式要求巡道工人负重10公斤左右的巡道包，步巡长达20公里左右，劳动强度大，且工作环境恶劣，安全性根本无法保证，检测的准确性受人为主观性影响较大，存在大量的漏检和错检现象，并且对于偏远地区无法进行有效检测。为了解决上述问题，人们提出了一种基于机器视觉的铁轨扣件检测装置，其实现原理是在列车底部安装相机，对铁轨图像进行采集。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述基于机器视觉的铁轨扣件检测装置采集到的图像提供一种基于图像处理技术的扣件识别定位算法。本专利技术采用的技术方案如下，包括：步骤1：获取一帧包含有扣件的图像；步骤2：在图像中对扣件位置进行一次定位；步骤3：在一次定位得到的图像区域中对扣件进行模板匹配得到二次定位区域；步骤4：在二次定位区域中对扣件进行特征识别，确定扣件的位置坐标。所述步骤1进一步包括将图像采集装置安装在列车底部，用于采集扣件图像。步骤2进一步包括：根据列车轨道中枕轨与扣件的相对位置在所述图像中圈出扣件可能出现的区域，将其作为一次定位区域。步骤3进一步包括：步骤31：确定包含扣件的模板，提取模板的X方向及Y方向的梯度信息；步骤32：在一次定位得到的图像区域中逐一进行模板匹配，计算各个区域的匹配相似度Sm(μ,v)： Sm ( μ , v ) = 1 m Σ i = 1 m ( G x i T · G x ( μ + X i , v + Y i ) S ) + ( G y i T · G y ( μ + X i , v + Y i ) S ) G x i T 2 + G y i T 2 · G x ( μ + X i , v + Y i ) T 2 + G y ( μ + X i , v + Y i ) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于几何匹配的铁路扣件定位算法，其特征在于，包括：步骤1：获取一帧包含有扣件的图像；步骤2：在图像中对扣件位置进行一次定位；步骤3：在一次定位得到的图像区域中对扣件进行模板匹配得到二次定位区域；步骤4：在二次定位区域中对扣件进行特征识别，确定扣件的位置坐标。

【技术特征摘要】
1.一种基于几何匹配的铁路扣件定位算法，其特征在于，包括：步骤1：获取一帧包含有扣件的图像；步骤2：在图像中对扣件位置进行一次定位；步骤3：在一次定位得到的图像区域中对扣件进行模板匹配得到二次定位区域；步骤4：在二次定位区域中对扣件进行特征识别，确定扣件的位置坐标。2.根据权利要求1所述的一种基于几何匹配的铁路扣件定位算法，其特征在于，所述步骤1进一步包括将图像采集装置安装在列车底部，用于采集扣件图像。3.根据权利要求1所述的一种基于几何匹配的铁路扣件定位算法，其特征在于，步骤2进一步包括：根据列车轨道中枕轨与扣件的相对位置在所述图像中圈出扣件可能出现的区域，将其作为一次定位区域。4.根据权利要求1所述的一种基于几何匹配的铁路扣件定位算法，其特征在于，步骤3进一步包括：步骤31：确定包含扣件的模板，提取模板的X方向及Y方向的梯度信息；步骤32：在一次定位得到的图像区域中逐一进行模板匹配，计算各个区域的匹配相似度Sm(μ,ν)： Sm ( μ , ν ) = 1 m Σ i = 1 m ( G x i T · G x ( μ + X i , ν + Y i ) S ) + ( G y i T · G y ( μ + X i , ν + Y i ) S ) G x i T 2 + G y i T 2 · G x ( μ + X i , ν + Y i ) T 2 + G y ( μ + X i , ν + Y i ) T 2 ; ]]>式中，为模板梯度，为一次定位区域中待匹配图像区域梯度，μ,ν分别表示图像的行、列，m≤待匹配图像区域的像素总数n；Xi为第i个像素点横坐标相对于μ的偏移量，Yi为i个像素点纵坐标相对于ν的偏移量；步骤33：当匹配相似度满足下列三个条件中的任意一个时，停止匹配相似度计算并将该待匹配区域作为二次定位区域：(1)Sm(μ,ν)＞Smin-1+m/n；(2)Sm(u,v)＞Smin·m/n； ( 3 ) - - - Sm ( u , v ) < M I N ( ( S m i n - 1 + 1 - g · S m i n 1 - g · m n , ( S min · m n ) ) ; ]]>其中g取0或1；Smin为在已经计算出来的一次定位区域中的各区域与模板的匹配度中的最小值。5.根据权利要求1所述的一种基于几何匹配的铁路扣件定位算法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：步骤31：确定包含扣件的模板，提取模板的X方向及Y方向的梯度信息；步骤32：在一次定位得到的图像区域中逐一进行模板匹配，计算各个区域的匹配相似度Sμ,ν： S μ , ν = 1 n Σ i = 1 n ( G x i T · G x ( μ + X i , ν + Y i ) S ) + ( G y i T · G y ( μ + X i , ν + Y i ) S ) G x i T 2 + G y i T 2 · G x ( μ + X i , ν + Y i ) T 2 + G y ( μ + X i , ν + Y i ) T 2 ; ]]>式中，为模板梯度，为一次定位区域中待匹配图像区域梯度，μ,ν分别表示图像的行、列，n为待匹配图像区域的像素总数，Xi为第i个像素点横坐标相对于μ的偏移量，Yi为i个像素点纵坐标相对于ν的偏移量；步骤33：取匹配相似度Sμ,ν最大的待匹配图像区域为二次定位区域。...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭博，佘朝富，李想，李文宝，张韬，
申请(专利权)人：成都唐源电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51