一种动车组底盘螺丝紧固件是否脱落的视频识别方法技术

本发明专利技术公开了一种动车组底盘螺丝紧固件是否脱落的视频识别方法：1)利用视频的方式来采集动车组底盘的图像数据；2)从图像数据中通过一种螺丝识别技术查找螺丝紧固件；3)通过变形图像几何校正方法处理后得到校正的图像；4)通过对经过校正后的图像进行分割，提取敏感特征点，并与标准图库中标准图像进行匹配，分析螺丝紧固件的形貌并判断当前螺丝是否脱落。本发明专利技术是针对动车这种大型公共交通工具的一种检测方法，具有高性能、低成本、安全可靠、性能稳定等优点，能代替检修工人实现自动化检修，能有效降低人工漏检和误检，提高了检修工作的自动化程度和效率，对于保障动车安全行驶、保护人身和财产的安全以及国家稳定性有着重大意义。

【技术实现步骤摘要】
一种动车组底盘螺丝紧固件是否脱落的视频识别方法
本专利技术属于轨道交通装备维修领域，具体涉及一种动车组底盘螺丝紧固件是否脱落的视频识别方法。
技术介绍
随着中国科技水平的进步，高铁动车组的快速建设和运营里程高速增长，轨道交通装备维修成本正急剧增加，国内建立了数量庞大的动车组维修车间，标准检修车间内部约有4个足球场大，标配4条检修轨道供8组列车同时检修，在每条轨道旁都有车顶、车厢、车底三层平台，方便作业人员上下行动。动车组列车每天都得检修，白天运行，检修只能在夜间进行。列车一般是晚上7时以后陆续进库检修，次日凌晨4时30分开始陆续出库运行。当前动车组检修主要仍然依靠人工进行，检修工人夜间通过手电照明，挨个检查各个部位的状态，在一列长约203米的动车组列车上，动车组列车一次最基本的日常一级检修，作业人员就要检查3万多颗螺丝，人工判断是否有螺丝螺母松动和脱落，核对每颗螺丝上的漆标线，庞大的动车组数量，巨大的动车组检修量，再加上检修沟的高度一般都低于人体高度，导致检修工人都要弯腰工作，高强的工作强度和不适的工作姿态，因此整个检修工序中螺丝螺母的检测最为繁琐，耗时最长，误检核漏检概率高，维修岗位人员流动性也很大。动车运行涉及大规模人流运输，其安全检查是重中之重，一旦出现问题，将会成为社会安全、经济发展、甚至国家稳定的重大隐患。而目前对于上述螺丝紧固件的检查仍没有任何自动化检测方法，全靠人力进行。众所周知，人工劳动力会受到精力、体力的限制，并且其效率远不如自动化检测方法。因此，急需设计开发出一种高效的自动化检测方法用于解决上述问题。目前视频识别方法被应用于众多领域，例如现有技术公开了一种基于新Haar-like特征的Adaboost人脸检测方法【1】、基于智能视频识别的体育场馆人群监控方法及系统【2】，包括人脸识别系统在内，现有其他视频识别技术可能识别更为灵敏，校正更为精确。但现有技术中并不存在针对动车组底盘螺丝紧固件的识别技术，动车作为一种公共交通工具，涉及到公共安全问题，动车组列车一旦发现螺丝紧固件的丢失或需要更换，都是一件复杂的流程，每一颗螺丝都有其唯一的身份，不能错用，不能混装。现实的要求和人工检测的各种弊端凸显，动车组检修急需一种高效，准确的自动化检测手段。本专利技术提供一种动车组底盘螺丝紧固件是否脱落的视频识别方法，通过在动车组检修槽内铺设轨道，安装RGV小车，并在RGV小车上架设六轴机械臂，机械臂末端安装一台摄像机和光源，通过程序控制RGV小车机械臂的配合移动，将摄像机送到各个需要检测的螺丝紧固件的位置，通过视频分析方式检测螺丝紧固件是否有松动和脱落，如果发现脱落，及时将结果反馈到监控中心。本专利技术提供的动车组底盘螺丝紧固件的识别技术是一种动态的检测技术，可以从不同角度检测底盘螺丝紧固件信息的真实性稳定，能准确识别出螺丝，且识别速度快，相比传统人工检测方式，本专利技术具有高性能低成本，效率高，安全可靠，性能稳定及容易推广的优点，能代替检修工人实现自动化检修，能有效降低人工漏检和误检，提高了检修工作的自动化程度和效率。1、专利申请号：201310056584.X2、专利申请号：201410709640X
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够准确、高效、稳定的识别动车组底盘螺丝紧固件是否脱落的技术。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种动车组底盘螺丝紧固件是否脱落的视频识别方法，包括以下步骤：步骤1)利用视频的方式来采集动车组底盘的图像数据；步骤2)从图像数据中通过一种螺丝识别技术查找螺丝紧固件，其具体方法为：A.建立大量的动车组底盘螺丝和其他部位的正、负样本，并给每一个样本设置初始权重，构建弱分类器；B.若样本被正确分类，则降低权重，否则加重其权重，由此得到一组样本更新后的权值和最优的弱分类器；C.将样本和更新后的权值继续进行分类，重复步骤B；D.将步骤C迭代多次，得到多个训练好的弱分类器，将多个弱分类器组成一个强分类器；E.利用强分类器实现在整幅图像中快速查找螺丝；步骤3)通过变形图像几何校正方法处理后得到校正的图像；步骤4)分析螺丝紧固件的形貌并判断当前螺丝是否脱落。作为优选的方案，所述“步骤1)利用视频的方式来采集动车组底盘的图像数据”的具体方法为：在动车组检修槽内铺设滑轨(1)，安装RGV小车(2)，并在RGV小车(2)上架设六轴机械臂(3)，六轴机械臂(3)末端安装一台摄像机和光源(4)，通过程序控制RGV小车(2)和六轴机械臂(3)的配合移动，将摄像机和光源(4)送到各个需要检测的螺丝紧固件的位置采集动车组底盘的图像数据。作为优选的方案，所述步骤2)中的弱分类器是可以利用HOG特征，LBP特征，Haar特征对正、负样本进行图像特征提取；进一步优选地，步骤2)中的弱分类器是利用Haar特征对正、负样本进行表征特征向量形成的。作为优选的方案，所述步骤2)中建立大量的动车组底盘螺丝和其他部位的正、负样本的具体方法如下：在各个时间段和不同天气条件下拍摄动车组底盘的大量视频，截取视频中底盘螺丝的正方形图片作为正样本，其中螺丝中心位于图片正中心；截取视频中不是螺丝的底盘其他部分的正方形图片作为负样本。作为优选的方案，所述正负样本的图片统一规格化到24×24像素。作为优选的方案，在所述摄像机镜头上安装网格。作为优选的方案，所述的Haar特征是采用积分图计算方法得到的。技术措施：1.螺丝识别技术：检测前会先分析要检测的动车组的型号参数，每节车厢的长度，得到每一个待检测的螺丝紧固件的相对位置。在动车检修槽里铺设轨道架设RGV小车，由于检修工作必须在夜间进行，在RGV小车上安装六轴机械臂，并将摄像机和光源架设在机械臂的末端位置，且在该摄像机的镜头上安装网格。在光源照射条件下，通过RGV小车和机械臂的配合，将摄像机送到每一个待检测的螺丝的位置，通过提取特征点的方式来动态修正摄像机的位置，并解算出空间位置信息，动态调整机械臂的姿态，保证相机移动到指定的位置，确保采集到标准位置的图像。在各个时间段和不同天气条件下拍摄动车组底盘的大量视频，截取视频中底盘螺丝的正方形图片作为正样本，其中螺丝中心位于图片正中心；截取视频中不是螺丝的底盘其他部分的正方形图片作为负样本。建立大量的动车组底盘螺丝和其他部位的正、负样本，并给每一个样本设置初始权重，利用积分图计算每个样本的Haar特征，构建弱分类器；若样本被正确分类，则降低权重，否则加重其权重，由此得到一组样本更新后的权值和最优的弱分类器，然后由样本和更新后的权值继续进行分类，直到迭代n次，得到n个训练好的弱分类器，将n个弱分类器以一定权重组成一个强分类器。利用强分类器实现在整幅图像中快速查找螺丝。这是一种自适应增强算法，理论上错误率能够达到无限低。本专利技术在摄像机拍摄到的车底底盘图像中进行螺丝紧固件的检测主要利用的是螺丝紧固件的形态，以及螺丝在图像中出现的位置固定性特点和灰度分布不一样这三种特性。2.变形图像几何校正RGV小车及机械臂配合使用时，难免会出现拍摄位置与预定的路径存在偏差，导致相机所处角度出现偏差，摄像头像差会引起采集到的图像的几何变形，需要对采集到的图像进行几何校正后再做处理。通过对经过校正后的图像进行分割，提取敏感特征点，并与标准图库中标准图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动车组底盘螺丝紧固件是否脱落的视频识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)利用视频的方式来采集动车组底盘的图像数据；步骤2)从图像数据中通过一种螺丝识别技术查找螺丝紧固件，其具体方法为：A.建立大量的动车组底盘螺丝和其他部位的正、负样本，并给每一个样本设置初始权重，构建弱分类器；B.若样本被正确分类，则降低权重，否则加重其权重，由此得到一组样本更新后的权值和最优的弱分类器；C.将样本和更新后的权值继续进行分类，重复步骤B；D.将步骤C迭代n次，得到n个训练好的弱分类器，将n个弱分类器组成一个强分类器；E.利用强分类器实现在整幅图像中快速查找螺丝；步骤3)通过变形图像几何校正方法处理后得到校正的图像；步骤4)分析螺丝紧固件的形貌并判断当前螺丝是否脱落。

【技术特征摘要】
1.一种动车组底盘螺丝紧固件是否脱落的视频识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)利用视频的方式来采集动车组底盘的图像数据；步骤2)从图像数据中通过一种螺丝识别技术查找螺丝紧固件，其具体方法为：A.建立大量的动车组底盘螺丝和其他部位的正、负样本，并给每一个样本设置初始权重，构建弱分类器；B.若样本被正确分类，则降低权重，否则加重其权重，由此得到一组样本更新后的权值和最优的弱分类器；C.将样本和更新后的权值继续进行分类，重复步骤B；D.将步骤C迭代n次，得到n个训练好的弱分类器，将n个弱分类器组成一个强分类器；E.利用强分类器实现在整幅图像中快速查找螺丝；步骤3)通过变形图像几何校正方法处理后得到校正的图像；步骤4)分析螺丝紧固件的形貌并判断当前螺丝是否脱落。2.根据权利要求1所述的视频识别方法，其特征在于，所述步骤1)的具体方法如下：在动车组检修槽内铺设滑轨(1)，安装RGV小车(2)，并在RGV小车(2)上架设六轴机械臂(3)，六轴机械臂(3)末端安...

【专利技术属性】
技术研发人员：董硕，李卓，
申请(专利权)人：北京天亿时代科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11