【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉的轨道道砟检验系统及其工作方法
[0001]本专利技术属于铁路运营安全
，更具体地，涉及一种基于双目视觉的轨道道砟检验系统及其工作方法。
技术介绍
[0002]在铁路维护保养过程中，经常会安装一些线缆及传感器，这些传感器和线缆为了避免人为损坏和影响铁路外观，一般都埋在位于道砟下的较深位置，并在安装完成后进行回填，经过较长时间后，由于人来人往对道砟的踩踏和挖掘回填，会丢失不少的道砟石子，并导致道砟的高度会越来越低。
[0003]目前铁路系统对于轨道道砟的检验通常是采用人工检验的方式，然而人工检验的方式存在较多缺点：第一，由于人工检验只能通过目测去判断道砟的高低，因此检测误差大；第二，道砟检验的工作量大，容易导致人力疲劳、视觉疲劳，且相当消耗时间成本；第三，对于道砟这种路线长、分布广、厚度不一的检测对象，检测标准很难统一，进而造成检测结果并不准确客观。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于双目视觉的轨道道砟检验系统及其工作方法，其目的在于，解决现有道砟人工检验存在的检测误差大的技术问题，以及由于道砟检验的工作量大导致人力疲劳、视觉疲劳，且相当消耗时间成本的技术问题，以及由于检测标准的不统一，导致检测结果不准确客观的技术问题。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于双目视觉的轨道道砟检验系统，其是设置在铁轨上，且包括车轮驱动模块、多个车轮、MCU模块、存储模块、通讯模块、FPGA模块、第一CC...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的轨道道砟检验系统，其是设置在铁轨上，且包括车轮驱动模块、多个车轮、MCU模块、存储模块、通讯模块、FPGA模块、第一CCD传感模块、以及第二CCD传感模块、以及人机交互模块，其特征在于，车轮驱动模块与多个车轮、以及MCU模块电连接；MCU模块与通讯模块和FPGA模块电连接；FPGA模块与存储模块、第一CCD传感模块、第二CCD传感模块、以及人机交互模块电连接。第一CCD传感模块和第二CCD传感模块的光轴垂直于铁轨。2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的轨道道砟检验系统，其特征在于，车轮驱动模块是伺服电机；车轮的数量是4个，其中至少一个是动力车轮；通讯模块是4G、5G、或GPRS通讯模块；存储模块使用的是DDR2或DDR3芯片；第一CCD传感模块和第二CCD传感模块完全相同，且均包括CCD传感器、模数转换器、以及CPLD；人机交互模块包括一个显示屏和一个键盘。3.一种根据权利要求1或2所述的基于双目视觉的轨道道砟检验系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)FPGA模块控制人机交互模块接收用户输入的道砟检验指令，该道砟检验指令指示道砟巡检方向和道砟巡检路程，并将该道砟检验指令发送到MCU模块，并设置计数器i＝1；(2)MCU模块根据来自FPGA模块的道砟检验指令，控制车轮驱动模块驱动车轮沿着该道砟检验指令指示的巡检方向运行单次步进值；(3)FPGA模块控制第一CCD传感模块获取第i次步进时的图像，并将该第i次步进时的图像存入存储模块；(4)FPGA模块从存储模块中提取第i次步进时的图像，将该图像转换为灰度图像，利用Sobel算子提取该灰度图像中的边缘，并对提取边缘后的灰度图像进行二值化处理，以得到第i次步进时的二值化图像；(5)FGPA模块从步骤(4)得到的第i次步进时的二值化图像中提取所有封闭轮廓，将所有封闭轮廓按照其各自占用像素点的总数进行排序，并保留像素点总数最大值所对应的封闭轮廓、以及像素点总数第二最大值所对应的封闭轮廓；(6)FPGA模块获取刚好能够框住步骤(5)得到的像素点总数最大值对应封闭轮廓的矩形框A，获取该矩形框A的长度和宽度，并判断长度与宽度的比值是否大于a且小于b，如果是则进入步骤(7)，否则转入步骤(9)，并返回步骤(2)；其中a是3到4之间的小数，b是1到2之间的小数；(7)FPGA模块使用获取刚好能够框住步骤(5)得到的像素点总数第二最大值对应封闭轮廓的矩形框B，获取该矩形框B的长度和宽度，并判断长度与宽度的比值是否大于c且小于d，如果是则进入步骤(8)，否则转入步骤(9)；其中c是7到8之间的小数，d是4到5之间的小数；(8)FPGA模块获取矩形框A的两个长边与步骤(3)得到的第i次步进时的图像的上下边
界之间的四个距离，从中获取最小距离d1
min
，获取矩形框B的两个长边与步骤(3)得到的第i次步进时的图像的上下边界之间的四个距离，从中获取最小距离d2
min
，计算两个最小距离之间的两个比值a1和a2，并判断是否有e>a1>f或e>a2>f，如果是则进入步骤(10)，否则进入步骤(9)；其中e是1.8到2之间的小数，f是1到1.2之间的小数；(9)FPGA模块设置i＝i+1，然后返回步骤(2)；(10)MCU模块设置路程L的初始值等于0；(11)FPGA模块控制第一CCD传感模块和第二CCD传感模块同时获取图像，通知MCU模块控制车轮驱动模块驱动车轮以0.6m/s的速度前行，并将第一CCD传感模块和第二CCD传感模块在同一时间分别获取的图像M和N存入存储模块中；(12)FPGA模块从存储模块中提取第一CCD传感模块和第二CCD传感模块在同一时间分别获取的图像M和N，并使用Bouguet算法对获取的这两幅图像M和N进行极线校正，以分别得到第一图像旋转矩阵R1和第二图像旋转矩阵R2；(13)FGPA模块判断路程L与相邻轨枕间距的商是否是整数，如果是则进入步骤(14)，否则返回步骤(11)；(14)FGPA模块对图像M和N分别进行预处理，以得到预处理后的图像，并将预处理后的两幅图像分别转换为灰度图像M
’
和N
’
；(15)FPGA模块分别计算步骤(14)得到的灰度图像M
’
的亮度平均值hsl1、以及灰度图像N
’
的亮度平均值hsl2，并计算二者的比值hsl＝hsl1/hsl2，并将灰度图像N
’
中的每个像素值与比值hsl相乘，以得到新的灰度图像N”；(16)FGPA模块将步骤(12)得到的第一图像旋转矩阵R1与灰度图像M
’
中的每个像素值相乘，以得到更新后的灰度图像M
”’
，将步骤(12)得到的第二图像旋转矩阵R2与灰度图像N”中的每个像素值相乘，以得到更新后的灰度图像N
”’
...
【专利技术属性】
技术研发人员：李思丰，刘洋，
申请(专利权)人：中科湖南先进轨道交通研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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