一种轨道电路引接线的图像目标检测方法技术

本发明专利技术涉及一种轨道电路引接线的图像目标检测方法，通过对轨道板图像进行自适应亮度和对比度增强处理生成的扩充轨道板图像形成目标检测数据集；利用目标检测数据集训练轨道电路引接线目标检测算法，目标检测算法的标注对象包括轨道电路引接线、引接线卡扣以及板缝；利用目标检测数据集训练有砟无砟轨道板分类模型，有砟无砟轨道板分类模型可接收可变输入分辨率和模型架构；轨道电路引接线目标检测算法嵌入分段抛物线灰度伸缩，将轨道电路引接线所在灰度范围进行拉伸；轨道电路引接线目标检测算法嵌入基于先验条件的过滤。本发明专利技术的优点是：1)节省人工成本；2)检测范围广；3)计算速度快；4)检测精度高；5)可以在检测速度和精度间灵活调节。间灵活调节。间灵活调节。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道电路引接线的图像目标检测方法


[0001]本专利技术涉及铁路电务轨旁自动巡检
，尤其是一种轨道电路引接线的图像目标检测方法。

技术介绍

[0002]随着我国高铁里程的日益增长，高铁线路巡检工作量持续加重，同时高铁线路精细化管理要求更高，因此高精度自动化巡检工作正在全面铺开。目前的技术路线是应用轨道巡检车采集高铁线路原始图像，经切割和重新拼接后形成轨道板图像。根据轨道车运行控制设备（简称GYK设备）的里程数据，每块轨道板图像被赋予唯一的里程编号。目前，对于轨道板图像可通过轨道巡检车进行数据采集，采集的轨道板图像分左、右两侧，可分别进行处理。
[0003]目前从这些轨道板图像中挑出含轨道电路引接线的图片主要依靠人工查看，高速铁路每公里约有211
‑
215张轨道板，以沪宁客运专线为例，上下行共有近13万张轨道板图像，含有轨道电路引接线的轨道板总体而言分布稀疏且不规律，在海量数据中寻找引接线很困难，看图人员亦因视觉和心理疲劳容易漏图，精度不高，处理效率较低且精度无法保证。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种轨道电路引接线的图像目标检测方法，通过前置图像分类器将一条线路的轨道板逐块分为有砟轨道板图像和无砟轨道板图像，两种类型轨道板分别送入两种类型的轨道电路引接线检测器，并在检测时通过分段抛物线灰度拉伸压缩和基于先验条件的过滤，有效提高轨道电路引接线的检测精度和检测速度。
[0005]本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种轨道电路引接线的图像目标检测方法，用于检测轨道板图像中作为目标的轨道电路引接线，所述轨道板图像包括有砟轨道板图像和无砟轨道板图像，其特征在于：该检测方法包括以下步骤：建立目标检测数据集，所述目标检测数据集包含所述轨道板图像以及通过对所述轨道板图像进行自适应亮度和对比度增强处理生成的扩充轨道板图像；利用所述目标检测数据集训练轨道电路引接线目标检测算法，所述目标检测算法的标注对象包括轨道电路引接线、引接线卡扣以及所述无砟轨道板图像中的板缝；利用所述目标检测数据集训练有砟无砟轨道板分类模型，所述有砟无砟轨道板分类模型用于将有砟轨道板图像和所述无砟轨道板图像进行分类，所述有砟无砟轨道板分类模型可接收可变输入分辨率和模型架构；所述轨道电路引接线目标检测算法嵌入分段抛物线灰度伸缩，将所述轨道电路引接线所在灰度范围进行拉伸；
所述轨道电路引接线目标检测算法嵌入基于先验条件的过滤。
[0006]所述自适应亮度增强处理指的是，将灰度区间划分为若干亮度等级区间，判断所述轨道板图像所对应的亮度等级区间，而后随机生成在其余亮度等级区间之中的随机亮度值，将所述轨道板图像按照随机亮度值生成扩充轨道板图像，所述扩充轨道板图像的平均灰度等于所述随机亮度值。
[0007]将0
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255灰度区间划分为0
‑
79、80
‑
159、160
‑
255三个亮度等级区间。
[0008]所述对比度增强处理指的是，将所述轨道板图像和所述扩充轨道板图像的对比度增强1.7倍。
[0009]所述有砟无砟轨道板分类模型将所述轨道板图片分类后送入对应类型的目标检测器，所述目标检测器具有所述轨道电路引接线目标检测算法；通过改变输入所述有砟无砟轨道板分类模型的图像分辨率和分类模型架构调节其检测速度和检测精度。
[0010]所述分段抛物线灰度伸缩将除了所述轨道电路引接线之外的无关背景所在灰度范围进行压缩。
[0011]分别针对所述有砟轨道板图像和所述无砟轨道板图像进行多轮测试，确定所述轨道电路引接线的最优目标置信度阈值。
[0012]所述基于先验条件的过滤指的是，检测所述轨道板图像中与所述轨道电路引接线存在联系的相关目标，当检测到所述相关目标但未检测到所述轨道电路引接线时，放宽所述轨道电路引接线的置信度阈值。
[0013]当所述轨道电路引接线的置信度阈值放宽后仍未检测到该所述轨道电路引接线时，根据所述相关目标的置信度高度，将该轨道板图像作为误检直接不报或作为所述轨道电路引接线脱落故障报出。
[0014]本专利技术的优点是：1) 节省人工成本：经本专利技术方法检测后，看图工作减负率=1
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总检出图数/总图数普遍在90%以上。
[0015]2) 检测范围广：在多条有砟和无砟线路上测试均取得良好效果；3) 计算速度快：例如在单张GTX1060Ti上的推理速度可达0.03
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0.04s每张；4) 检测精度高：无砟轨道板引接线误检漏检率均低于1%，有砟轨道板引接线漏检率低于2%；5) 可以在检测速度和精度间灵活调节：可通过修改分类模型输入分辨率和模型架构调节速度精度。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术中自适应亮度和对比度变换效果对比图;图3为本专利技术的检测效果图一；图4为本专利技术的检测效果图二；图5为本专利技术的检测效果图三；图6为本专利技术的检测效果图四。
具体实施方式
[0017]以下结合附图通过实施例对本专利技术特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：实施例：如图1和图2所示，本实施例中轨道电路引接线的图像目标检测方法用于将轨道板图像中的轨道电路引接线作为目标进行检测，以检测由轨道巡检车所采集的轨道板图像中的轨道电路引接线状态，对之后的维护检修工作进行判断和指导。
[0018]具体而言，本实施例中的轨道电路引接线检测方法包括以下步骤：首先制作轨道电路引接线目标检测算法数据集，初期标定2500张左右含引接线轨道板图片后，进行多次自适应亮度增强和对比度增强，将目标检测算法数据集扩充到20000张左右作为初始训练集，初始训练集训练所得模型进行推理，得到原始数据集的预测标注txt文件，筛选预测置信度较高的符合先验条件的标注txt文件及对应的原图作为新的训练集的一部分，同原训练集合并。可进行多轮预测及训练集扩充，直至训练集大小达到100000张左右。
[0019]自适应亮度增强和对比度增强基于的原理都是线性插值和外推。增强基于如下的线性插值公式：out=image1*(1.0
‑
alpha)+image2*alpha
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）自适应亮度增强具体是将0
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255灰度区间划分为0
‑
79,80
‑
159,160
‑
255三个亮度等级区间，首先判断原图平均灰度是处于上述哪个等级区间，然后随机生成另外两个亮度等级区间两个随机亮度值，将原图按照这两个随机亮度值生成另外两幅图像，平均灰度等于这两个随机亮度值，这样原来一张图片扩充为3个亮度等级的3张图片。之后，将3个亮度等级的图片均放入目标检测算法数据集之中。
[0020]对比度增强则是固定倍数1.7倍增强，即上述公式（1）中的alpha=1.7,如此外推可以增大目标物和背景之间的灰度差，而不是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道电路引接线的图像目标检测方法，用于检测轨道板图像中作为目标的轨道电路引接线，所述轨道板图像包括有砟轨道板图像和无砟轨道板图像，其特征在于：该检测方法包括以下步骤：建立目标检测数据集，所述目标检测数据集包含所述轨道板图像以及通过对所述轨道板图像进行自适应亮度和对比度增强处理生成的扩充轨道板图像；利用所述目标检测数据集训练轨道电路引接线目标检测算法，所述目标检测算法的标注对象包括轨道电路引接线、引接线卡扣以及所述无砟轨道板图像中的板缝；利用所述目标检测数据集训练有砟无砟轨道板分类模型，所述有砟无砟轨道板分类模型用于将有砟轨道板图像和所述无砟轨道板图像进行分类，所述有砟无砟轨道板分类模型可接收可变输入分辨率和模型架构；所述轨道电路引接线目标检测算法嵌入分段抛物线灰度伸缩，将所述轨道电路引接线所在灰度范围进行拉伸；所述轨道电路引接线目标检测算法嵌入基于先验条件的过滤。2.根据权利要求1所述的一种轨道电路引接线的图像目标检测方法，其特征在于：所述自适应亮度增强处理指的是，将灰度区间划分为若干亮度等级区间，判断所述轨道板图像所对应的亮度等级区间，而后随机生成在其余亮度等级区间之中的随机亮度值，将所述轨道板图像按照随机亮度值生成扩充轨道板图像，所述扩充轨道板图像的平均灰度等于所述随机亮度值。3.根据权利要求2所述的一种轨道电路引接线的图像目标检测方法，其特征在于：将0
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255灰度区间划分为0
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79、80
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159、160
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【专利技术属性】
技术研发人员：张萼辉，宋坤骏，花义峰，聂海丽，朱挺，朱浩森，唐继烈，徐伟人，沈昊，周晓丽，
申请(专利权)人：中国铁路上海局集团有限公司科学技术研究所，
类型：发明
国别省市：