一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置及方法，在列车在线运行过程中，嵌入式控制系统控制光源激励控制器使两个辅助光源照射钢轨表面，工业ＣＣＤ线阵摄像机通过数字线阵图像采集接口的控制采集钢轨表面的图像信息，将信息传输到嵌入式系统，嵌入式系统使用图像处理技术对采集到的钢轨图像进行处理；从处理后的钢轨图像中统计钢轨表面的损伤信息及固有结构信息；再将所获得的钢轨表面损伤信息进行分类和损伤程度计算。最后将这些损伤分类与程度信息通过通信接口传输到在线钢轨损伤探测装置，所传输的信息再与在线钢轨损伤探测装置采集信号进行信息融合，从而减少在线钢轨损伤探测装置检测钢轨内部损伤时受表面损伤的干扰程度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
钢轨的固有几何结构及表面损伤对在线钢轨探伤的检测结果影响很大，使得在线 钢轨重伤探伤装置无法区分钢轨内部核伤和钢轨表面的三角坑和剥离掉块情况。钢轨的固 有几何结构及表面损伤不仅对电磁原理的钢轨探伤设备有影响，对超声原理的钢轨探伤设 备同样具有较大影响，因为超声探伤需要传感器与钢轨密贴，其接触表面的耦合程度直接 影响探测结果。所以，必须解决的一个问题是如何去除钢轨的固有几何结构及表面损伤对 在线钢轨探伤设备探测钢轨内部损伤时造成的影响。 传统的解决方法是对于超声波探伤，增加超声探头与钢轨表面的耦合接触程度， 加耦合剂；对于电磁方法是要求表面平整，甚至要求表面打磨。这样，不仅操作不方便，效率 低，而且增加了作业成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置和方法，以消除 钢轨的固有几何结构及表面损伤对在线钢轨探伤设备探测钢轨内部损伤时造成的影响，并 且提高了可操作性，提高了工作效率，降低了作业成本。 根据本专利技术的一个方面，提供了一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置，所 述在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置包括工业CCD线阵摄像机、辅助光源、控制机 箱；控制机箱中包含嵌入式系统、系统电源、通信接口、光源激励控制器、线阵图像采集接 口。其中，所述工业CCD线阵摄像机与线阵图像采集接口连接；辅助光源与光源激励控制器 连接；系统电源、通信接口、光源激励控制器、数字线阵图像采集接口分别与嵌入式系统连 接。 优选地，所述工业CCD线阵摄像机包括线阵型电荷耦合器件CCD传感器、镜头和数 据传输接口 。优选地，所述控制机箱安装于列车底盘的下方。 优选地，所述嵌入式系统包含嵌入式微处理器、构成微处理器系统的外围接口电 路和辅助提高数字图像处理速度的现场可编程逻辑阵列(FPGA)芯片。 根据本专利技术的另外一个方面，提供了一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测方 法，所述在线钢轨探伤的图像处理辅助检测方法实现步骤包括第一步、在列车在线运行过 程中，嵌入式控制系统控制光源激励控制器使两个辅助光源照射钢轨表面，工业CCD线阵 摄像机通过数字线阵图像采集接口的控制采集钢轨表面的图像信息。第二步、数字线阵图 像采集接口将图像信息传输到嵌入式系统。第三步、嵌入式系统使用图像处理技术对采集 到的钢轨图像进行处理；从处理后的钢轨图像中统计钢轨表面的损伤信息及固有结构信 息。第四步、嵌入式系统进一步将所获得的钢轨表面损伤信息进行分类和损伤程度计算。第 五步、嵌入式系统将损伤分类信息与损伤程度信息通过通信接口传输到在线钢轨损伤探测3装置。第六步、嵌入式系统所传输的信息与在线钢轨损伤探测装置采集信号进行信息融合，从而减少在线钢轨损伤探测装置检测钢轨内部损伤时受表面损伤的干扰程度。 优选地，所述第三步的图像处理技术包括钢轨轨缝识别技术和钢轨表面缺陷识别技术，所述第六步的信息融合处理包括加权融合法和系统函数融合法。 本专利技术用视频识别的方法来获得钢轨表面的信息，然后用这些信息与重伤探测传 感器的信息融合，从而减少表面缺陷的信息干扰。 本专利技术的有益效果在于应用了线阵CCD图像采集技术、数字图像处理技术和信 息融合方法，解决了在线钢轨探伤装置探测钢轨内部缺陷时受到轨道固有几何结构及表明 缺陷的干扰的问题，使在线钢轨探伤装置可以直接输出对轨道交通具有较大潜在危害的钢 轨重伤情况。高速钢轨探伤技术的优点是可以在线使用，可及时发现重伤钢轨，所以有重要 的应用价值，但由于高速钢轨探伤装置需要装备在高速运行的列车上，所以其传感方式必 须采用非接触的方式，这种方式感应钢轨内部重伤，非常容易受到钢轨固有几何结构及表 面损伤的影响，在线钢轨探伤的图像处理辅助方法有效解决了这一难题。附图说明 图1是本专利技术的在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置的总体结构图。 图2是在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置的安装位置及连接示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的实施例详述如下 如图1所示，一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置包括工业CCD线阵摄像 机206、辅助光源207、208、控制机箱107 ;控制机箱中包含嵌入式系统204、系统电源202、 通信接口 201、光源激励控制器203、数字线阵图像采集接口 205。其中，所述工业CCD线阵 摄像机206与线阵图像采集接口 205连接；辅助光源207、208与光源激励控制器203连接； 系统电源202、通信接口 201、光源激励控制器203、数字线阵图像采集接口 205分别与嵌入 式系统204连接。其中 工业CCD线阵摄像机206 :用于采集钢轨固有几何结构信息和表面缺陷信息，使用 线阵采集方式，采集所获得的数字图像信息由通信电缆307传输到数字线阵图像采集接口 205。 辅助光源207、208 :用于为工业CCD线阵摄像机206提供采集图像时的辅助补光， 使用高亮LED阵列作为光源。与光源激励控制器203由导线306和307连接。 控制机箱107 :与列车底盘连接，内部包含嵌入式系统204、系统电源202、通信接 口 201、光源激励控制器203、数字线阵图像采集接口 205。 嵌入式系统204:用于控制图像采集、处理及信息输出，内部包含嵌入式微处理 器、图像处理用现场可编程门阵列FPGA芯片。与通信接口 201由导线302连接；与光源激 励控制器203由导线303连接；与数字线阵图像采集接口 205由导线304连接。 系统电源202 :为控制机箱中的各电子设备、辅助光源207和208以及工业CCD线 阵摄像机206提供电源。 通信接口 201 :用于图像处理后获得的融合信息的输出。 光源激励控制器203 :在嵌入式系统204的控制下，输出控制信号，调节辅助光源 207 、208的光强。 数字线阵图像采集接口 205 :用于传输工业CCD线阵摄像机206的输出数字图像 信息。 图2是本专利技术所述装置在列车底部的安装位置及连接示意图，在图2中，控制机箱 107、在线钢轨损伤探测装置104和图像辅助处理装置105与列车车厢101连接；图像辅助 处理装置105安装于列车车轮102及转向架103的附近，靠近车厢中心的一侧。其中 列车车厢101 :是所述一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置的安装载体， 可以是客车车厢或货运车厢。 车轮102 :为列车车轮，此处图示是为了示意所述一种在线钢轨探伤的图像处理 辅助检测装置的安装位置。转向架103 :是车轮与车厢的连接部件。 在线钢轨损伤探测装置104 :是用于列车在线运行时完成钢轨损伤探测的装置， 是所述一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置输出钢轨固有几何结构及表面损伤信 息的接收装置。图像辅助处理装置105 :即所述在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置。 钢轨106 :轨道交通所使用的钢制轨道，一般有锰钢制成。在图3中，一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测方法，其实施流程说明如下 1)系统初始化，设置嵌入式系统204工作参数，通过光源激励控制器203激励辅助 光源207和208。 2)由嵌入式系统204通过数字线阵图像采集接口 205设置工业CCD线阵摄像机 206的采集速率和线分辨率，工业CCD线阵摄像机206本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置，其特征在于：所述检测装置包括：工业ＣＣＤ线阵摄像机（２０６）、辅助光源（２０７，２０８）、控制机箱（１０７）；控制机箱中包含嵌入式系统（２０４）、系统电源（２０２）、通信接口（２０１）、光源激励控制器（２０３）、数字线阵图像采集接口（２０５），所述工业ＣＣＤ线阵摄像机（２０６）与线阵图像采集接口（２０５）连接；辅助光源（２０７，２０８）与光源激励控制器（２０３）连接；系统电源（２０２）、通信接口（２０１）、光源激励控制器（２０３）、数字线阵图像采集接口（２０５）分别与嵌入式系统（２０４）连接。
【技术特征摘要】
一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置，其特征在于所述检测装置包括工业CCD线阵摄像机(206)、辅助光源(207，208)、控制机箱(107)；控制机箱中包含嵌入式系统(204)、系统电源(202)、通信接口(201)、光源激励控制器(203)、数字线阵图像采集接口(205)，所述工业CCD线阵摄像机(206)与线阵图像采集接口(205)连接；辅助光源(207，208)与光源激励控制器(203)连接；系统电源(202)、通信接口(201)、光源激励控制器(203)、数字线阵图像采集接口(205)分别与嵌入式系统(204)连接。2. 根据权利要求1所述的在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置，其特征在于所述控制机箱(107)安装于列车底部，控制机箱(107)靠近钢轨的一侧安装工业CCD线阵摄像机(206)和辅助光源(207,208)。3. 根据权利要求1所述的在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置，其特征在于所述嵌入式系统(204)由嵌入式微处理器和现场可编程逻辑阵列FPGA构成。4. 一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测方法，其特征在于所述检测方法包括如下步骤1) 系统初始化，设置嵌入式系统(204)工作参数，通过光源激励控制器(203)激励辅助光源(207,208);2) 由嵌入式系统(204)通过数字线阵图像采集接口 (205)设置工业CCD线阵摄像机...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽，王嵬，张广伟，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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