钢轨光带分布检测装置与方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107264570A(43)申请公布日2017.10.20(21)申请号201710609381.7(22)申请日2017.07.25(71)申请人西南交通大学地址610000四川省成都市金牛区二环路北一段111号(72)发明人王平王源钟瑞陈嵘马道林肖杰灵王健周成博汪鑫李帅(74)专利代理机构北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)11371代理人邓超(51)Int.Cl.B61K9/08(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图4页(54)发明名称钢轨光带分布检测装置与方法(57)摘要本发明提供了一种钢轨光带分布检测装置与方法，涉及轨道交通领域。该钢轨光带分布检测装置与方法通过依据第一钢轨图像、第二钢轨图像以及第一钢轨图像、第二钢轨图像各自的光带区域获得空间钢轨轮廓曲线及光带在空间钢轨轮廓曲线的分布；再将空间钢轨轮廓曲线及光带在空间钢轨轮廓曲线的分布映射到预存储的标准钢轨轮廓曲线模型，并提取映射后的光带分布数据，通过上述方式获得的光带分布数据精确度高，因而该光带分布数据用做铁道养护维修、故障诊断的可靠性与参考性非常强。CN107264570ACN107264570A权利要求书1/3页1.一种钢轨光带分布检测装置，其特征在于，所述钢轨光带分布检测装置包括：信息接收单元，用于接收两个图像采集装置分别发送的从两个不同的角度采集到的第一钢轨图像、第二钢轨图像；光带区域识别单元，用于识别出第一钢轨图像及第二钢轨图像各自的光带区域；钢轨轮廓曲线获得单元，用于依据第一钢轨图像、第二钢轨图像以及第一钢轨图像、第二钢轨图像各自的光带区域获得空间钢轨轮廓曲线及光带在空间钢轨轮廓曲线的分布；钢轨光带分布获得单元，用于将空间钢轨轮廓曲线及光带在空间钢轨轮廓曲线的分布映射到预存储的标准钢轨轮廓曲线模型，并提取映射后的光带分布数据。2.根据权利要求1所述的钢轨光带分布检测装置，其特征在于，所述钢轨轮廓曲线获得单元包括：特征点提取子单元，用于分别提取第一钢轨图像、第二钢轨图像的多个特征点；对应特征点查找子单元，用于找出第一钢轨图像的特征点与第二钢轨图像的特征点满足极几何约束m’TFm＝0的多对特征点；钢轨轮廓曲线集成子单元，用于依据第一钢轨图像、第二钢轨图像的摄像机参数矩阵、每对特征点的坐标计算出每对特征点对应的空间坐标点，并将多个空间坐标点集成空间钢轨轮廓曲线。3.根据权利要求2所述的钢轨光带分布检测装置，其特征在于，钢轨轮廓曲线集成子单元用于依据算式计算出每对特征点对应的空间坐标点，并将多个空间坐标点集成为空间钢轨轮廓曲线，其中，P为第一钢轨图像所在的摄像机参数矩阵、P′第二钢轨图像所在的摄像机参数矩阵，m＝(u，v，1)T；m′＝(u′，v′，1)T，m为第一钢轨图像的一个特征点像素坐标，m′为第二钢轨图像的一个特征点像素坐标，X为空间坐标点的齐次坐标。4.根据权利要求1所述的钢轨光带分布检测装置，其特征在于，所述钢轨光带分布获得单元用于依据算式T1＝X×Rt(θ，x，y)将空间钢轨轮廓曲线及光带在空间钢轨轮廓曲线的分布映射到预存储的标准钢轨轮廓曲线模型，并提取映射后的光带分布数据，其中，X为空间钢轨轮廓曲线上所有点组成的矩阵，Rt(θ，x，y)为等距变换矩阵，且(θ，x，y)满足θ为旋转参数，x，y均为平移参数，为θ，x，y均满足最小误差时的值，S＝{Xi|i＝1，2，...，s}，S为获得的钢轨轮廓曲线有序离散点列，T＝{Yi|i＝1，2，...，t}，T为预存储的钢2CN107264570A权利要求书2/3页轨轮廓曲线有序离散点列。5.根据权利要求1所述的钢轨光带分布检测装置，其特征在于，所述光带区域识别单元用于第一钢轨图像及第二钢轨图像从RGB颜色空间转换至XYZ颜色空间，再将处于XYZ颜色空间的第一钢轨图像及第二钢轨图像转换至Lab颜色空间，分别将第一钢轨图像及第二钢轨图像的明度大于预设定阈值的区域识别为各自的光带区域。6.一种钢轨光带分布检测方法，其特征在于，所述钢轨光带分布检测方法包括：接收两个图像采集装置分别发送的从两个不同的角度采集到的第一钢轨图像、第二钢轨图像；识别出第一钢轨图像及第二钢轨图像各自的光带区域；依据第一钢轨图像、第二钢轨图像以及第一钢轨图像、第二钢轨图像各自的光带区域获得空间钢轨轮廓曲线及光带在空间钢轨轮廓曲线的分布；将空间钢轨轮廓曲线及光带在空间钢轨轮廓曲线的分布映射到预存储的标准钢轨轮廓曲线模型，并提取映射后的光带分布数据。7.根据权利要求6所述的钢轨光带分布检测方法，其特征在于，所述依据第一钢轨图像、第二钢轨图像以及第一钢轨图像、第二钢轨图像各自的光带区域获得空间钢轨轮廓曲线及光带在空间钢轨轮廓曲线的分布的步骤包括：分别提取第