火车车轮踏面图像畸形校正方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CN107180416B(45)授权公告日2018.06.05(21)申请号201710349621.4(51)Int.Cl.(22)申请日2017.05.17G06T5/00(2006.01)G06T7/136(2017.01)(65)同一申请的已公布的文献号G06T5/30(2006.01)申请公布号CN107180416A(56)对比文件(43)申请公布日2017.09.19US2010/0318304A1,2010.12.16,全文.(73)专利权人石家庄铁道大学CN104554344A,2015.04.29,全文.地址050043河北省石家庄市北二环东路张海涛等.阈值标记的分水岭彩色图像分17号割.《中国图象图形学报》.2015,第20卷(第12(72)发明人马增强刘政司春棣王永胜期),第1602-1611页.宋颖宋子彬秦松岩刘俊君孙冉.在线式轮对踏面擦伤成像检测系统.论文全文数据库信息科技陈明义校美玲《中国优秀硕士学位辑》.2015,(第1期),(74)专利代理机构石家庄国为知识产权事务所审查员庞丽金13120代理人王占华权利要求书2页说明书11页附图14页(54)发明名称火车车轮踏面图像畸形校正方法及系统(57)摘要本发明公开了一种火车车轮踏面图像畸形校正方法及系统，涉及图像处理方法技术领域。所述方法首先采用改进的彩色图像标记分水岭初次分割侧视视角踏面曲面图像，然后根据踏面曲面图像横向和纵向畸变的不同特点顺次进行平面横纵坐标几何校正并在此过程中完成踏面区域的二次分割与视角转换，最后得到踏面正视视角校正图像。所述方法可以准确分割并校正侧视视角踏面图像，为实现踏面故障区域的精确测量打下基础。CN107180416BCN107180416B权利要求书1/2页1.一种火车车轮踏面图像畸形校正方法，其特征在于包括如下步骤：采集运动状态下铁路运输车辆的车轮踏面图像；采用MSRCR算法对彩色的踏面图像进行处理用于恢复踏面图像的真彩色信息；采用改进的彩色图像标记分水岭算法得到踏面图像各连通域脊线图，根据采集的踏面图像的特点，寻找踏面图像中像素点最多的连通域对踏面图像进行初次分割，提取出踏面曲面；根据踏面曲面图像横向畸变和纵向畸变的不同特点顺次进行平面横、纵坐标几何校正并在此过程中完成踏面区域的二次分割与视角转换；输出踏面正视视角校正图像；所述的采用改进的彩色图像标记分水岭算法得到踏面图像各连通域脊线图的方法如下：获得踏面的彩色图像梯度图，进行形态学开闭重构；对踏面的彩色图像梯度图RGB彩色分量的极大值进行取或运算，保留各个彩色分量极大值信息得到区域极大值后进行先开运算后腐蚀的处理，完成前景标记；对踏面的彩色图像梯度图RGB彩色分量进行均值运算、OSTU阈值分割以及分水岭变换，得到背景标识后使用方形模板进行膨胀处理完成背景标记；通过极小值标定方法得到修改后的彩色图像梯度值；对修改后的彩色图像梯度值进行分水岭变换后得到踏面图像各连通域脊线图；根据采集的踏面图像的特点，寻找踏面图像中像素点最多的连通域对踏面图像进行初次分割，提取出踏面曲面。2.如权利要求1所述的火车车轮踏面图像畸形校正方法，其特征在于，所述的采集运动状态下铁路运输车辆的车轮踏面图像的方法如下：在轨道外部位置固定若干个相机组成相机阵列，并在轨道的内侧等间隔设置相同数量接近传感器，每部相机对应一个接近传感器，车轮每经过一个接近传感器就触发对应的相机对车轮进行一次拍照，相机阵列采集的同一车轮不同位置图像包含完整轮对图像信息。3.如权利要求1所述的火车车轮踏面图像畸形校正方法，其特征在于，横坐标几何校正方法如下：首先根据踏面曲面的灰度特点利用每行非零像素中前半部分的最大值来计算各行中轮辋侧面与踏面的交界点位置，利用求平均的方法计算轮缘与踏面交界点位置；使用踏面图像R分量对应的两个交界点，从踏面区域图像中截取出每行像素的踏面部分，以去除畸变严重的轮缘轮辋区域；通过R分量分割的踏面区域对G分量矩阵和B分量矩阵进行分割处理；将各颜色分量的各行的踏面区域使用最近邻重采样方法采样成指定宽度；利用各颜色分量重采样得到的各行的向量重构出踏面图像。4.如权利要求1所述的火车车轮踏面图像畸形校正方法，其特征在于，所述的纵坐标几何校正方法如下：利用计算出的数学模型对横坐标校正后的踏面图像在纵轴方向进行非线性映射重构；对重构后的踏面图像纵坐标进行双线性插值得到宽高比例与实际比例相同的踏面图像。2CN107180416B权利要求书2/2页5.一种火车车轮踏面图像畸形校正系统，其特征在于包括：图像采集模块，用于采集运动状态下铁路运输车辆的车轮踏面图像；图像预处理模块：采用MSRCR算法对彩色的踏面图像进行处理，用于恢复踏面图像的真彩