車輪踏面擦傷圖像檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種檢測方法，特別是涉及一種車輪踏面擦傷圖像檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 列車運(yùn)行中車輪踏面常因制動(dòng)或空轉(zhuǎn)打滑等原因產(chǎn)生局部擦傷，擦傷后車輪會(huì)使 列車運(yùn)行過程中引起整個(gè)車輛軌道系統(tǒng)的耦合振動(dòng)，危及行車安全。因此，對(duì)車輪踏面擦傷 進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測與識(shí)別非常重要和必要。
[0003] 我國鐵路輪對(duì)擦傷檢測主要分為靜態(tài)檢測和動(dòng)態(tài)檢測兩個(gè)部分，采用靜態(tài)檢測 時(shí)，操作條件差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)效率低。而且車輛檢修實(shí)行計(jì)劃檢修，運(yùn)行車輛的車輪參 數(shù)變化狀況和突發(fā)故障如擦傷等不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，且人工檢查工作量大，易發(fā)生漏檢。
[0004] 采用動(dòng)態(tài)檢測的方式一定程度上可彌補(bǔ)靜態(tài)檢測的不足，減少檢測的工作量，目 前業(yè)內(nèi)的踏面圖像檢測多采用點(diǎn)光源，在鏡面效果的踏面上存在局部強(qiáng)反光點(diǎn)，造成圖像 明暗不均勻，擦傷不易分析查找出來，可靠性不高，從而使得列車在行駛過程中，存在安全 隱患。另外，采用點(diǎn)光源檢測還存在鏡面反光問題，影響檢測時(shí)的成像效果，從而間接影響 檢測結(jié)果的有效性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，本發(fā)明的在于提供一種提高檢測可靠性的車輪踏面擦傷圖像檢測方法。
[0006] -種車輪踏面擦傷圖像檢測方法，包括如下步驟：（1)，圖像獲取，提供一成像模 組，該成像模組包括一定位傳感器組、兩踏面檢測相機(jī)組、二光源裝置，二所述光源裝置設(shè) 于二鐵軌的外側(cè)，兩踏面檢測相機(jī)組設(shè)于二鐵軌內(nèi)側(cè)，二踏面檢測相機(jī)組之間相互平行對(duì) 齊，并且每一踏面檢測相機(jī)組由若干踏面檢測相機(jī)組成，同組的踏面檢測相機(jī)按鐵軌的延 伸方向排列；所述定位傳感器組由若干并排設(shè)置的定位傳感器組成，所述定位傳感器組設(shè) 于一鐵軌的內(nèi)側(cè)，且該定位傳感器組設(shè)于同側(cè)的鐵軌與踏面檢測相機(jī)組之間，定位傳感器 組的排列方向與鐵軌的延伸方向相同；所述定位傳感器組中的部分定位傳感器設(shè)置在踏 面檢測相機(jī)的前方，定位傳感器組中的定位傳感器數(shù)量與每組踏面檢測相機(jī)的相機(jī)數(shù)量相 同，并且--對(duì)應(yīng)，每個(gè)定位傳感器對(duì)應(yīng)一個(gè)踏面檢測相機(jī)；檢測時(shí)，成像模組開始工作， LED向外伸出，提供光源，定位傳感器組檢測是否有列車經(jīng)過，當(dāng)列車經(jīng)過定位傳感器組的 檢測區(qū)域時(shí)，前后成排設(shè)置的定位傳感器先后檢測到有車輪通過，觸發(fā)兩踏面檢測相機(jī)組 工作，兩踏面檢測相機(jī)組分別對(duì)兩側(cè)的車輪進(jìn)行拍照；系統(tǒng)根據(jù)車輪圓周大小和踏面檢測 相機(jī)可用視場范圍，將車輪圓周分為N份、N+1個(gè)觸發(fā)點(diǎn)；定位傳感器組均勻設(shè)置N+1的定 位傳感器，傳感器與傳感器之間均勻間隔；每一踏面檢測相機(jī)組對(duì)應(yīng)設(shè)置N+1個(gè)踏面檢測 相機(jī)，相機(jī)與相機(jī)之間同樣均勻間隔，每一踏面檢測相機(jī)將整個(gè)車輪的踏面部分完全地拍 攝N+1張照片；
[0007] (2)、確定感興趣區(qū)域，踏面檢測相機(jī)組將拍攝的圖像數(shù)據(jù)反饋到系統(tǒng)控制器，系 統(tǒng)控制器以工業(yè)相機(jī)所獲取的圖像為區(qū)配對(duì)象S，確定感興趣區(qū)域和非感興趣區(qū)域，其中感 興趣的區(qū)域?yàn)檐囕啌p傷的區(qū)域；
[0008] (3)，二值化處理，將圖像S的感興趣區(qū)域和非感興趣區(qū)域進(jìn)行二值化處理，形成 灰度值為〇或255的分布圖效果，得到二值化圖像；
[0009] (4)，實(shí)時(shí)判斷，系統(tǒng)控制器根據(jù)得到的二值化圖像的形態(tài)學(xué)特征、擦傷的大小特 征、邊緣特征，從每張?zhí)っ鎴D像中分析存在的擦傷；如系統(tǒng)認(rèn)定存在隱患，進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)通 知工作人員。
[0010] 進(jìn)一步地，所述光源裝置包括外殼、裝設(shè)于外殼上的驅(qū)動(dòng)裝置及裝設(shè)于驅(qū)動(dòng)裝置 上的LED燈，所述驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)LED燈移動(dòng)，使LED燈收容在外殼內(nèi)或伸出于外殼外，當(dāng)需 要檢測時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)LED燈伸出于外殼，LED燈將車輪的底部照亮，采用LED燈將踏面 打亮，一方面將破損處凸顯出來，方便踏面檢測相機(jī)取像，另一方面，克服了采用點(diǎn)光源存 在的踏面鏡面反光問題，保證踏面圖像明暗均勻。
[0011] 進(jìn)一步地，在步驟（2)中，將匹配的圖像S分成N等分的若干區(qū)域，并用（i，j)表 示，i、j代表不同區(qū)域的坐標(biāo)；同時(shí)，系統(tǒng)控制器采用一模板T與圖像S作形狀匹配，計(jì)算兩 個(gè)圖像的向量誤差：
[0013] 其中，S (M，N)、T (M，N)分別為像素點(diǎn)轉(zhuǎn)換成空間向量后的表示；
[0014] 得到E (i，j)值后，再將E (i，j)值與誤值閥值E。作比較，當(dāng)E (i，j) >E。時(shí)就停止該 點(diǎn)的計(jì)算，繼續(xù)下一點(diǎn)的計(jì)算。其中，E。的取值為：
[0016] 上式中，e。為各點(diǎn)平均的最大誤差，一般取40~50即可，a、b分別為模板T的長 和寬，本實(shí)施例中，e。的取值為50,對(duì)于E (i，j)〈E。的區(qū)域，系統(tǒng)控制器將其定義為感興趣區(qū) 域，對(duì)于E (i，j) >E。的區(qū)域定義為非感興趣區(qū)域。
[0017] 本發(fā)明的有益效果在于：將完整的踏面分成多個(gè)相機(jī)拍照，解決了大曲面不易拍 到均勻照片的問題。而且每個(gè)相機(jī)的有效CCD靶面得到充分的利用，能夠檢測10*10mm或 更小的擦傷。另外采用LED面光源技術(shù)，采用投影技術(shù)，把鏡面效果的踏面全部打亮，將擦 傷凸顯出來，擦并且由于照明均勻，擦傷突出，克服了采用點(diǎn)光源存在的踏面鏡面反光、面 圖像明暗不均勻的問題，極大提高了檢測可靠性。
【附圖說明】
[0018] 圖1為成像模組檢測時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為本發(fā)明車輪踏面擦傷圖像檢測方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 為了使本發(fā)明的技術(shù)方案能更清晰地表示出來，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步 說明。
[0021] 請(qǐng)參閱圖1和圖2,本發(fā)明提供一種車輪踏面擦傷圖像檢測方法，用于檢測列車的 車輪是否存在損傷，保證行車安全，車輪踏面擦傷圖像檢測方法包括如下步驟：
[0022] 步驟（1):圖像獲取，提供一成像模組，該成像模組包括一定位傳感器組40、兩踏 面檢測相機(jī)組20、二光源裝置30,二所述光源裝置30設(shè)于二鐵軌10的外側(cè)，二踏面檢測相 機(jī)組20分別設(shè)于二鐵軌10內(nèi)側(cè)，二踏面檢測相機(jī)組20之間相互平行對(duì)齊，并且每一踏面 檢測相機(jī)組20由若干踏面檢測相機(jī)20組成，同組的踏面檢測相機(jī)按鐵軌10的延伸方向排 列。所述定位傳感器組40由若干并排設(shè)置的定位傳感器組40成，所述定位傳感器組40設(shè) 于一鐵軌10的內(nèi)側(cè)，且該定位傳感器組40設(shè)于同側(cè)的鐵軌10與踏面檢測相機(jī)組20之間， 定位傳感器組40的排列方向與鐵軌10的延伸方向相同。
[0023] 所述定位傳感器組40中的部分定位傳感器設(shè)置在踏面檢測相機(jī)的前方，定位傳 感器組40中的定位傳感器數(shù)量與每組踏面檢測相機(jī)的相機(jī)數(shù)量相同，并且--對(duì)應(yīng)，每個(gè) 定位傳感器對(duì)應(yīng)一個(gè)踏面檢測相機(jī)。
[0024] 所述光源裝置30包括外殼、裝設(shè)于外殼上的驅(qū)動(dòng)裝置及裝設(shè)于驅(qū)動(dòng)裝置上的LED 燈，所述驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)LED燈移動(dòng)，使LED燈收容在外殼內(nèi)或伸出于外殼外，當(dāng)需要檢測時(shí)， 驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)LED燈伸出于外殼，LED燈將車輪的底部照亮，采用LED燈將踏面打亮，一方 面將破損處凸顯出來，方便踏面檢測相機(jī)取像，另一方面，克服了采用點(diǎn)光源存在的踏面鏡 面反光問題，保證踏面圖像明暗均勻。
[0025] 檢測時(shí)，成像模組開始工作，LED向外伸出，提供光源，定位傳感器組40檢測是否 有列車經(jīng)過，當(dāng)列車經(jīng)過定位傳感器組40的檢測區(qū)域時(shí)，前后成排設(shè)置的定位傳感器先后 檢測