專利名稱：軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵路工務(wù)檢測(cè)設(shè)備，尤其涉及一種軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
—直以來(lái)，國(guó)內(nèi)外都很關(guān)注代替人工巡道的自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的研制和開(kāi)發(fā)。近些年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、模式識(shí)別和圖象處理技術(shù)的發(fā)展，研制"軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)"來(lái)代替巡道工的視覺(jué)檢查工作成為可能。 日本于90年代中期開(kāi)發(fā)了一些檢測(cè)設(shè)備，采用圖象處理等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別軌道的裂紋、腐蝕及扣件狀態(tài)等。美國(guó)ENSCO公司在90年代末研究開(kāi)發(fā)了軌道視覺(jué)檢查系統(tǒng)(TVIS)來(lái)代替巡道工自動(dòng)檢查軌道狀態(tài)。德國(guó)SBG公司研制的GeoRail系統(tǒng)采用數(shù)字掃描相機(jī)和先進(jìn)的圖象處理技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)軌道表面和軌枕的缺陷，以及扣件的丟失、道床斷面的異常等；德國(guó)的BENNTEC公司開(kāi)發(fā)了 RailCheck系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)類似功能。法國(guó)研制開(kāi)發(fā)了巡查線路設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)檢查系統(tǒng)，并在TGV高速線路和普通線路上投入了實(shí)際運(yùn)行。 綜上所述，國(guó)外在線路圖像檢測(cè)方面的技術(shù)發(fā)展比較成熟。但是設(shè)備復(fù)雜，成本高。目前，隨著既有線提速以及客運(yùn)專線的陸續(xù)開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，對(duì)軌道表面的動(dòng)態(tài)檢測(cè)勢(shì)在必行，人工視覺(jué)檢測(cè)軌道表面狀態(tài)已經(jīng)不可能實(shí)現(xiàn)，迫切需要一種使用簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，能有效對(duì)提速線路、客運(yùn)專線和既有線路的軌道表面狀態(tài)檢測(cè)的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)提速線路、客運(yùn)專線和既有線路的軌道表面狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)的目的。 本發(fā)明實(shí)施例提供一種軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括視覺(jué)子系統(tǒng)和圖像處
理子系統(tǒng)，其中， 視覺(jué)子系統(tǒng)包括 光學(xué)模塊，用以采集軌道表面圖像； 溫控模塊，用以監(jiān)測(cè)并控制工作的環(huán)境溫度； 測(cè)距模塊，用以輸出距離脈沖，提供距離信息； 圖像處理子系統(tǒng)包括左軌圖像采集處理模塊、右軌圖像采集處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊； 其中左軌圖像采集處理模塊、右軌圖像采集處理模塊分別各自包括圖像采集模
塊，用以接收光學(xué)模塊采集的軌道表面圖像；圖像識(shí)別模塊，用以讀取圖像采集模塊保存的
圖像信息，并識(shí)別是否具有擦傷；圖像瀏覽模i央，用以瀏覽軌道圖像和圖像信息； 數(shù)據(jù)處理模塊，用以對(duì)識(shí)別后的擦傷圖像進(jìn)行顯示，并進(jìn)行人工確認(rèn)后，將真實(shí)的
擦傷記錄輸出。 通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例，解決了對(duì)提速線路、客運(yùn)專線和既有線路的軌道表面狀態(tài)檢
3測(cè)的問(wèn)題，具有使用簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中 圖1為本發(fā)明軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)整體的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)中視覺(jué)子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)中圖像處理子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例一 請(qǐng)參閱圖1-圖3，其中，圖1本發(fā)明軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)整體的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)中視覺(jué)子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)中圖像處理子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖所示，軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)主要包括視覺(jué)子系統(tǒng)和圖像處理子系統(tǒng)兩部分。圖像視覺(jué)子系統(tǒng)主要包括光學(xué)模塊、溫控模塊和測(cè)距模塊三部分。圖像處理系統(tǒng)主要包括圖像采集、圖像識(shí)別和數(shù)據(jù)處理三部分。
視覺(jué)子系統(tǒng) 圖像視覺(jué)子系統(tǒng)主要包括光學(xué)模塊、溫控模塊和測(cè)距模塊三部分。其組成如圖2所示。 光學(xué)模塊 光學(xué)模塊由線陣CCD相機(jī)、功率可調(diào)光源和光強(qiáng)反饋調(diào)節(jié)控制單元組成。線陣CCD相機(jī)采集軌道圖像，功率可調(diào)光源為線陣CCD相機(jī)提供必需的照明。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，光強(qiáng)調(diào)節(jié)控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線陣CCD相機(jī)接收信號(hào)的強(qiáng)度，并依據(jù)線陣CCD相機(jī)信號(hào)的強(qiáng)度調(diào)節(jié)光源的光強(qiáng)，從而保證線陣CCD相機(jī)輸出信號(hào)的穩(wěn)定性，使得到的圖像灰度穩(wěn)定，便于
進(jìn)行圖像處理。
溫控模塊 視覺(jué)子系統(tǒng)前端各功能部件工作時(shí)對(duì)環(huán)境溫度都有一定的要求，為了滿足系統(tǒng)工作需要，通過(guò)溫控模塊來(lái)保證系統(tǒng)在不同現(xiàn)場(chǎng)條件下工作正常。溫控模塊分為溫度監(jiān)測(cè)和溫度控制兩個(gè)部分。溫度監(jiān)測(cè)部分的功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主要部件的工作溫度，并將信息顯示到操作界面。溫度控制部分是要維持各部件工作溫度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。
測(cè)距模塊 測(cè)距模塊通過(guò)安裝在車輛輪對(duì)軸端的光電編碼器，輸出距離脈沖，讓視覺(jué)子系統(tǒng)
中的線陣相機(jī)能夠按等距離采集圖像，并為檢測(cè)系統(tǒng)提供精確的距離信息。 圖像處理子系統(tǒng)主要包括左軌圖像采集處理模塊、右軌圖像采集處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。左軌和右軌圖像采集處理模塊功能完全相同，分別包括軌道圖像采集模塊、軌道表面擦傷識(shí)別模塊和圖像瀏覽模塊。數(shù)據(jù)處理模塊主要包括識(shí)別后的軌道表面擦傷入庫(kù)、擦傷人工確認(rèn)和擦傷報(bào)表打印模塊。
圖像采集模塊 圖像采集模塊由采集硬件和采集軟件構(gòu)成。采集硬件采用高速圖像采集卡，具有良好的移植性和通用性。采集軟件采用VC進(jìn)行開(kāi)發(fā)，能夠?qū)⒉杉降能壍缊D像實(shí)時(shí)存入計(jì)算機(jī)。在列車運(yùn)行過(guò)程中，兩個(gè)軌道圖像采集計(jì)算機(jī)通過(guò)安裝在車底的圖像視覺(jué)子系統(tǒng)獲取圖像，通過(guò)圖像采集模塊實(shí)時(shí)將左右軌到的圖像和軌道圖像相關(guān)信息一同存儲(chǔ)在自定義格式大文件中。存儲(chǔ)設(shè)備選用磁盤陣列，圖像的數(shù)據(jù)量為50Mbyte/s。
圖像識(shí)別模塊 圖像識(shí)別模塊讀取大文件中已經(jīng)獲取的圖像信息，并識(shí)別是否具有擦傷，當(dāng)圖像識(shí)別系統(tǒng)判斷某一圖像中的軌道有擦傷時(shí)，會(huì)將此圖片連同圖像信息一同記錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中。其中圖像識(shí)別算法是該模塊的核心，其處理步驟如下
從原圖像中提取包含有用信息的子圖像 實(shí)測(cè)的圖像除了包含軌道的信息外，還包含道床等對(duì)擦傷識(shí)別來(lái)說(shuō)多余的信息，
而這一部分信息占用了大量的圖像存儲(chǔ)量，同時(shí)也增加了計(jì)算的復(fù)雜性。先利用經(jīng)驗(yàn)知識(shí)
去除圖像中沒(méi)用的信息，對(duì)圖像進(jìn)行軟壓縮。 對(duì)子圖像進(jìn)行預(yù)處理，增強(qiáng)圖像質(zhì)量 通過(guò)濾波和降噪的方法，增強(qiáng)圖像的清晰度。 從圖像中判斷軌道是否存在擦傷，若有，則提取包含擦傷的子矩形塊 利用快速圖像處理算法，如基于直方圖的圖像分割方法，快速確定軌道是否存在
擦傷，并確定擦傷所在的位置。然后利用圖像分裂和生長(zhǎng)算法找出擦傷塊。 提取擦傷塊的輪廓 利用邊緣算法提取擦傷塊的輪廓。 圖像瀏覽模塊 圖像瀏覽模塊的主要功能是 根據(jù)公里標(biāo)信息，檢索到某幅軌道圖像和圖像信息，并顯示圖像；
連續(xù)顯示圖像，實(shí)現(xiàn)圖像放大、移動(dòng)、灰度變換、圖像回放等功能。
數(shù)據(jù)處理模塊 圖像處理模塊完成所有圖像識(shí)別后，數(shù)據(jù)處理模塊讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的識(shí)別擦傷記錄，顯示出擦傷圖像，操作人員通過(guò)瀏覽擦傷處及其前后的軌道圖片，確認(rèn)是否是真正擦傷，將人工判別后確認(rèn)的擦傷記錄標(biāo)記出來(lái)。最后，可以將擦傷圖片及其相關(guān)信息按報(bào)表的形式打印和匯總。 本發(fā)明技術(shù)方案具體實(shí)施方式
如下 1、將該檢測(cè)系統(tǒng)安裝在軌道探傷車上。視覺(jué)子系統(tǒng)安裝在探傷車轉(zhuǎn)向架上，主要包括線陣相機(jī)、光源和溫控模塊。 2、將包括左軌的圖像采集模塊的計(jì)算機(jī)、右軌的圖像采集模塊的計(jì)算機(jī)和圖像處理模塊的計(jì)算機(jī)安裝在探傷車車廂內(nèi)。將車下的安裝的左右軌視覺(jué)子系統(tǒng)分別和左右軌的圖像采集處理計(jì)算機(jī)相連。
3、探傷車上裝有測(cè)距光電編碼器(測(cè)距模塊)，當(dāng)探傷車運(yùn)行時(shí)，編碼器觸發(fā)視覺(jué)子系統(tǒng)和圖像處理子系統(tǒng)采集軌道圖像，同時(shí)進(jìn)行擦傷識(shí)別。 本發(fā)明實(shí)施例提供一種新的軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)，解決了對(duì)提速線路、客運(yùn)專
線和既有線路的軌道表面狀態(tài)檢測(cè)的問(wèn)題，具有使用簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。 以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳
細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保
護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本
發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括視覺(jué)子系統(tǒng)和圖像處理子系統(tǒng)，其中，視覺(jué)子系統(tǒng)包括光學(xué)模塊，用以采集軌道表面圖像；溫控模塊，用以監(jiān)測(cè)并控制系統(tǒng)工作的環(huán)境溫度；測(cè)距模塊，用以輸出距離脈沖，提供給檢測(cè)系統(tǒng)距離信息；圖像處理子系統(tǒng)包括左軌圖像采集處理模塊、右軌圖像采集處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；其中左軌圖像采集處理模塊、右軌圖像采集處理模塊分別各自包括圖像采集模塊，用以接收光學(xué)模塊采集的軌道表面圖像；圖像識(shí)別模塊，用以讀取圖像采集模塊保存的圖像信息，并識(shí)別是否具有擦傷；圖像瀏覽模塊，用以瀏覽軌道圖像和圖像信息；數(shù)據(jù)處理模塊，用以對(duì)識(shí)別后的擦傷圖像進(jìn)行顯示，并進(jìn)行人工確認(rèn)后，將真實(shí)的擦傷記錄輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)模塊由線陣CCD相機(jī)、功率可調(diào)光源和光強(qiáng)反饋調(diào)節(jié)控制單元組成，所述線陣CCD相機(jī)用以采集軌道圖像；所述功率可調(diào)光源為所述線陣CCD相機(jī)提供必需的照明；所述光強(qiáng)調(diào)節(jié)控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述線陣CCD相機(jī)接收信號(hào)的強(qiáng)度，并依據(jù)所述線陣CCD相機(jī)信號(hào)的強(qiáng)度調(diào)節(jié)所述功率可調(diào)光源的光強(qiáng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述溫控模塊包括溫度監(jiān)測(cè)單元和溫度控制單元，所述溫度監(jiān)測(cè)單元用以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)部件的工作溫度，所述溫度控制單元用以維持部件工作溫度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)距模塊包括是一光電編碼器，安裝在車輛輪對(duì)軸端，用其輸出距離脈沖，為系統(tǒng)提供距離信息，使所述的線陣CCD相機(jī)能夠按等距離采集圖像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集模塊是高速圖像采集卡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像識(shí)別模塊的處理步驟是對(duì)軌道圖像提取有用的信息，并進(jìn)行軟壓縮；對(duì)軌道圖像進(jìn)行預(yù)處理，增強(qiáng)圖像質(zhì)量；判斷軌道圖像中是否存在擦傷，若有，則提取包含擦傷的矩形圖像；提取擦傷的輪廓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像瀏覽模塊根據(jù)距離信息，檢索到對(duì)應(yīng)的軌道圖像和圖像信息，并顯示。
全文摘要
本發(fā)明提供一種軌道表面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括視覺(jué)子系統(tǒng)和圖像處理子系統(tǒng)，其中，視覺(jué)子系統(tǒng)包括光學(xué)模塊，用以采集軌道表面圖像；溫控模塊，用以監(jiān)測(cè)并控制工作的環(huán)境溫度；測(cè)距模塊，用以輸出距離脈沖，提供距離信息；圖像處理子系統(tǒng)包括左軌圖像采集處理模塊、右軌圖像采集處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；其中左軌圖像采集處理模塊、右軌圖像采集處理模塊分別各自包括圖像采集模塊；圖像識(shí)別模塊；圖像瀏覽模塊；數(shù)據(jù)處理模塊，用以對(duì)識(shí)別后的擦傷圖像進(jìn)行顯示，并進(jìn)行人工確認(rèn)后，將真實(shí)的擦傷記錄輸出。本發(fā)明解決了對(duì)提速線路、客運(yùn)專線和既有線路的軌道表面狀態(tài)檢測(cè)的問(wèn)題，具有使用簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/88GK101769877SQ200810241160
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者任盛偉, 劉金朝, 王登陽(yáng), 許貴陽(yáng), 韓強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)研究所