钢轨光带分布检测装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。

Device and method for detecting rail light band distribution

The invention provides a rail light band distribution detection device and method, which relates to the field of rail transportation. The light rail distribution detection device and method by distribution according to the first rail image, second rail image and the first image, second images of the respective rail rail light rail profile and regional spatial light rail in space curve; then the standard rail profile model of spatial contour curve in space and light rail rail profile distribution mapped to the pre stored data, and extract the light distribution map, light distribution data accuracy obtained by the above method is high, so the light distribution data for raising the reliability and reference of supporting railway maintenance, fault diagnosis is very strong.

【技术实现步骤摘要】
钢轨光带分布检测装置与方法
本专利技术涉及轨道交通领域，具体而言，涉及一种钢轨光带分布检测装置与方法。
技术介绍
钢轨是铁路钢轨的主要组成部件。它的功用在于引导机车车辆的车轮前进，承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上。钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面。在电气化铁道或自动闭塞区段，钢轨还可兼做钢轨电路之用。钢轨光带是由于车轮-钢轨长期动态接触、挤压、摩擦等作用形成的一条沿钢轨纵向分布的带状区域，由于表面接触作用导致钢轨表面呈金属光泽，与未接触区域形成视觉反差而成“亮色”，因而称之为光带。光带实际上是轮轨反复接触作用形成的，其状态可以直接反映出车轮通过该区段钢轨时的平稳性，一百年来一直是铁道养护维修、故障诊断的重要依据。现有技术主要是依据钢尺直接测量光带的宽度、位置等特征，使用相机拍摄记录，并通过人工识别光带状态，效率较低，误差较大，结果粗糙，因而用做铁道养护维修、故障诊断的可靠性与参考性差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种钢轨光带分布检测装置与方法，以改善上述的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种钢轨光带分布检测装置，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。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种钢轨光带分布检测方法，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。与现有技术相比，本专利技术提供的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。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的服务器与图像采集装置的交互示意图；图2为本专利技术实施例提供的服务器的结构框图；图3为本专利技术实施例提供的钢轨光带分布检测装置功能模块示意图；图4为本专利技术实施例提供的钢轨轮廓曲线获得单元的功能单元示意图；图5为本专利技术实施例提供的钢轨光带分布检测装置与方法的应用环境示意图；图6为本专利技术实施例提供的钢轨的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的对应特征点与空间坐标的位置关系示意图；图8为本专利技术实施例提供的钢轨光带分布检测方法的流程图。图标：100-图像采集装置；200-服务器；300-钢轨光带分布检测装置；101-处理器；102-存储器；103-存储控制器；104-外设接口；105-钢轨；106-空间钢轨轮廓曲线；107-光带；108-特征点；109-空间坐标点；110-外壳；301-信息接收单元；302-光带区域识别单元；303-钢轨轮廓曲线获得单元；305-钢轨光带分布获得单元；401-特征点提取子单元；402-对应特征点查找子单元；403-钢轨轮廓曲线集成子单元。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术较佳实施例所提供的可应用于钢轨光带分布检测装置与方法，如图1所示的应用环境中。如图1所示，两个图像采集装置100及服务器200位于网络中，通过该网络，两个图像采集装置100及服务器200进行数据交互。于本专利技术实施例中，该服务器200可以是，但不限于，网络服务器、数据库服务器，云端服务器等等。本实施例中，图像采集装置100为照相机。图2示出了一种可应用于本专利技术实施例中的服务器200的结构框图。所述服务器包括钢轨光带分布检测装置300、处理器101、存储器102、存储控制器103以及外设接口104。所述存储器102、存储控制器103、外设接口104及处理器101，各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述钢轨光带分布检测装置300包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器102中或固化在所述客户端100的操作系统(operatingsystem，OS)中的软件功能模块。所述处理器101用于执行存储器102中存储的可执行模块，例如，所述钢轨光带分布检测装置300包括的软件功能模块或计算机程序。其中，存储器102可以是，但不限于，随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)，只读存储器102ReadOnlyMemory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(ElectricErasableProgrammableRead-OnlyMemory，EEPROM)等。其中，存储器102用于存储程序，所述处理器101在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本专利技术实施例任一实施例揭示的流过程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器101中，或者由处理器101实现。处理器101可能是一种集成电路芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，王源，钟瑞，陈嵘，马道林，肖杰灵，王健，周成博，汪鑫，李帅，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51