【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铁路轨道检测，具体涉及一种铁路轨道检测方法、系统及铁路轨道检测车。
技术介绍
1、在我国的交通运输行业中铁路运输占据非常重要的地位，由于运输的速度快、运输能力大、受环境因素影响较小等优点，除了运输货物以外，铁路也是人们外出优先选择的交通工具之一。
2、在自然环境和机车车辆长年累月的作用下，铁路线路会发生轨道几何尺寸变化、轨道表面擦伤和内部伤损、路基道床变形、扣件丢失或偏移等多种病害问题。
3、轨道病害不仅会影响车辆运营，严重时更会危及行车安全。
4、轨道巡检是及时发现病害、保证铁路运输安全性和可靠性的重要手段之一。
5、目前，我国铁路工务部门主要采用人工巡检和车辆巡检等方式进行线路检查。
6、现有技术存在以下的问题：
7、采用人工巡检的方式人力成本投入大，巡检人员的工作量大，时间长，由于存在主观性判断导致某些缺陷和故障被遗漏，并且在环境复杂的地区容易发生安全事故，安全性低；
8、现有技术的铁路轨道检测方式，大多借助铁路轨道检测车实时采集铁路轨道的现场数据，通过专家对现场数据进行分析，得出铁路轨道的缺陷或故障结果，自动化程度低，效率低，并且得出的缺陷或故障结果与现场数据和铁路轨道实际场景的联系性弱，无法根据缺陷或故障结果对铁路轨道维修工作提供指导性意见；
9、现有技术的铁路轨道检测车，结构简单，当铁路轨道检测车运行在信号屏蔽区域或野外时，容易因为传输信号丢失导致数据传输失败，实用性低。
技术实现
1、为了解决现有技术存在的铁路巡检人力成本投入大、安全性低、自动化程度低、效率低、场景联系性弱、数据传输困难以及实用性低的问题，本专利技术目的在于提供一种铁路轨道检测方法、系统及铁路轨道检测车。
2、本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种基于数字孪生和图像识别的铁路轨道检测方法，包括如下步骤：
4、构建铁路轨道的缺陷检测模型和铁路网的铁路轨道数字世界三维模型，并将铁路网的铁路轨道数字世界三维模型的模型元数据进行存储；
5、实时采集铁路轨道的铁路轨道图像数据和对应的铁路轨道位置数据，并将铁路轨道的铁路轨道图像数据输入缺陷检测模型进行缺陷检测，得到对应的缺陷检测结果；
6、若当前的铁路轨道的缺陷检测结果为存在缺陷，则根据当前的铁路轨道的铁路轨道位置数据，调用对应的铁路轨道数字世界三维模型的模型元数据进渲染，得到渲染后的铁路轨道数字世界三维模型，否则，继续进行缺陷检测；
7、根据缺陷检测结果为存在缺陷对应的铁路轨道图像数据，对渲染后的铁路轨道数字世界三维模型进行修正，得到高亮显示缺陷目标的铁路轨道数字世界三维模型。
8、进一步地，构建铁路轨道的缺陷检测模型，包括如下步骤：
9、获取历史的铁路轨道图像数据集；
10、基于yolov6算法，构建铁路轨道的初始的缺陷检测模型；
11、将历史的铁路轨道图像数据集输入初始的缺陷检测模型进行优化训练，得到铁路轨道的最优的缺陷检测模型。
12、进一步地，历史的铁路轨道图像数据包括历史的钢轨表面图像数据、扣件图像数据、接触网悬挂装置零部件图像数据、轨腰塞钉图像数据、应答器图像数据以及漏缆卡具图像数据。
13、进一步地，构建铁路网的铁路轨道数字世界三维模型，并将铁路网的铁路轨道数字世界三维模型的模型元数据进行存储，包括如下步骤：
14、获取铁路网的铁路轨道路线图纸、铁路网中各铁路轨道的视频数据、台账信息、台账模型以及 地理信息系统gis信息；
15、根据铁路网的铁路轨道路线图纸，以及各铁路轨道的台账信息和台账模型，构建铁路网的初始的铁路轨道数字世界三维模型；
16、根据各铁路轨道的视频数据，对初始的铁路轨道数字世界三维模型的模型外观进行修正，得到铁路网的修正后的铁路轨道数字世界三维模型；
17、根据各铁路轨道的gis信息，对修正后的铁路轨道数字世界三维模型的轨道路线进行修正，得到铁路网的最终的铁路轨道数字世界三维模型；
18、根据各铁路轨道的gis信息中的铁路轨道位置数据，将最终的铁路轨道数字世界三维模型不同区域的模型元数据进行单独存储，并将铁路轨道位置数据作为每一区域的铁路轨道数字世界三维模型的模型元数据的指示标签。
19、进一步地，实时采集铁路轨道的铁路轨道图像数据和对应的铁路轨道位置数据，并将铁路轨道的铁路轨道图像数据输入缺陷检测模型进行缺陷检测，得到对应的缺陷检测结果，包括如下步骤：
20、将实时采集的铁路轨道的铁路轨道视频数据输入缺陷检测模型进行帧截取，得到连续帧的铁路轨道图像数据；
21、对连续帧的铁路轨道图像数据进行预处理，得到连续帧的预处理后的铁路轨道图像数据；
22、对每一帧的预处理后的铁路轨道图像数据进行网格划分和先验框设置，得到连续帧的带有先验框的铁路轨道图像数据；
23、获取连续帧的带有先验框的铁路轨道图像数据中所有的先验框与对应的预设的预测框的偏移量，并根据偏移量获取所有的网格对应的初始的预测框，得到连续帧的带有初始的预测框的铁路轨道图像数据；
24、根据预设的交并比值和预设的置信度，对连续帧的带有初始的预测框的铁路轨道图像数据中所有的初始的预测框进行非极大值抑制筛选，得到连续帧的带有最终的预测框的铁路轨道图像数据；
25、根据最终的预测框的位置，对每一帧的带有最终的预测框内的铁路轨道图像数据进行目标检测，得到每一帧的带有最终的预测框的铁路轨道图像数据的若干检测目标；
26、使用目标追踪算法对连续帧的带有最终的预测框的铁路轨道图像数据的若干检测目标进行目标追踪和缺陷检测，得到同一检测目标对应的缺陷检测结果。
27、进一步地，根据缺陷检测结果为存在缺陷对应的铁路轨道图像数据，对渲染后的铁路轨道数字世界三维模型进行修正，得到高亮显示缺陷目标的铁路轨道数字世界三维模型，包括如下步骤：
28、根据缺陷检测结果为存在缺陷对应的检测目标，匹配渲染后的铁路轨道数字世界三维模型中对应的模型部件；
29、根据该检测目标对应的铁路轨道图像数据，对渲染后的铁路轨道数字世界三维模型中对应的缺陷目标进行修正，得到缺陷目标修正后的铁路轨道数字世界三维模型；
30、对该缺陷目标进行高亮设置，并将对应的缺陷检测结果添加至缺陷目标修正后的铁路轨道数字世界三维模型，得到高亮显示缺陷目标的铁路轨道数字世界三维模型。
31、一种基于数字孪生和图像识别的铁路轨道检测系统，用于实现铁路轨道检测方法，系统包括铁路轨道检测中心、云数据中心、若干网络基站以及若干铁路轨道检测车，铁路轨道检测中心分别与云数据中心和若干网络基站连接，每一网络基站一一对应的设置在铁路网的数据传输关键点，且每一网络基站分别与对应区域的若干铁路轨道检测车连接，每一铁路轨道检测车一一对应的设本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生和图像识别的铁路轨道检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的铁路轨道检测方法，其特征在于：构建铁路轨道的缺陷检测模型，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的铁路轨道检测方法，其特征在于：所述的历史的铁路轨道图像数据包括历史的钢轨表面图像数据、扣件图像数据、接触网悬挂装置零部件图像数据、轨腰塞钉图像数据、应答器图像数据以及漏缆卡具图像数据。
4.根据权利要求1所述的铁路轨道检测方法，其特征在于：构建铁路网的铁路轨道数字世界三维模型，并将铁路网的铁路轨道数字世界三维模型的模型元数据进行存储，包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的铁路轨道检测方法，其特征在于：实时采集铁路轨道的铁路轨道图像数据和对应的铁路轨道位置数据，并将铁路轨道的铁路轨道图像数据输入缺陷检测模型进行缺陷检测，得到对应的缺陷检测结果，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的铁路轨道检测方法，其特征在于：根据缺陷检测结果为存在缺陷对应的铁路轨道图像数据，对渲染后的铁路轨道数字世界三维模型进行修正，得到高亮显示缺陷目标
7.一种基于数字孪生和图像识别的铁路轨道检测系统，用于实现如权利要求1-6任一所述的铁路轨道检测方法，其特征在于：所述的系统包括铁路轨道检测中心、云数据中心、若干网络基站以及若干铁路轨道检测车，所述的铁路轨道检测中心分别与云数据中心和若干网络基站连接，每一所述的网络基站一一对应的设置在铁路网的数据传输关键点，且每一网络基站分别与对应区域的若干铁路轨道检测车连接，每一所述的铁路轨道检测车一一对应的设置于铁路网的铁路轨道；
8.根据权利要求7所述的铁路轨道检测系统，其特征在于：所述的铁路轨道检测中心包括缺陷检测模型构建单元、铁路轨道数字世界三维模型构建单元、本地存储单元、缺陷检测应用单元、无线通信单元以及三维模型可视化单元，所述的本地存储单元分别与缺陷检测模型构建单元、铁路轨道数字世界三维模型构建单元、缺陷检测应用单元、无线通信单元以及三维模型可视化单元连接，所述的无线通信单元分别与云数据中心和所有网络基站连接；
9.一种铁路轨道检测车，应用于如权利要求7、8任一所述的铁路轨道检测系统，其特征在于：所述的铁路轨道检测车包括车体、至少两个的第一视频采集装置、至少一个的第二视频采集装置、控制模块、视频处理模块、RDSS通信模块、LoRa通信模块、轨道几何测量模块、车体振动加速度测量模块以及GPS里程自动修正模块；
10.根据权利要求9所述的铁路轨道检测车，其特征在于：所述的铁路轨道检测车还包括传感器组和A/D转换模块，所述的A/D转换模块分别与控制模块和传感器组连接，所述的传感器组设置于车体内部；
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生和图像识别的铁路轨道检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的铁路轨道检测方法，其特征在于：构建铁路轨道的缺陷检测模型，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的铁路轨道检测方法，其特征在于：所述的历史的铁路轨道图像数据包括历史的钢轨表面图像数据、扣件图像数据、接触网悬挂装置零部件图像数据、轨腰塞钉图像数据、应答器图像数据以及漏缆卡具图像数据。
4.根据权利要求1所述的铁路轨道检测方法，其特征在于：构建铁路网的铁路轨道数字世界三维模型，并将铁路网的铁路轨道数字世界三维模型的模型元数据进行存储，包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的铁路轨道检测方法，其特征在于：实时采集铁路轨道的铁路轨道图像数据和对应的铁路轨道位置数据，并将铁路轨道的铁路轨道图像数据输入缺陷检测模型进行缺陷检测，得到对应的缺陷检测结果，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的铁路轨道检测方法，其特征在于：根据缺陷检测结果为存在缺陷对应的铁路轨道图像数据，对渲染后的铁路轨道数字世界三维模型进行修正，得到高亮显示缺陷目标的铁路轨道数字世界三维模型，包括如下步骤：
7.一种基于数字孪生和图像识别的铁路轨道检测系统，用于实现如权利要求1-6任一所述的铁路轨道检测方法，其特征在于：所述的系统包括铁路轨道检测中心、云...
【专利技术属性】
技术研发人员：王凯峰，胡玉龙，吴江彪，王永前，徐晓松，郭金，崔进伟，
申请(专利权)人：石家庄和昌环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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