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专利号: 2020113684921
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种城市地铁轨道扣件缺陷智能检测方法,其特征在于,包括:S1、基于行进中的列车实时采集若干张铁轨扣件部位的图像;

S2、对图像进行灰度处理,并采用局部自适应二值化计算灰度图像中像素点的阈值,若灰度图像中像素点灰度值大于阈值,则二值化结果为1,代表目标扣件;若像素点灰度值小于阈值,则二值化结果为0,代表扣件背景;

S3、将处理后的若干图像随机划分为训练集和验证集;

S4、构建TensorFlow Slim微调模型,并采用训练集训练模型,验证集验证模型的准确率,导出训练完成的TensorFlow Slim微调模型;

S5、基于TensorFlow Slim微调模型,输入采集的铁轨扣件图像,识别并标注图像中的扣件;

S6、对标注后的扣件图像进行自动分割,划分出图像中的目标扣件区域,并根据目标扣件区域提取图像中扣件的空间特征;

S7、基于训练完成的自回归纹理模型提取图像中扣件的纹理特征;

S8、采用形状不变矩法,根据目标扣件所占区域的矩作为形状描述参数,提取扣件在图像中的轮廓特征;

S9、将若干组扣件的空间特征、纹理特征和轮廓特征分别进行单独训练并作为SVM模型的三个不同输入,构建SVM模型,并基于SVM模型进行扣件缺陷诊断,输出诊断结果,包括:根据扣件的空间特征,判断并输出当前扣件是否存在缺失缺陷;

根据扣件的纹理特征,判断并输出当前扣件是否存在松动缺陷;

根据扣件的轮廓特征,判断并输出当前扣件是否存在脱落缺陷;

S10、根据输出诊断结构,在原始图像中标注缺陷扣件的位置;

S11、计算相邻两个扣件之间的平均间距,并结合列车拍摄图像时的定位点信息,定位缺陷扣件的位置信息。

2.根据权利要求1所述的城市地铁轨道扣件缺陷智能检测方法,其特征在于:所述S1中采用工业相机拍摄若干张铁轨扣件部位的图像,并将图像上传至列车车载服务器中。

3.根据权利要求1所述的城市地铁轨道扣件缺陷智能检测方法,其特征在于:所述S2中对图像进行灰度处理,并采用局部自适应二值化计算灰度图像中像素点的阈值,若灰度图像中像素点灰度值大于阈值,则二值化结果为1,代表目标扣件;若像素点灰度值小于阈值,则二值化结果为0,代表扣件背景,包括:设图像在像素点(x,y)处的灰度值为f(x,y);

计算图像中各像素点(x,y)的阈值w(x,y):w(x,y)=0.5*(max f(x+m,y+n)+min f(x+m,y+n));

若f(x,y)>w(x,y),则二值化结果为1,代表目标扣件的目标点;否则二值化结果为0,代表背景区域的目标点。

4.根据权利要求1所述的城市地铁轨道扣件缺陷智能检测方法,其特征在于:所述S3中将处理后的若干图像按照3:1的比列划分为训练集和验证集。

5.根据权利要求1所述的城市地铁轨道扣件缺陷智能检测方法,其特征在于,所述S9中构建SVM模型的最优分类包括:所述SVM模型的目标函数与约束条件为:

其中,ω为权重向量;xi为输入数据;yi为对应xi的所属分类;b为偏置向量;

引入松弛变量ξi代表训练样本的错分程度,则:其中,C为惩罚因子,控制出现样本错误分类的惩罚度;

采用拉格朗日函数对目标函数进行求解:

其中,αi为拉格朗日乘子;

求解得到最优分类函数为:

其中,sgn()为符号函数;

SVM通过构造核函数将低维数据映射到高维,再在高维空间中实现线性分类,引入核函数后的最优分类为:其中,K()为核函数;

核函数为径向基核函数K(xi,xj),其表达式为:其中,g为核函数参数。

6.根据权利要求1所述的城市地铁轨道扣件缺陷智能检测方法,其特征在于,所述S11、计算相邻两个扣件之间的平均间距,并结合列车拍摄图像时的定位点信息,定位缺陷扣件的位置信息,包括:计算相邻两个扣件之间的平均间距m1:

m1=s1/n1

其中,s1为距离,n1为距离s1内轨道扣件的数量;

定位缺陷扣件的位置P0:

P0=S0+n2*m1+S2

其中,S0为列车拍摄图像时的定位点位置,n2为缺陷扣件位于图像中的排位数量,S2为拍摄图像时的成像距离。