[发明专利]一种采用线阵图像二值化区域投影的轨枕定位及计数方法

权利要求书

1.一种采用线阵图像二值化区域投影的轨枕定位及计数方法，其特征在于：利用线阵成像系统对轨道路面进行线阵扫描成像，获取Q幅包含轨枕的轨道图像，并对Q幅轨道图像依次进行以下处理：

步骤1：取第q幅轨道图像I，在图像I中，选取与铁轨平行的矩形块作为检测区域R，当图像I中边缘处轨枕被相邻帧图像截断时，将相邻帧图像中截断的轨枕图像与图像I进行拼接，得到图像I'，当图像I中边缘处不存在轨枕时，令图像I为图像I'；

步骤2：采用自适应阈值方法，对图像I'在检测区域R中进行二值化处理，得到二值化图像B；

步骤3：统计二值化图像B中各个非零连通区域的像素点个数，作为该连通区域的面积，并利用自适应阈值方法去除面积较小的干扰区域，得到二值化区域图像C；

步骤4：将二值化区域图像C进行行投影，得到行投影曲线S；

步骤5：采用自适应阈值方法对行投影曲线S进行二值化处理，得到二值化行投影曲线F；

步骤6：提取二值化行投影曲线F中方波左右两侧的坐标，作为轨枕在图像中的行坐标，用作轨枕定位；

步骤7：统计二值化行投影曲线F中的方波个数，作为该幅图像中轨枕数量；

步骤8：依次采用步骤1-7对Q幅图像进行处理，计算每幅图像中轨枕的数量，并对其求和，得到所拍摄轨道中轨枕总数。

2.根据权利要求1所述的采用线阵图像二值化区域投影的轨枕定位及计数方法，其特征在于：所述线阵成像系统由线光源和线阵摄像机组成，位于铁路正上方，线光源投射平面和线阵摄像机成像平面共面，线光源投射方向和线阵摄像机光轴与铁路路面垂直。

3.根据权利要求2所述的基于二值化区域投影的线阵扫描图像轨枕定位及计算方法，其特征在于：所述线光源是波长为a的窄带光源，在所述线阵摄像机前端设置波长为a的窄带滤光片，以消除环境光干扰，a的取值范围为300nm～1000nm。

4.根据权利要求2所述的采用线阵图像二值化区域投影的轨枕定位及计数方法，其特征在于：所述线阵摄像机由固定在车轮转轴上的光电码盘或光电编码器产生的脉冲信号触发成像，用于固定光电码盘或光电编码器的车轮为随动轮，线阵摄像机沿着列车或检测平台前进方向对铁路路面进行线扫描成像，拍摄包含轨枕、铁轨、扣件的轨道图像。

5.根据权利要求1所述的采用线阵图像二值化区域投影的轨枕定位及计数方法，其特征在于：所述线阵成像系统拍摄的轨道图像分辨率为w*h，单位像素w和h的取值范围为1～10000。

6.根据权利要求1所述的采用线阵图像二值化区域投影的轨枕定位及计数方法，其特征在于：所述步骤1中的检测区域R只包含轨枕，不包含扣件和铁轨。

7.根据权利要求1所述的采用线阵图像二值化区域投影的轨枕定位及计数方法，其特征在于：所述步骤2中自适应阈值方法的具体公式为：

其中，th1表示阈值处理结果，n和m表示检测区域图像的高和宽，i和j表示图像的像素坐标，f(i,j)表示检测区域图像中坐标(i,j)处像素点的灰度值，∑是求和操作。

8.根据权利要求1所述的采用线阵图像二值化区域投影的轨枕定位及计数方法，其特征在于：所述步骤3中采用的自适应阈值方法具体公式为：

其中，th2是计算的阈值，N表示二值图像中非零连通区域的总数量，A(i)表示第i个非零连通区域的面积，∑是求和操作。

9.根据权利要求1所述的采用线阵图像二值化区域投影的轨枕定位及计数方法，其特征在于：所述步骤5中采用的自适应阈值方法具体公式为：

其中，th3是计算的阈值，M表示行投影曲线的总长度，v(i)表示行投影曲线中第i个元素的值，∑是求和操作。