[发明专利]一种基于纹理与深度图像的轨道扣件紧固件松动检测方法

说明书

本发明公开一种基于纹理与深度图像的轨道扣件紧固件松动检测方法，属于铁路基础设施检测领域。本发明的主要步骤为：采用纹理与深度混合成像系统获取轨道扣件紧固件表面纹理图像和深度图像；在纹理和深度图像中，计算紧固件活动部件浮起高度和旋转角度，根据浮起高度和旋转角度是否超过设定阈值，判定紧固件是否松动。本发明综合利用了纹理图像与深度图像中紧固件松动的高度变化与角度变化信息，可有效实现扣件紧固件松动检测，有效保障铁路安全运行。

技术领域

本发明涉及铁路基础设施检测领域，具体指一种基于纹理与深度图像的轨道扣件紧固件松动检测方法。

背景技术

扣件是连接钢轨和轨枕的重要部件，其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距以及阻止钢轨发生相对于轨枕的纵横向移动，因此，扣件在保证轨道稳定性、可靠性方面起着十分重要的作用。螺栓和螺帽是确保扣件固定牢靠的关键，螺栓或螺帽一旦发生浮起，必然会导致扣件发生松动，进而造成严重的安全隐患。

在铁路基础设施检测上，我国长期以人工和静态检测为主，养护费用高，强度高，安全性差，随着高速铁路迅猛发展，对铁路检测的自动化、实时性提出了更高的要求。目前，国内外已出现了一些基于图像的扣件检测缺陷检测方法，主要通过线阵相机拍摄扣件图像，通过图像处理算法，识别扣件缺陷。但是，现有的这些扣件检测系统都无法识别和检测扣件是否松动。

专利CN201580000881X，公开了一种铁路扣件螺栓松动自动显示装置，该装置通过包括上下两层垫片，当上层垫片和下层垫片之间的摩擦力小于弹簧的张力时，上层垫片和下层垫片两者在弹簧张力作用下重叠部分分开，露出反光装置或发光装置，从而使检测设备或检测人员发现。该专利虽然可以检测出铁路扣件螺栓是否松动，但其主要缺点在于：需要在铁轨施工过程中，安装这些垫片，改变现有扣件结构。并且，这种方式需要人工参与检测，无法自动判别扣件松动。

专利CN2012101926412，介绍一种基于红外热成像的铁路扣件松动高速探测系统与方法：利用内置红外摄像机直接获取扣件取扣件与钢轨的接触应力产生的红外热成像图，通过红外图像灰度值，判断扣件是否松动或缺失并进行自动预警。但是，该方法存在以下缺点：该方法通过红外热成像获取扣件在疲劳应力下产生热量的温度变化来判定扣件是否松动，仅能用于列车行驶过的轨道，对于未行驶列车的轨道，不存在疲劳应力，不会有温度变化，而无法检测；这限制了红外测温方法应用于扣件松动检测的应用范围。也就是说，这种检测方法，只能按照在列车或大型轨检车上，以对扣件产生冲击和发热。

上述专利都难以对扣件松动程度进行测量，但是不能用于扣件紧固件早期预警(早期预警，可在扣件未完全松离前，及时发现，并采取加固措施)。为此，迫切需要研究一种可对扣件松动程度准确测量、可靠检测扣件紧固件松动，既可挂载在列车或轨检车、又可安装于日常巡检轨道小车上的便捷、高效轨道扣件紧固件松动检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三维形貌数据的轨道扣件紧固件松动检测方法，用以精确检测轨道扣件紧固件是否松动，以解决现有轨道扣件松动检测方法所存在的精度差、效率低、适用范围有限的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于纹理与深度图像的轨道扣件紧固件松动检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采用纹理与深度混合成像系统获取轨道扣件紧固件表面纹理图像和深度图像；

步骤2：在纹理图像中提取紧固件ROI1，在深度图像中提取紧固件ROI2；

步骤3：利用ROI1中纹理图像和ROI2中深度图像，计算紧固件活动部件角度β_c和高度h_c；