[发明专利]基于图像处理的钢轨光带自动检测方法、设备及系统

权利要求书

1.一种基于图像处理的钢轨光带自动检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取轨道图像；

提取所述轨道图像中纵向每一列像素的灰度曲线；

确定所述灰度曲线的归一化能量谱；

根据预设的能量谱阈值，将所述归一化能量谱中频率分量对应的能量值大于该阈值的所有频率分量设定为该列的候选频率；所述能量谱阈值用以判定归一化能量谱的频率分量对应的能量值是否显著性存在；

将轨道图像纵向每一列的候选频率中的最大频率值设定为该列的占优频率；

对所述轨道图像以及占优频率进行分析，在所述轨道图像中标记出扣件之间的钢轨所在的纵向区域；

计算扣件之间的钢轨所在的纵向区域像素的灰度均值；

根据所述灰度均值计算判定限值；

计算扣件之间的钢轨所在的纵向区域中纵向每一列像素的灰度均值；

根据判定限值和所述扣件之间的钢轨所在的纵向区域中纵向每一列像素的灰度均值，结合阈值处理标记出钢轨轨顶面图像；

在所述钢轨轨顶面图像中标记出钢轨光带图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述灰度曲线的归一化能量谱包括：

根据傅里叶变换获得所述轨道图像中纵向每一列的像素的灰度曲线的能量谱；

根据所述能量谱以及能量归一化系数进行归一化处理，得到归一化能量谱。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述轨道图像以及占优频率进行分析，在所述轨道图像中标记出扣件之间的钢轨所在的纵向区域包括：

根据轨道图像中的轨枕和扣件所在的纵向区域、扣件之间的钢轨所在的纵向区域和图像背景所在的纵向区域的占优频率的分布特征，结合阈值处理确定所述轨道图像中的轨枕和扣件所在的纵向区域；

根据所述轨枕和扣件所在的纵向区域，标记所述轨道图像中扣件之间的钢轨所在的纵向区域，所述扣件之间的钢轨所在的纵向区域包括所述轨道图像中钢轨轨顶面所在的纵向区域及轨顶面两侧位于扣件之间的轨底面所在的纵向区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述钢轨轨顶面图像中标记出钢轨光带图像包括：

对所述标记出的钢轨轨顶面图像进行灰度变换；

采用边缘检测得到所述钢轨轨顶面图像中的钢轨光带区域与非光带区域交界的边缘线；

根据所述边缘线标记出钢轨光带图像。

5.一种基于图像处理的钢轨光带自动检测系统，其特征在于，所述系统包括：

轨道图像获取模块，用于获取轨道图像；

灰度曲线提取模块，用于提取所述轨道图像中纵向每一列像素的灰度曲线；

能量谱确定模块，用于确定所述灰度曲线的归一化能量谱；

候选频率确定模块，用于根据预设的能量谱阈值，将所述归一化能量谱中频率分量对应的能量值大于该阈值的所有频率分量设定为该列的候选频率；所述能量谱阈值用以判定归一化能量谱的频率分量对应的能量值是否显著性存在；

占优频率选取模块，用于将轨道图像纵向每一列的候选频率中的最大频率值设定为该列的占优频率；

纵向区域标记模块，用于对所述轨道图像以及占优频率进行分析，在所述轨道图像中标记出扣件之间的钢轨所在的纵向区域；

第一均值计算模块，用于计算扣件之间的钢轨所在的纵向区域像素的灰度均值；

判定限值计算模块，用于根据所述灰度均值计算判定限值；

第二均值计算模块，用于计算扣件之间的钢轨所在的纵向区域中纵向每一列像素的灰度均值；

顶面标记模块，用于根据判定限值和所述扣件之间的钢轨所在的纵向区域中纵向每一列像素的灰度均值，结合阈值处理标记出钢轨轨顶面图像；

钢轨光带标记模块，用于在所述钢轨轨顶面图像中标记出钢轨光带图像。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述能量谱确定模块包括：

傅里叶变换模块，用于根据傅里叶变换获得所述轨道图像中纵向每一列的像素的灰度曲线的能量谱；

归一化处理模块，用于根据所述能量谱以及能量归一化系数进行归一化处理，得到归一化能量谱。