(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111670691.2 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 武汉大学 地址 430000 湖北省武汉市武昌区珞珈山 申请人 中铁第四勘察设计院集团有限公司 　 沈阳奥拓福科技股份有限公司 (72)发明人 李登　万亮　巫世晶　龙新平　 何翔　陈平　 (74)专利代理 机构 武汉知伯乐知识产权代理有 限公司 42 282 代理人 李金龙 (51)Int.Cl. G01N 21/88(2006.01) G06T 7/00(2017.01) B61K 9/08(2006.01) (54)发明名称 钢轨波磨损伤定位检测方法及设备 (57)摘要 本发明提供了一种钢轨波磨损伤定位检测 方法及设备。 所述方法包括： 通过采集钢轨表面 图像及列车速度， 并剔除对波磨损伤检测无用的 背景信息， 进而得到描述图像纹理的描述子向 量， 采用钢轨表面波磨损伤支持向量机模型判断 是否发生波磨损伤， 最后采用图像拼接技术得到 钢轨纵向波磨损伤分布状况， 并将结果存储至数 据库。 本发 明可以在钢轨打磨列车上检测钢轨是 否出现波磨损伤， 不仅能在一定程度上克服光照 强度变化， 还能给出具体的钢轨沿纵向的波磨损 伤分布状况， 准确指导铁 路运维人员需要在哪些 路段开展打磨作业， 具有使用方便、 鲁棒性强和 智能化程度高的特点。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 114384078 A 2022.04.22 CN 114384078 A 1.一种钢轨波磨损伤定位检测方法， 其特征在于， 包括： 步骤一， 高速相机拍摄第一时 刻的钢轨表面图像， 速度里程计采集第一时刻的列车速度， 通过数据采集仪传输至工业计 算机； 步骤二， 通过Hough直线检测法检测图像中钢轨两侧面的直线， 根据计算的直线位置 对图像进行分割， 剔除对波磨损伤检测无用的背景信息； 步骤三， 对分割后图像进行滤波， 针对钢轨表面实际波磨损伤状况， 设计多组的高斯偏导核对图像进行卷积处理， 得到描述 图像纹理的描述子 向量； 步骤四， 将图像的描述子 向量输入到预先构建的钢轨表面波磨损 伤支持向量机模 型进行识别， 判断是否发生波磨损伤； 步骤五， 在第二时刻重复步骤一、 二、 三、 四， 结合速度里程计采集到的速度数据以及第一时刻和第二时刻时长间隔计算两张照 片的位移变换， 采用图像拼接技术得到钢轨纵向波磨损伤分布状况， 并将结果存储至数据 库。 2.根据权利要求1所述的钢轨波磨损伤定位检测方法， 其特征在于， 所述步骤一中， 高 速相机采集频率能够克服因相机运动在图像上产生虚影； 相机采样频率能够使得相机采集 的图像与速度里程计数据匹配； 相 机正对钢轨上表面， 避免因相 机视角变换而增加图像处 理的难度； 采用传感器 检测光照明暗， 根据检测的光照情况， 调节补光模块进行补光。 3.根据权利要求2所述的钢轨波磨损伤定位检测方法， 其特征在于， 所述步骤二中， 为 提高系统的检测效率， 减少后续图像处理的时长， 通过Hough直线检测法检测图像中钢轨两 侧面的直线， 根据计算的直线位置对图像进 行分割， 剔除对波磨损伤检测无用的背 景信息， 保留包含钢轨上表面的图像， 缩小 待处理图像的尺寸， 提高后续图像处 理的速度。 4.根据权利要求3所述的钢轨波磨损伤定位检测方法， 其特征在于， 所述步骤三中， 图 像处理采用GPU编程提高图像处理速度； 将图像先存储至数据库， 后续采用离线处理的方式 对存储的图像进行处理； 针对钢轨表面波磨特征构建若干组高斯偏导卷积核， 计算图像纹 理特征的描述子向量。 5.根据权利要求4所述的钢轨波磨损伤定位检测方法， 其特征在于， 所述若干组高斯偏 导卷积核中的每一层卷积核包括： (f*g)[m,n]＝∑k,lf[m‑k,n‑l]*g[k,l] 其中， m和n为图像f的卷积中心坐标， k和l分别为相对于图像f卷积中心坐标m和n的偏 距， g为所采用的卷积核。 6.根据权利要求5所述的钢轨波磨损伤定位检测方法， 其特征在于， 所述步骤四中， 首 先采集钢轨表面不同程度的波磨损伤和健康状态的图片， 计算图像纹理特征的描述子向 量， 根据波磨损伤、 健康状态的图片及图像纹理特征 的描述子 向量构建钢轨表面波磨损伤 支持向量机模型， 将经过步骤三所提取的图像纹理特征的描述子向量输入到钢轨表面波磨 损伤支持向量机模型中， 判断钢轨是否发生波磨损伤。 7.根据权利要求6所述的钢轨波磨损伤定位检测方法， 其特征在于， 在所述步骤一， 高 速相机拍摄第一时刻的钢轨表面图像之前， 还包括： 将固定支架与列车进 行固定， 高速工业 相机与固定支架进 行连接， 调整高速相机方向使之正对钢轨上表面； 将速度里程计、 高速相 机和数据采集仪与电脑进行连接， 高速相 机拍摄第一时刻的钢轨表面图像， 速度里程计采 集第一时刻的列车速度， 所述钢轨表面图像和列车速度通过数据采集仪传输给工业计算 机。 8.一种钢轨波磨损伤定位检测装置， 其特征在于， 包括： 第一主模块， 用于高速相机拍权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114384078 A 2摄第一时刻的钢轨表面图像， 速度里程计采集第一时刻的列车速度， 通过数据采集仪传输 至工业计算机； 第二主模块， 用于通过Hough直线检测法检测图像中钢轨两侧面的直线， 根 据计算的直线位置对图像进 行分割， 剔除对波磨损伤检测无用的背 景信息； 第三主模块， 用 于对分割后图像进行滤波， 针对钢轨表面实际波磨损伤状况， 设计多组的高斯偏导核对图 像进行卷积处理， 得到描述图像纹理的描述子向量； 第四主模块， 用于将图像的描述子向量 输入到预先构建的钢轨表面波磨损伤支持向量机模型进行识别， 判断是否发生波磨损伤； 第五主模块， 用于在第二时刻重复第一、 二、 三、 四主模块的步骤， 结合速度里程计采集到的 速度数据以及第一时刻和 第二时刻时长间隔计算两张照片的位移变换， 采用图像拼接技术 得到钢轨纵向波磨损伤分布状况， 并将结果存 储至数据库。 9.一种电子设备， 其特 征在于， 包括： 至少一个处 理器、 至少一个存 储器和通信接口； 其中， 所述处理器、 存储器和通信接口相互间进行通信； 所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令， 所述处理器调用所述程序指令， 以执行权利要求1至7任一项权利要求所述的方法。 10.一种非暂态计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述非暂态计算机可读存储介质存 储计算机指令， 所述计算机指 令使所述计算机执行权利要求 1至7中任一项权利要求所述的 方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114384078 A 3