本發(fā)明屬于地鐵軌道檢測(cè)，尤其涉及一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、地鐵在城市交通中發(fā)揮著許多重要的作用，為人們生活帶來了極大的便利。列車在行駛過程中離不開三條軌道的協(xié)助，兩條行駛鋼軌，一條接觸軌。接觸軌是一種供給列車電能的特殊輸電系統(tǒng)，在列車運(yùn)行過程中，列車伸出受電靴與接觸軌搭接獲取電能，這種供電方式具有穩(wěn)定性好、電導(dǎo)率高、對(duì)隧道界限要求小等優(yōu)點(diǎn)。

3、然而，接觸軌在日常使用中由于日常列車摩擦，電火花燃燒等原因其表面會(huì)出現(xiàn)許多諸如裂紋、銹蝕、磨損等表面缺陷，長(zhǎng)久不處理會(huì)對(duì)列車受流靴造成損壞并帶來嚴(yán)重的安全隱患。接觸軌通常是鋼鋁復(fù)合板組成，其表面在列車的摩擦下更加光滑，在日常巡檢過程中需要采用人工或是機(jī)器的手段對(duì)其表面進(jìn)行打光來查看其實(shí)際狀態(tài)。在這個(gè)過程中，金屬表面的的高反光性會(huì)給圖像采集和處理帶來困難。圖像中的高光區(qū)域可能會(huì)遮擋缺陷的存在，或者造成圖像過曝和失真，影響圖像的質(zhì)量和可用性。這些問題會(huì)降低表面缺陷檢測(cè)和識(shí)別的準(zhǔn)確性和效率，無法準(zhǔn)確識(shí)別出接觸軌病害并進(jìn)行檢修，最終影響接觸軌的可靠性和穩(wěn)定性。

4、發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中存在對(duì)軌道圖像的檢測(cè)方案，但是上述方案存在的問題是：未考慮到地鐵接觸軌表面具有高反光性，而高反光性會(huì)影響采集的接觸軌表面圖像的質(zhì)量，進(jìn)而無法準(zhǔn)確識(shí)別出接觸軌表面缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)方法，用于解決在對(duì)接觸軌進(jìn)行表面缺陷檢測(cè)時(shí)識(shí)別準(zhǔn)確性低、效率低的技術(shù)問題，為地鐵線路系統(tǒng)及供電系統(tǒng)維護(hù)提供可靠的技術(shù)支持。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

3、第一方面，公開了一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，包括：

4、地鐵隧道模擬單元及設(shè)置在地鐵隧道模擬單元中的光照強(qiáng)度產(chǎn)生單元、圖像采集單元及圖像處理單元；

5、所述地鐵隧道模擬單元用于模擬地鐵隧道內(nèi)不同時(shí)段的自然環(huán)境光；

6、所述光照強(qiáng)度產(chǎn)生單元用于對(duì)光源控制產(chǎn)生不同的光照強(qiáng)度；

7、所述圖像采集單元用于采集不同光源條件下的接觸軌圖像并傳輸至圖像處理單元；

8、所述圖像處理單元用于分析不同光源條件對(duì)地鐵接觸軌表面缺陷拍攝圖像識(shí)別質(zhì)量的影響，通過優(yōu)化光源參數(shù)，對(duì)地鐵接觸軌表面缺陷進(jìn)行檢測(cè)。

9、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述地鐵隧道模擬單元包括內(nèi)外包圍的兩個(gè)黑箱，內(nèi)黑箱的兩側(cè)有開口，在開口處放置格柵網(wǎng)使開口呈格柵狀；兩個(gè)led燈可以設(shè)置不同的光照強(qiáng)度，分別放置在所述內(nèi)黑箱兩側(cè)開口處，將光照射進(jìn)內(nèi)黑箱中，以此模擬地鐵隧道內(nèi)不同時(shí)段的自然環(huán)境光。

10、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述光照強(qiáng)度產(chǎn)生單元包括：條形光源、環(huán)形光源及圓頂光源，上述光源均連接至光源控制器；

11、上述光源均固定在光源支架上，通過調(diào)節(jié)光源支架位置，用于改變所述條形光源、環(huán)形光源、圓頂光源與被檢測(cè)高反光地鐵接觸軌之間的距離。

12、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述光照強(qiáng)度產(chǎn)生單元還包括：紅藍(lán)綠三色濾光片，將所述紅藍(lán)綠三色濾光片貼于所述條形光源、環(huán)形光源、圓頂光源的前端即可得到紅色光、藍(lán)色光和綠色光。

13、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述光照強(qiáng)度產(chǎn)生單元還包括：偏振片，所述偏振片為線偏振片，可放置于所述環(huán)形光源、圓頂光源與所述被檢測(cè)高反光地鐵接觸軌之間。

14、第二方面，公開了一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)方法，包括：

15、模擬地鐵隧道內(nèi)不同時(shí)段的自然環(huán)境光；

16、對(duì)光源控制產(chǎn)生不同的光照強(qiáng)度；

17、采集地鐵隧道內(nèi)不同時(shí)段的自然環(huán)境光的條件下，不同光源條件下的接觸軌圖像；

18、將采集的不同光源條件下的接觸軌圖像輸入至地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練好的地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)模型；

19、將待檢測(cè)地鐵接觸軌表面圖像輸入至對(duì)應(yīng)訓(xùn)練好的地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)模型中進(jìn)行檢測(cè)，得到地鐵接觸軌的表面缺陷檢測(cè)結(jié)果。

20、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，采集不同光源條件下的接觸軌圖像時(shí)，使得條形光源或環(huán)形光源或圓頂光源位于待檢測(cè)地鐵接觸軌上方；

21、固定光源強(qiáng)度、光源與被檢測(cè)零件之間的距離，調(diào)整條形光源與被檢測(cè)零件接觸軌的夾角，采集不同夾角條件下的接觸軌圖像；

22、固定夾角、光源強(qiáng)度，調(diào)整光源支架改變條形光源與被檢測(cè)零件之間的距離，采集不同距離條件下的接觸軌圖像；

23、固定夾角、光源與被檢測(cè)零件之間的距離，通過光源控制器調(diào)整光源強(qiáng)度，采集不同光源強(qiáng)度下的接觸軌圖像；

24、固定夾角、光源強(qiáng)度、光源與被檢測(cè)零件之間的距離，將紅綠藍(lán)三色濾光片貼于光源前端得到三種色光，使用紅色光、藍(lán)色光、綠色光分別對(duì)被檢測(cè)零件進(jìn)行照明，采集不同光下接觸軌圖像。

25、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)模型采用的是改進(jìn)的yolov5s網(wǎng)絡(luò)，并采用遷移學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行訓(xùn)練；

26、所述改進(jìn)的yolov5s網(wǎng)絡(luò)是指用resnet-50殘差網(wǎng)絡(luò)代替yolov5s的骨干網(wǎng)絡(luò)，將其作為骨干網(wǎng)絡(luò)可以使所述地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)模型更容易進(jìn)行遷移學(xué)習(xí)，并在骨干網(wǎng)絡(luò)最后一層加入cbam注意力機(jī)制。

27、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，采集不同光源條件下的接觸軌圖像之后，構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，通過放大、縮小、裁剪、旋轉(zhuǎn)方法對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理，得到了更多特征樣本；

28、采用特征遷移方法，從現(xiàn)有的地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)以及分類任務(wù)中提取邊緣、紋理特征，然后將所提取的特征用于所述地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)模型。

29、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，采用eiouloss函數(shù)作為改進(jìn)的yolov5s網(wǎng)絡(luò)的回歸損失函數(shù)，所述eiouloss函數(shù)由重疊損失、中心距損失以及寬度和高度損失三部分組成。

30、以上一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案存在以下有益效果：

31、本發(fā)明技術(shù)方案通過對(duì)光源控制產(chǎn)生不同的光照強(qiáng)度；然后采集不同光源條件下的接觸軌圖像，分析不同光源條件對(duì)地鐵接觸軌表面缺陷拍攝圖像識(shí)別質(zhì)量的影響，通過優(yōu)化光源參數(shù)，對(duì)地鐵接觸軌表面缺陷進(jìn)行檢測(cè)，能夠解決在對(duì)接觸軌進(jìn)行表面缺陷檢測(cè)時(shí)識(shí)別準(zhǔn)確性低、效率低的技術(shù)問題，為地鐵線路系統(tǒng)及供電系統(tǒng)維護(hù)提供可靠的技術(shù)支持。

32、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述地鐵隧道模擬單元包括內(nèi)外包圍的兩個(gè)黑箱，內(nèi)黑箱的兩側(cè)有開口，在開口處放置格柵網(wǎng)使開口呈格柵狀；兩個(gè)led燈可以設(shè)置不同的光照強(qiáng)度，分別放置在所述內(nèi)黑箱兩側(cè)開口處，將光照射進(jìn)內(nèi)黑箱中，以此模擬地鐵隧道內(nèi)不同時(shí)段的自然環(huán)境光。

3.如權(quán)利要求1所述的一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述光照強(qiáng)度產(chǎn)生單元包括：條形光源、環(huán)形光源及圓頂光源，上述光源均連接至光源控制器；

4.如權(quán)利要求1所述的一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述光照強(qiáng)度產(chǎn)生單元還包括：紅藍(lán)綠三色濾光片，將所述紅藍(lán)綠三色濾光片貼于所述條形光源、環(huán)形光源、圓頂光源的前端即可得到紅色光、藍(lán)色光和綠色光。

5.如權(quán)利要求1所述的一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述光照強(qiáng)度產(chǎn)生單元還包括：偏振片，所述偏振片為線偏振片，可放置于所述環(huán)形光源、圓頂光源與所述被檢測(cè)高反光地鐵接觸軌之間。

6.一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)方法，其特征是，包括：

7.如權(quán)利要求6所述的一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)方法，其特征是，采集不同光源條件下的接觸軌圖像時(shí)，使得條形光源或環(huán)形光源或圓頂光源位于待檢測(cè)地鐵接觸軌上方；

8.如權(quán)利要求6所述的一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)方法，其特征是，所述地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)模型采用的是改進(jìn)的yolov5s網(wǎng)絡(luò)，并采用遷移學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行訓(xùn)練；

9.如權(quán)利要求6所述的一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)方法，其特征是，采集不同光源條件下的接觸軌圖像之后，構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，通過放大、縮小、裁剪、旋轉(zhuǎn)方法對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理，得到了更多特征樣本；

10.如權(quán)利要求6所述的一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)方法，其特征是，采用eiouloss函數(shù)作為改進(jìn)的yolov5s網(wǎng)絡(luò)的回歸損失函數(shù)，所述eiouloss函數(shù)由重疊損失、中心距損失以及寬度和高度損失三部分組成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種高反光地鐵接觸軌表面缺陷檢測(cè)方法及系統(tǒng)，包括：地鐵隧道模擬單元及設(shè)置在地鐵隧道模擬單元中的光照強(qiáng)度產(chǎn)生單元、圖像采集單元及圖像處理單元；所述地鐵隧道模擬單元用于模擬地鐵隧道內(nèi)不同時(shí)段的自然環(huán)境光；所述光照強(qiáng)度產(chǎn)生單元用于對(duì)光源控制產(chǎn)生不同的光照強(qiáng)度；所述圖像采集單元用于采集不同光源條件下的接觸軌圖像并傳輸至圖像處理單元；所述圖像處理單元用于分析不同光源條件對(duì)地鐵接觸軌表面缺陷拍攝圖像識(shí)別質(zhì)量的影響，通過優(yōu)化光源參數(shù)，對(duì)地鐵接觸軌表面缺陷進(jìn)行檢測(cè)。

技術(shù)研發(fā)人員：張慶松,焦源樹,陳新,劉衍溢,李睿,于民興,王子墨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2