一種高速鐵路cpⅲ標(biāo)志物的自動識別系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)器視覺檢測技術(shù)，涉及一種基于機(jī)器視覺檢測平臺對高速鐵路 CPIII標(biāo)志物的自動識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 列車多次提速，其養(yǎng)護(hù)與安全運(yùn)營要求越來越高，此外，在經(jīng)過全面提速以及旅客 流量的快速增加以后，鐵路負(fù)荷日益增加，運(yùn)行安全問題更加突現(xiàn)，由此軌道各種參數(shù)發(fā)生 變化，甚至軌道在受到破損后以至于存在運(yùn)行安全隱患。為了保證鐵路的運(yùn)營安全，需要加 強(qiáng)對鐵路軌道的檢測。
[0003] 目前，對軌道檢測多采用靜態(tài)檢測方法，通常使用儀器的為全站儀，道尺等工具， 該檢測方法突出問題是工作強(qiáng)度大、可靠性差、檢測效率低、和檢查精度低等，不能滿足鐵 路快速養(yǎng)護(hù)及維修的要求。CPIII標(biāo)志物是是安裝在高速鐵路軌道兩側(cè)水泥圓墩柱上的標(biāo)志 物，標(biāo)志物如圖1所示。CPIII是高速鐵路沿線路布設(shè)的基粧，主要為鋪設(shè)無碴軌道和運(yùn)營維 護(hù)提供控制基準(zhǔn)，在高鐵線路上每60m左右設(shè)一個CPIII。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，結(jié)合現(xiàn)代非接觸式測量技術(shù)對鐵路安全檢測和 養(yǎng)護(hù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)合多種高精密傳感器設(shè)備設(shè)計出一種對高速鐵路CPIII標(biāo)志物的自 動識別方法，完成標(biāo)志物的快速自動識別，為尚鐵軌道安全的尚效檢測提供有力支持。
[0005] 為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] 一種高速鐵路CPIII標(biāo)志物的自動識別方法，包括以下步驟：
[0007] 采集一張含有高速鐵路CPIII標(biāo)志物的圖像，在計算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行如下處理：
[0008] 步驟一，對采集到的圖像依次進(jìn)行均值濾波、圖像差分和圖像分割處理；
[0009] 步驟二，對步驟一處理后的圖像灰度進(jìn)行均衡化，合并經(jīng)前面步驟處理后分散的 各個像素，使其形成一個像素連通區(qū)；
[0010] 步驟三，在步驟二處理后的圖像中選擇矩形的特征區(qū)域，該特征區(qū)域中包含CPIII 標(biāo)志物的四個黑色圓點(diǎn)，記該步驟處理后的圖像為目標(biāo)圖像；
[0011] 步驟四，在計算機(jī)系統(tǒng)中，創(chuàng)建CPIII標(biāo)志物模板，模板中含有CPIII標(biāo)志物的各 個特征；
[0012] 步驟五，建立位移矩陣，具體過程如下：
[0013] 步驟S50,提取步驟四建立的標(biāo)志物模板的輪廓；并將提取后圖像記為模板圖像；
[0014] 步驟S51，對步驟三的目標(biāo)圖像進(jìn)行二值化處理，使其轉(zhuǎn)化為黑白兩色圖像；
[0015] 步驟S52,以步驟S50圖像左上角第一個像素為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，向右為X軸正方 向，向下為Y軸正方向，建立位移矩陣HomMat2D:
【主權(quán)項】
1. 一種高速鐵路CPIII標(biāo)志物的自動識別方法，其特征在于，包括W下步驟： 采集一張含有高速鐵路CPIII標(biāo)志物的圖像，在計算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行如下處理： 步驟一，對采集到的圖像依次進(jìn)行均值濾波、圖像差分和圖像分割處理； 步驟二，對步驟一處理后的圖像灰度進(jìn)行均衡化，合并經(jīng)前面步驟處理后分散的各個 像素，使其形成一個像素連通區(qū)； 步驟=，在步驟二處理后的圖像中選擇矩形的特征區(qū)域，該特征區(qū)域中包含CPIII標(biāo)志 物的四個黑色圓點(diǎn)，記該步驟處理后的圖像為目標(biāo)圖像； 步驟四，在計算機(jī)系統(tǒng)中，創(chuàng)建CPIII標(biāo)志物模板，模板中含有CPIII標(biāo)志物的的各個 特征； 步驟五，建立位移矩陣，具體過程如下： 步驟S50,提取步驟四建立的標(biāo)志物模板的輪廓；并將提取后圖像記為模板圖像；； 步驟S51，對步驟=的目標(biāo)圖像進(jìn)行二值化處理，使其轉(zhuǎn)化為黑白兩色圖像； 步驟S52,W步驟S50圖像左上角第一個像素為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，向右為X軸正方向，向 下為Y軸正方向，建立位移矩陣化mMat2D;
在上式中： Ay= -(R〇w2-Rowl);Ax= -(Column2-Columnl);Ay為目標(biāo)圖像相對于模板圖像在Y軸方向上的偏移量，Ax為目標(biāo)圖像相對于模板圖像在X軸方向上的偏移量，0為目標(biāo)圖 像相對于模板圖像的旋轉(zhuǎn)角度； Rowl為模板圖像的中屯、的Y方向的坐標(biāo)，Row2為目標(biāo)圖像的中屯、的y方向的坐標(biāo)；Columnl為模板圖像中屯、的X方向的坐標(biāo)；Column2為目標(biāo)圖像的中屯、的X方向的坐 標(biāo)； 0 =-(Angle2-Anglel) ;Anglel為模板圖像的中軸線與X軸方向夾角，Angle2為目標(biāo) 圖像的中軸線與X軸方向夾角，W逆時針方向為正； 步驟六，利用位移矩陣對目標(biāo)圖像進(jìn)行變換，得到修正后的圖像，變換公式如下：
上式中，（x，y)為目標(biāo)圖像各個點(diǎn)的坐標(biāo)，柄，心為變換后圖像的坐標(biāo)； 步驟走，對步驟六變換后的圖像與步驟四的模板進(jìn)行模板匹配，尋找與步驟四的模板 匹配的圖像部分，完成識別過程。
2. -種高速鐵路CPIII標(biāo)志物的自動識別系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括依次連接的第 一模塊至第走模塊，其中第一模塊至第走模塊分別按照權(quán)利要求1中步驟一至步驟走中記 載的步驟實現(xiàn)其功能。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速鐵路CPⅢ標(biāo)志物的自動識別系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)對采集到的圖像通過工控機(jī)進(jìn)行圖像處理，通過均值濾波，圖像差分，圖像分割等算法，使圖像里的標(biāo)志物特征更清晰，有利于下一步模板匹配，然后進(jìn)行模板匹配，創(chuàng)建模板后進(jìn)行匹配，該模板中含有該對象的各個特征，通過用模板在含有該對象的目標(biāo)圖像中比較計算，達(dá)到識別目的，為后續(xù)CPⅢ標(biāo)志物中心點(diǎn)坐標(biāo)計算以及相機(jī)標(biāo)定提供了支持。
【IPC分類】G06K9-64
【公開號】CN104850869
【申請?zhí)枴緾N201510206546
【發(fā)明人】韓毅, 許耀華, 王文宇, 楊燕雨, 劉海洋
【申請人】長安大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月27日