一种基于计算机视觉的动车组裙板状态自动检测方法及系统与流程

技术特征：
1.一种基于计算机视觉的列车裙板状态自动检测方法，其特征在于，预先在每个裙板上布置至少两个涂有指定颜色且互相平行的色条，预先在安装裙板的车体侧壁上布置至少两个涂有指定颜色且互相平行的色条，且裙板上的色条与车体侧壁上的色条的长边均垂直于裙板转动轴，采集裙板和车体侧壁的图像，在图像中识别裙板及车体侧壁上的色条，根据色条识别结果计算裙板转动角度。2.如权利要求1所述的一种基于计算机视觉的列车裙板状态自动检测方法，其特征在于，所述识别裙板及车体侧壁上的色条前，包括：对采集图像的相机进行标定，获得相机内参矩阵和畸变系数，利用相机内参矩阵和畸变系数对图像进行校正。3.如权利要求2所述的一种基于计算机视觉的列车裙板状态自动检测方法，其特征在于，所述识别裙板上的色条与车体侧壁上的色条前，还包括：将校正后的图像变换到hsv颜色空间下的图像；将hsv颜色空间下的图像进行直方图均衡化；将直方图均衡化后的图像进行hsv三通道分离，并根据色条的颜色选取h通道阈值，利用h通道阈值将分离后的图像进行二值化处理，获得二值化图像；对二值化图像进行降噪处理；对降噪处理后的图像进行形态学处理。4.如权利要求1至3任一项所述的一种基于计算机视觉的列车裙板状态自动检测方法，其特征在于，所述识别裙板及车体侧壁上的色条包括：对图像进行轮廓提取操作，获得多个轮廓对应的多组点集合；对每组点集合采用最小包围矩形拟合轮廓，根据矩形确定裙板及车体侧壁的色条。5.如权利要求4所述的一种基于计算机视觉的列车裙板状态自动检测方法，其特征在于，裙板及车体侧壁的色条均满足预设面积范围要求和长宽比范围要求，所述根据矩形确定裙板及车体侧壁的色条包括：将所有矩形的四个顶点坐标解算出来；根据每个矩形的顶点坐标确定矩形的长和宽，只保留矩形长边垂直于裙板转动轴，且满足预设面积范围要求和长宽比范围要求的矩形。6.如权利要求2所述的一种基于计算机视觉的列车裙板状态自动检测方法，其特征在于，所述根据色条识别结果计算裙板转动角度包括：对每个识别到的色条，求解与色条长边平行的色条对称轴直线方程；识别属于裙板的色条对称轴直线方程和属于车体侧壁的色条对称轴直线方程；分别求解属于裙板的色条对称轴直线方程的灭点坐标及属于车体侧壁的色条对称轴直线方程的灭点坐标；根据灭点坐标和相机内参矩阵计算裙板及车体侧壁的比例因子；根据裙板及车体侧壁的比例因子、灭点坐标及相机内参矩阵计算裙板与车体侧壁的夹角。7.如权利要求6所述的一种基于计算机视觉的列车裙板状态自动检测方法，其特征在于，若裙板上的色条数量不少于三个，车体侧壁上的色条数量不少于三个，所述求解属于裙板的色条对称轴直线方程的灭点坐标包括：
将属于裙板的色条对称轴直线方程两两联立，求解出裙板上的多个灭点坐标，通过最小二乘法对裙板上的多个灭点坐标进行拟合，获得裙板的灭点坐标精确值；将属于车体侧壁的色条对称轴直线方程两两联立，求解出车体侧壁上的多个灭点坐标，通过最小二乘法对车体侧壁上的多个灭点坐标进行拟合，获得车体侧壁的灭点坐标精确值。8.如权利要求6所述的一种基于计算机视觉的列车裙板状态自动检测方法，其特征在于，采用以下公式计算裙板及车体侧壁的比例因子：式中，(u1，v1)为裙板对应的灭点坐标，(u2，v2)为车体侧壁对应的灭点坐标，k为相机内参矩阵记，ρ1、ρ2分别为裙板及车体侧壁的比例因子，t表示矩阵倒置；采用以下公式计算裙板与车体侧壁的夹角：式中，θ为裙板和侧壁所成的夹角。9.如权利要求1所述的一种基于计算机视觉的列车裙板状态自动检测方法，其特征在于，通过在列车轨道两侧布置ccd相机来采集列车裙板及车体侧壁的图像。10.一种基于计算机视觉的列车裙板状态自动检测系统，其特征在于，包括：包括图像采集模块，用于采集裙板和车体侧壁的图像，其中裙板上被预先布置至少两个涂有指定颜色且互相平行的色条，车体侧壁上被预先布置至少两个涂有指定颜色且互相平行的色条，且裙板上的色条与车体侧壁上的色条的长边均垂直于裙板转动轴；数据处理模块，用于在图像中识别裙板及车体侧壁上的色条，根据色条识别结果计算裙板转动角度。

技术总结
本发明公开了一种基于计算机视觉的列车裙板状态自动检测方法及系统。该方法包括：预先在每个裙板上布置至少两个涂有指定颜色且互相平行的色条，预先在安装裙板的车体侧壁上布置至少两个涂有指定颜色且互相平行的色条，且裙板上的色条与车体侧壁上的色条的长边均垂直于裙板转动轴，采集裙板及车体侧壁的图像，在图像中识别裙板及车体侧壁上的色条，根据色条识别结果计算裙板转动角度。本发明可以实现非接触式地测算裙板与列车侧壁所成的夹角，从而提前预警裙板可能出现的松动甚至脱落等危险情况。等危险情况。等危险情况。


技术研发人员：熊盛 邱绍峰 杨辉 李经伟 左玉东 黄世明 周明星 林周瑜 张冠男 杨润芝
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2022.02.24
技术公布日：2022/5/31