一种基于铁轨接地检测试验的方法及其装置与流程

1.本发明涉及铁轨检测技术领域，特别是涉及一种基于铁轨接地检测试验的方法及其装置。


背景技术：

2.轨道交通是国家客运货运的主要途径，具有重要的战略意义。其中，铁路运输发挥着尤其重要的作用。由于我国人口众多，大流量的铁路交通需要更加严谨的安保巡检来确保旅客以及货物的安全。
3.现有技术中，随着低空无人机在巡查监视领域的广泛应用，越来越多的低空无人机被用于铁路沿线巡检以节省人力物力成本。铁轨维护人员通过低空无人机传回的铁轨视频或图片对铁轨的状况进行检测，当发现铁轨上有异物时及时进行维护。
4.现有技术中，为确保铁路安全运行，采用人工对无人机传回的图片进行校验，因此，耗费了大量的人力物力，还有采用提取无人机传回图片的多层次深度特征以判断铁轨上是否存在异物，耗费了大量的计算时间，且现有方法中只检测铁轨上的异物，没有检测铁轨上的生锈状态。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
6.一种基于铁轨接地检测试验的方法，所述方法包括如下步骤：
7.s100、获取航空器拍摄的第一铁轨图像集a＝{a1，
……
，ai，
……
，am}，ai＝{a
i1
，
……
，a
ij
，
……
，a
in
}，a
ij
为航空器在第i天拍摄的第j张铁轨图片，j的取值为1到n，n为航空器在第i天拍摄的铁轨图片的数量，i的取值为1到m，m为第一轨道图片列表的数量。
8.s200、对第一铁轨图像集进行处理，获取第二铁轨图像集b＝{b1，
……
，bi，
……
，bm}，bi＝{b
i1
，
……
，b
ij
，
……
，b
in
}，b
ij
＝(b
0ij
，rb
0xij
)，其中，b
0ij
为第i个第二铁轨图像列表中第j个第二铁轨图像id，rb
0xij
为b
0ij
中第x个像素点对应的灰度值，x的取值为1到q，q为b
0ij
对应的像素点的数量。
9.s300、获取第三铁轨图像c0＝{c
01
，
……
，c
0x
，
……
，c
0q
}，c
0x
为第三铁轨图像中的x个像素点的灰度值。
10.s400、根据c0和b，获取第四铁轨图像d0，d0＝{d
01
，
……
，d
0g
，
……
，d
0z
}，d
0g
＝(xd
0g
，yd
0g
，rd
0g
)，xd
0g
为d0对应的第g个第四像素点的横轴坐标，yd
0g
为d0对应的第g个第四像素点的纵轴坐标，rd
0g
为d0对应的第g个第四像素点的灰度值，g的取值为1到z，z为d0对应的第四像素点的数量，第四像素点为|rb
0xij-c
0x
|＞r0对应的第二像素点，r0为预设灰度值阈值。
11.s500、根据d，获取第五铁轨图像列表e＝{e1，
……
，ey，
……
，e
p
}，ey＝{e
y1
，
……
，e
yg
，
……
，e
yz
}，e
yg
为第y个第五铁轨图像中第g个第五像素点，y的取值为1到p，p为第五铁轨图像的数量，第五像素点与对应的第四像素点的坐标相同。
12.s600、根据e，获取第一数值列表s1＝{s11，
……
，s1g，
……
，s1z}，其中，s1g符合如
下条件：
13.s1g＝∑
py＝2
(re
yg-re
(y-1)g
)/p-1；
14.其中，re
yg
为e
yg
对应的灰度值。
15.s700、当s1g＜k0时，输出第一提示信息，其中，k0为预设第一数值阈值。
16.s800、当s1g≥k0时，根据s1，获取第二数值列表s2＝{s21，
……
，s2e，
……
，s2h}，s2e为第e个第二数值，e的取值为1到h，h为第二数值的数量，其中，s2e符合如下条件：
17.s2e＝rd
0e-re
ye
；
18.其中，rd
0e
为d0对应的第e个第四像素点的灰度值，re
ye
为第e个第五像素点的灰度值。
19.s900、当s2e＞k
′0时，输出第一提示信息，k
′0为预设第二数值阈值。
20.s1000、当s2e≤k
′0且s2e满足预设的目标条件时，输出第二提示信息。
21.本发明至少具有以下有益效果：
22.(1)通过获取第一中间铁轨图像以及关键像素点数量，并对第一中间铁轨图像进行处理将第一中间铁轨图像中目标区域像素点的数量统一为关键像素点数量获取到第二中间铁轨图像，再对第二中间铁轨图像进行灰度化处理得到第二铁轨图像，统一了第一铁轨图片中像素点的数量，解决了由于航空器拍摄高度原因导致的第一铁轨图像分辨率不统一的问题，因此，使后续处理更加方便，提高了时间效率。
23.(2)通过获取第三铁轨图像和第一铁轨图像集，并对第一铁轨图像集进行处理获取第二铁轨图像，再将第二铁轨图像与第三铁轨图像中的像素点进行对比，获取第四铁轨像，第四铁轨图像为像素灰度值与第三铁轨图像灰度值大于预设灰度阈值的第二铁轨图像，也就是出先异常的第二铁轨图像，并根据第四铁轨图像，获取到第五铁轨图像，根据第五铁轨图像的像素值获取第一数值列表以及第二数值列表，从而判断铁轨是出现异物还是生锈导致的像素点灰度值异常，因此，本发明不仅可以检测出铁轨出现异物的情况，还可以检测出铁轨生锈的情况。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例提供的基于铁轨接地检测试验的方法的流程示意图；
26.图2为本发明实施例提供的基于铁轨接地检测试验的装置的结构示意图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第
二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.本发明提供一种基于铁轨接地检测试验的方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
30.s100、获取航空器拍摄的第一铁轨图像集a＝{a1，
……
，ai，
……
，am}，ai＝{a
i1
，
……
，a
ij
，
……
，a
in
}，a
ij
为航空器在第i天拍摄的第j张铁轨图片，j的取值为1到n，n为航空器在第i天拍摄的铁轨图片的数量，i的取值为1到m，m为第一轨道图片列表的数量。
31.优选地，所述航空器为无人机。
32.进一步地，n符合如下条件：
33.n＝24*60*60*k0；
34.其中，k0为预设拍摄阈值；
35.进一步地，本领域技术人员可根据实际需求设置k0，在此不再赘述。
36.s200、对第一铁轨图像集进行处理，获取第二铁轨图像集b＝{b1，
……
，bi，
……
，bm}，bi＝{b
i1
，
……
，b
ij
，
……
，b
in
}，b
ij
＝(b
0ij
，rb
0xij
)，其中，b
0ij
为第i个第二铁轨图像列表中第j个第二铁轨图像id，rb
0xij
为b
0ij
中第x个像素点对应的灰度值，x的取值为1到q，q为b
0ij
对应的像素点的数量。
37.具体地，所述第二铁轨图像id为第二铁轨图像的唯一标识。
38.进一步地，在s200中，还包括如下步骤获取第二铁轨图像集：
39.s210、根据a，获取第一中间铁轨图像集f＝{f1，
……
，fi，
……
，fm}，fi＝{f
i1
，
……
，f
ij
，
……
，f
in
}，f
ij
＝(f
0ij
，sf
0ij
)，其中，f
0ij
为第i个第一中间铁轨图像列表中，第j个第一中间铁轨图像id，sf
0ij
为f
0ij
对应的目标区域像素点的数量。
40.具体地，本领域技术人员知晓，任意一种遍历第一中间铁轨图像获取第一中间铁轨图像对应的像素点数量的方法均落入本发明保护范围内，在此不再赘述。
41.进一步地，在本发明实施例中，所述目标区域为列车行驶时接触到铁轨最左边至列车行驶时接触到铁轨最右边的区域，可以理解为，铁轨两侧以及中间枕木区域为所述目标区域。
42.进一步地，所述第一中间铁轨图像为只包含目标区域的第一铁轨图像，可以理解为，对第一铁轨图像进行截取处理，取出除目标区域外的第一铁轨图像部分。
43.进一步地，本领域技术人员知晓，任意一种对第一铁轨图像进行截取处理，获取第一中间铁轨图像的方法均落入本发明保护范围，在此不再赘述。
44.s230、根据f，获取关键像素点数量q，其中，q符合如下步骤：
45.q＝∑
mi＝1
(sg
0i
)/m；
46.其中，sg
0i
＝∑
nj＝1
(sf
0ij
)/n。
47.具体地，所述关键像素点数量为第三铁轨图像对应的像素点数量。
48.s250、对f进行处理，获取第二中间铁轨图像集f
′
＝{f
′1，
……
，f
′i，
……
，f
′m}，f
′i＝{f
′
i1
，
……
，f
′
ij
，
……
，f
′
in
}，f
′
ij
为第i个第二中间铁轨图像列表中，第j个第二中间铁轨图像，所述第二中间铁轨图像为目标区域像素点的数量统一为q的第一中间轨道图像。
49.具体地，本领域技术人员知晓，任意一种将第二中间铁轨图像统一为固定值的方法均落入本发明保护范围，例如，最近邻插值法(nearest interpolation)、双线性插值法(bilinear interpolation)以及双立方插值法(bi-cubic scaling)。
50.优选地，在本发明实施例中，采用双线性插值法对f进行处理，采用双线性插值法比采用最近邻插值法得到的图像更加光滑，并且算法相对于双立方插值法而言更加简单，因此，在提高了时间效率的同时，保证了第二中间铁轨图像的准确率。
51.s270、对f
′
进行处理，获取b。
52.具体地，本领域技术人员知晓，任意一种将第二中间铁轨图像进行灰度化处理的方法均落入本发明的保护范围，例如，最大值法、平均值法以及加权平均法。
53.优选地，在本发明实施例中，采用平均值法对f
′
进行灰度化处理，所述平均值将彩色图像中的三分量亮度求平均得到一个灰度值，计算量少，并且灰度化图像清洗，因此，提高了时间效率。
54.上述，s210-s230通过获取第一中间铁轨图像以及关键像素点数量，并对第一中间铁轨图像进行处理将第一中间铁轨图像中目标区域像素点的数量统一为关键像素点数量获取到第二中间铁轨图像，再对第二中间铁轨图像进行灰度化处理得到第二铁轨图像，统一了第一铁轨图片中像素点的数量，解决了由于航空器拍摄高度原因导致的第一铁轨图像分辨率不统一的问题，因此，使后续处理更加方便，提高了时间效率。
55.s300、获取第三铁轨图像c0＝{c
01
，
……
，c
0x
，
……
，c
0q
}，c
0x
为第三铁轨图像中的x个像素点的灰度值。
56.具体地，所述第三铁轨图像为铁轨在最佳状态下拍摄并经过处理为关键像素点数量后再经过灰度化处理获取到的铁轨图像。
57.s400、根据c0和b，获取第四铁轨图像d0，d0＝{d
01
，
……
，d
0g
，
……
，d
0z
}，d
0g
＝(xd
0g
，yd
0g
，rd
0g
)，xd
0g
为d0对应的第g个第四像素点的横轴坐标，yd
0g
为d0对应的第g个第四像素点的纵轴坐标，rd
0g
为d0对应的第g个第四像素点的灰度值，g的取值为1到z，z为d0对应的第四像素点的数量，所述第四像素点为|rb
0xij-c
0x
|＞r0对应的第二像素点，r0为预设灰度值阈值。
58.具体地，本领域技术人员知晓，任意一种获取第四轨道图像像素点对应的横轴坐标和第四轨道图像像素点对应的纵轴坐标的方法均落入本发明保护范围，在此不再赘述。
59.进一步地，采用opencv对第二铁轨图像进行图像处理，以获取xd
0g
以及yd
0g
。
60.进一步地，本领域技术人员可根据实际需求设置r0，在此不再赘述。
61.s500、根据d，获取第五铁轨图像列表e＝{e1，
……
，ey，
……
，e
p
}，ey＝{e
y1
，
……
，e
yg
，
……
，e
yz
}，e
yg
为第y个第五铁轨图像中第g个第五像素点，y的取值为1到p，p为第五铁轨图像的数量，所述第五像素点与对应的第四像素点的坐标相同。
62.具体地，ey∈[t0‑△
t，t0]，可以理解为，第五铁轨图像与第四铁轨图像拍摄时间差值不大于
△
t，其中，t0为拍摄第四铁轨图像的时间点，
△
t为预设时间阈值。
[0063]
进一步地，本领域技术人员可根据实际需求设置
△
t，在此不再赘述。
[0064]
进一步地，在s500中，还包括如下步骤：
[0065]
s510、根据ey，获取ey对应的第g个第五像素点的横轴坐标xe
yg
和ey对应的第g个第五像素点的纵轴坐标ye
yg
；
[0066]
s530、根据xe
yg
和ye
yg
，获取re
yg
。
[0067]
s600、根据e，获取第一数值列表s1＝{s11，
……
，s1g，
……
，s1z}，其中，s1g符合如下条件：
[0068]
s1g＝∑
py＝2
(re
yg-re
(y-1)g
)/p-1；
[0069]
其中，re
yg
为e
yg
对应的灰度值。
[0070]
s700、当s1g＜k0时，输出第一提示信息，其中，k0为预设第一数值阈值。
[0071]
具体地，本领域技术人员可根据实际需求设置k0，在此不再赘述。
[0072]
进一步地，所述第一提示信息为铁轨存在异物体系信息。
[0073]
s800、当s1g≥k0时，根据s1，获取第二数值列表s2＝{s21，
……
，s2e，
……
，s2h}，s2e为第e个第二数值，e的取值为1到h，h为第二数值的数量，其中，s2e符合如下条件：
[0074]
s2e＝rd
0e-re
ye
；
[0075]
其中，rd
0e
为d0对应的第e个第四像素点的灰度值，re
ye
为第e个第五像素点的灰度值。
[0076]
s900、当s2e＞k
′0时，输出第一提示信息，k
′0为预设第二数值阈值。
[0077]
具体地，本领域技术人员可根据实际需求设置k
′0，在此不再赘述。
[0078]
s1000、当s2e≤k
′0且s2e满足预设的目标条件时，输出第二提示信息。
[0079]
具体地，所述目标条件为e
1g
＞
……
＞e
yg
＞
……
＞e
pg
或e
1g
≤
……eyg
≤
……
≤e
pg
。
[0080]
进一步地，所述第二提示信息为铁轨生锈提示信息。
[0081]
上述，s100-s1000通过获取第三铁轨图像和第一铁轨图像集，并对第一铁轨图像集进行处理获取第二铁轨图像，再将第二铁轨图像与第三铁轨图像中的像素点进行对比，获取第四铁轨像，第四铁轨图像为像素灰度值与第三铁轨图像灰度值大于预设灰度阈值的第二铁轨图像，也就是出先异常的第二铁轨图像，并根据第四铁轨图像，获取到第五铁轨图像，根据第五铁轨图像的像素值获取第一数值列表以及第二数值列表，从而判断铁轨是出现异物还是生锈导致的像素点灰度值异常，因此，本发明不仅可以检测出铁轨出现异物的情况，还可以检测出铁轨生锈的情况。
[0082]
如图2所示，本发明实施例提供的基于铁轨接地检测试验的装置包括：获取模块1，图像处理模块2，提取异常像素点模块3和判断模块4。
[0083]
具体地，所述获取模块1用于获取第一铁轨图像，所述第以铁轨图像为航空器拍摄的铁轨图像；所述图像处理模块2用于对第一铁轨图像进行图像处理获取第二铁轨图像；所述提取异常像素点模块3用于获取第四铁轨图像，所述第四铁轨图像为像素点灰度值异常的第二铁轨图像；所述判断模块4用于根据第五铁轨图像列表判断第四铁轨图像中的异常像素点为第一异常状态还是第二异常状态，所述第一异常状态为铁轨存在异物状态，所述第二异常状态为铁轨生锈状态。
[0084]
本发明的实施例还提供了一种非瞬时性计算机可读存储介质，该存储介质可设置于电子设备之中以保存用于实现方法实施例中一种方法相关的至少一条指令或至少一段程序，该至少一条指令或该至少一段程序由该处理器加载并执行以实现上述实施例提供的方法。
[0085]
本发明的实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和前述的非瞬时性计算机可读存储介质。
[0086]
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。本发明开的范围由所附权利要求来限定。