一种高速铁路cpⅲ标志物的自动识别系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机器视觉检测技术，涉及一种基于机器视觉检测平台对高速铁路 CPIII标志物的自动识别方法。
【背景技术】
[0002] 列车多次提速，其养护与安全运营要求越来越高，此外，在经过全面提速以及旅客 流量的快速增加以后，铁路负荷日益增加，运行安全问题更加突现，由此轨道各种参数发生 变化，甚至轨道在受到破损后以至于存在运行安全隐患。为了保证铁路的运营安全，需要加 强对铁路轨道的检测。
[0003] 目前，对轨道检测多采用静态检测方法，通常使用仪器的为全站仪，道尺等工具， 该检测方法突出问题是工作强度大、可靠性差、检测效率低、和检查精度低等，不能满足铁 路快速养护及维修的要求。CPIII标志物是是安装在高速铁路轨道两侧水泥圆墩柱上的标志 物，标志物如图1所示。CPIII是高速铁路沿线路布设的基粧，主要为铺设无碴轨道和运营维 护提供控制基准，在高铁线路上每60m左右设一个CPIII。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术中存在的问题，结合现代非接触式测量技术对铁路安全检测和 养护进行技术创新，结合多种高精密传感器设备设计出一种对高速铁路CPIII标志物的自 动识别方法，完成标志物的快速自动识别，为尚铁轨道安全的尚效检测提供有力支持。
[0005] 为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
[0006] 一种高速铁路CPIII标志物的自动识别方法，包括以下步骤：
[0007] 采集一张含有高速铁路CPIII标志物的图像，在计算机系统中进行如下处理：
[0008] 步骤一，对采集到的图像依次进行均值滤波、图像差分和图像分割处理；
[0009] 步骤二，对步骤一处理后的图像灰度进行均衡化，合并经前面步骤处理后分散的 各个像素，使其形成一个像素连通区；
[0010] 步骤三，在步骤二处理后的图像中选择矩形的特征区域，该特征区域中包含CPIII 标志物的四个黑色圆点，记该步骤处理后的图像为目标图像；
[0011] 步骤四，在计算机系统中，创建CPIII标志物模板，模板中含有CPIII标志物的各 个特征；
[0012] 步骤五，建立位移矩阵，具体过程如下：
[0013] 步骤S50,提取步骤四建立的标志物模板的轮廓；并将提取后图像记为模板图像；
[0014] 步骤S51，对步骤三的目标图像进行二值化处理，使其转化为黑白两色图像；
[0015] 步骤S52,以步骤S50图像左上角第一个像素为原点建立坐标系，向右为X轴正方 向，向下为Y轴正方向，建立位移矩阵HomMat2D:
【主权项】
1. 一种高速铁路CPIII标志物的自动识别方法，其特征在于，包括W下步骤： 采集一张含有高速铁路CPIII标志物的图像，在计算机系统中进行如下处理： 步骤一，对采集到的图像依次进行均值滤波、图像差分和图像分割处理； 步骤二，对步骤一处理后的图像灰度进行均衡化，合并经前面步骤处理后分散的各个 像素，使其形成一个像素连通区； 步骤=，在步骤二处理后的图像中选择矩形的特征区域，该特征区域中包含CPIII标志 物的四个黑色圆点，记该步骤处理后的图像为目标图像； 步骤四，在计算机系统中，创建CPIII标志物模板，模板中含有CPIII标志物的的各个 特征； 步骤五，建立位移矩阵，具体过程如下： 步骤S50,提取步骤四建立的标志物模板的轮廓；并将提取后图像记为模板图像；； 步骤S51，对步骤=的目标图像进行二值化处理，使其转化为黑白两色图像； 步骤S52,W步骤S50图像左上角第一个像素为原点建立坐标系，向右为X轴正方向，向 下为Y轴正方向，建立位移矩阵化mMat2D;
在上式中： Ay= -(R〇w2-Rowl);Ax= -(Column2-Columnl);Ay为目标图像相对于模板图像在Y轴方向上的偏移量，Ax为目标图像相对于模板图像在X轴方向上的偏移量，0为目标图 像相对于模板图像的旋转角度； Rowl为模板图像的中屯、的Y方向的坐标，Row2为目标图像的中屯、的y方向的坐标；Columnl为模板图像中屯、的X方向的坐标；Column2为目标图像的中屯、的X方向的坐 标； 0 =-(Angle2-Anglel) ;Anglel为模板图像的中轴线与X轴方向夹角，Angle2为目标 图像的中轴线与X轴方向夹角，W逆时针方向为正； 步骤六，利用位移矩阵对目标图像进行变换，得到修正后的图像，变换公式如下：
上式中，（x，y)为目标图像各个点的坐标，柄，心为变换后图像的坐标； 步骤走，对步骤六变换后的图像与步骤四的模板进行模板匹配，寻找与步骤四的模板 匹配的图像部分，完成识别过程。
2. -种高速铁路CPIII标志物的自动识别系统，其特征在于，该系统包括依次连接的第 一模块至第走模块，其中第一模块至第走模块分别按照权利要求1中步骤一至步骤走中记 载的步骤实现其功能。
【专利摘要】本发明公开了一种高速铁路CPⅢ标志物的自动识别系统及方法，该系统对采集到的图像通过工控机进行图像处理，通过均值滤波，图像差分，图像分割等算法，使图像里的标志物特征更清晰，有利于下一步模板匹配，然后进行模板匹配，创建模板后进行匹配，该模板中含有该对象的各个特征，通过用模板在含有该对象的目标图像中比较计算，达到识别目的，为后续CPⅢ标志物中心点坐标计算以及相机标定提供了支持。
【IPC分类】G06K9-64
【公开号】CN104850869
【申请号】CN201510206546
【发明人】韩毅, 许耀华, 王文宇, 杨燕雨, 刘海洋
【申请人】长安大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月27日