[发明专利]一种货车下心盘螺栓丢失故障识别装置及其识别方法

权利要求书

1.一种货车下心盘螺栓丢失故障识别装置，其特征在于：包括图像采集器、图像处理器和输出单元；所述的图像采集器负责采集货车下心盘螺栓所在部位的下心盘螺栓图像，并将该图像传输至图像处理器；图像处理器负责对下心盘螺栓图像进行处理和识别，最终判断出下心盘螺栓图像中是否存在下心盘螺栓丢失的故障，并标记故障的位置，然后向输出单元输出识别完毕的图像，输出单元负责把识别完毕的图像输出显示。

2.根据权利要求1所述的一种货车下心盘螺栓丢失故障识别装置，其特征在于：所述的图像采集器具有控制装置和摄像机的图像采集系统。

3.根据权利要求2所述的一种货车下心盘螺栓丢失故障识别装置，其特征在于：所述的摄像机采用高速数字CCD摄像机。

4.根据权利要求2所述的一种货车下心盘螺栓丢失故障识别装置，其特征在于：所述的图像采集器的补偿光源选用氙气灯。

5.一种货车下心盘螺栓丢失故障装置的识别方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

(1)列车通过时，接收从图像采集器发出的运行中铁路货车车体的车辆信息，车辆信息包括车型、车辆数和图像数据；

(2)选取读入待识别图像：图像处理器根据车辆信息和图片命名规则，从货车车体图像库中提取出此辆列车含有下心盘螺栓部件的图像作为待识别图像，所述的图像的命名规则为：x_y_z；x为车辆在车次列车中的编号，从1开始编排；y为该车辆的部位，y＝1表示车辆的转向架部位，y＝2表示车辆的制动梁部位，y＝3表示车辆中间部部位，y＝4表示车钩勾缓部；z为列车该部位图像的编号，从1开始编排，车辆型号不同；

(3)等比例缩小：

图像处理器将接收的下心盘螺栓图像进行尺寸等比例缩小，采用图像降采样处理方法对接收到的图像的尺寸进行等比例缩小，具体为在原图像中每n个像素中，取第n个像素值作为缩小后图像中对应的像素值，对应等比例缩放的缩放比例为1/n；

(4)根据下心盘螺栓图像的文件名后缀初定位：

根据下心盘螺栓图像文件名后缀中z的对应数字初步从待识别图像中框选下心盘螺栓部件在该图像中的范围，得到初定位的图像；

具体得到初定位图像的方法为：取待识别图像左上方的顶点为坐标原点，以穿过该点水平向右的方向为x轴正方向，以穿过该点竖直向下的方向y轴正方向；当z＝1或7时，下心盘螺栓部件在待识别图像右侧，则初定位图像的范围为大于等于点A₁、点B₁、点C₁和点D₁构成的四边形区域；其中点A₁的坐标为(106，453)，点B₁的坐标为右上的坐标为，点C₁的坐标为右下位置，点D₁的坐标为(396，453)，当z＝4或10时，下心盘螺栓部件在待识别图像左侧，则初定位图像的范围为大于等于点A₂、点B₂、点C₂和点D₂构成的四边形区域；其中点A₂的坐标为(106，225)，点B₂的坐标为右上的坐标为(106，345)，点C₂(右下点)的坐标为右下位置(396，345)，点D₂的坐标为(396，225)；

(5)将等比例缩小后的图像进行初步预处理：

图像处理器初定位的图像转换为灰度图像，然后对灰度图像进行亮度调整；所述的亮度调整为搜索初定位图像区域中像素值的取值区间，区间两端为区域的最小像素值和最大像素值，计算区域中每一个位置像素值与最小像素值的差值，并将该差值平均分布于像素值的取值区间内；

(6)定位候选区域：

对初步预处理后的图像进行逐点遍历，判断是否为候选点，判断方法为：计算预处理后图像的水平方向和垂直方向梯度值，通过判断图像中的每个点在上、下、左、右四个方向相邻的100～200像素值内水平方向和垂直方向的梯度值总和的大小，当总和的值大于75时，成为候选点，所有候选点的集合构成候选区域；

(7)提取候选区域的图像特征：

利用边缘特征、角特征和脊特征的提取方法对候选区域进行特征提取，形成特征提取向量数据组，特征向量数据数据组共分为3组，每组10个特征向量；第一组为边缘特征提取，第二组为角特征提取，第三组为脊检测特征提取；

(8)对特征数据进行识别运算：

将提取出来的特征向量数据组输入的神经网络后，输出一个单值，判断此单值，如果该单值大于0.5，则认为待识别图像存在下心盘螺栓丢失的故障；

(9)输出识别结果：

将识别出的下心盘螺栓丢失的故障的位置标记在待识别图像上，并输出显示。