[发明专利]一种基于一字模板匹配的轨道扣件定位方法

权利要求书

1.一种基于一字模板匹配的轨道扣件定位方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)扣件模板制作；

在轨道线路原始图像中，将一对完整的扣件图像抠离，获得对称性扣件模板；

对称性扣件模板的宽度为w_t，w_t的单位为像素；

(2)依据扣件区域宽度尺寸w_f和钢轨区域坐标，在轨道线路原始图像中分割出扣件区域的一字形分割区域，获得一字形分割区域图，w_f的单位为像素；

所述一字形分割区域在轨道线路原始图像中的定位坐标按如下公式确定：

c_l＝C_l-w_f+α；

c_r＝C_r+w_f+α；

其中，c_l为所述一字形分割区域在轨道线路原始图像中左边缘的列坐标，c_r为所述一字形分割区域在轨道线路原始图像中右边缘的列坐标，C_l为钢轨左边缘在轨道线路原始图像中的列坐标，C_r为钢轨右边缘在轨道线路原始图像中的列坐标，α为调整所述一字形分割区域的宽度与模板宽度大小一致的自适应参数；

(3)精确定位；

将对称性扣件模板在所述一字形分割区域图上扫描，并用归一化相关性系数度量扫描区域与模板的相似性；

归一化相关系数的大小，1表示完美匹配，-1表示糟糕匹配，0表示没有任何相关性；找到最大值，其对应子图即为精确定位的一对对称性扣件位置；

(4)循环使用步骤(2)～(3)的方法，遍历采集到的所有轨道线路原图，便可定位轨道上所有的扣件，其中所述轨道线路原图都仅包含一对完整的扣件。

2.根据权利要求1所述的一种基于一字模板匹配的轨道扣件定位方法，其特征在于，所述一对完整的扣件图像是指在钢轨两侧呈中心对称的两个完好的扣件及一小段钢轨组成的图像。

3.根据权利要求1所述的一种基于一字模板匹配的轨道扣件定位方法，其特征在于，所述钢轨区域坐标基于灰度垂直投影和阈值分割图像二值化原理获知，具体确定步骤为：

a)根据轨道线路原始图像，计算得到轨道线路原始图像的灰度垂直投影波形图；

b)分析统计灰度垂直投影波形图的规律找到钢轨区域的灰度阈值；

c)使用阈值分割对图像进行二值化处理，进而确定出钢轨区域坐标。

4.根据权利要求3所述的一种基于一字模板匹配的轨道扣件定位方法，其特征在于，所述的步骤a)中，选用高度和钢轨长度相同且宽度为1个像素的滑动窗口遍历整张图片并通过公式计算平均灰度值Av(j)，从而得到灰度垂直投影波形图，其表达式为：

其中，j表示第j个滑动窗口，i表示第i行像素矩阵，f(i,j)表示所在位置的像素灰度值，h表示该滑动窗口的高度。

5.根据权利要求3所述的一种基于一字模板匹配的轨道扣件定位方法，其特征在于，所述轨道线路原始图像的分辨率为2048×4096；所述灰度阈值为(130,255)。

6.根据权利要求1所述的一种基于一字模板匹配的轨道扣件定位方法，其特征在于，所述扣件区域宽度尺寸w_f为620像素；轨道线路的钢轨宽度为320像素。

7.根据权利要求1所述的一种基于一字模板匹配的轨道扣件定位方法，其特征在于，将对称性扣件模板在所述一字形分割区域图上扫描前，对所述对称性扣件模板和所述一字形分割区域图进行预处理；

所述预处理依次包括灰度化处理、图像增强处理和使用滤波函数去除图像噪声。