[发明专利]一种铁路货车转向架弹簧托板折断故障识别方法

权利要求书

1.一种铁路货车转向架弹簧托板折断故障识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、获取货车的线阵图像；

步骤二、从步骤一获取的图像中截取出弹簧托板的局部区域图像；

步骤三、采用逐步定位的方法，从步骤二获得的局部区域图像中精定位出弹簧托板两侧的挡板；其具体过程为：

步骤三一、定位弹簧托板中心列

在局部区域图像中，根据转向架上两个对称的三角孔内阴影区域的图像特征，提取出阴影区域的位置信息；

将两个阴影区域对称的中心列作为弹簧托板中心列；

步骤三二、定位弹簧托板底边

采用多子窗口滤波方法对局部区域图像进行滤波处理，获得滤波处理后的图像；再使用Sobel算子提取出弹簧托板U型底边边缘信息，获得弹簧托板底边位置信息；

步骤三三、定位弹簧托板拐角

采用45°的Sobel算子对弹簧托板左侧拐角进行检测，采用135°的Sobel算子对弹簧托板右侧拐角进行检测，获得弹簧托板两个拐角的位置信息；

步骤三四、提取弹簧托板两侧的挡板子图

根据弹簧托板底边和两个拐角的位置信息提取出包含两侧挡板的两张子图；

步骤四、将弹簧托板两侧的挡板切割为若干张有重叠区域的子图，比较相邻子图的梯度信息判断是否发生折断故障。

2.根据权利要求1所述的一种铁路货车转向架弹簧托板折断故障识别方法，其特征在于，所述线阵图像是利用搭建在货车轨道周围的高清设备拍摄的，通过线扫描的方式实现图像的无缝拼接。

3.根据权利要求1所述的一种铁路货车转向架弹簧托板折断故障识别方法，其特征在于，所述步骤二的具体过程为：

根据货车轴距信息和转向架信息对弹簧托板所在转向架区域进行粗定位后，从线阵图像中截取出包含弹簧托板的局部区域图像。

4.根据权利要求1所述的一种铁路货车转向架弹簧托板折断故障识别方法，其特征在于，所述多子窗口滤波方法具体为：

将5×5的滤波窗口划分为9个3×3的子窗口，计算子窗口Z_i,j内所有点的像素值的中值N_i，j；

N_i，j＝Median(x∈F_i，j)

其中，F_i，j为子窗口Z_i，j内的点的像素值的集合，N_i，j为子窗口内所有点的像素值的中值，i＝1，2，3，j＝1，2，3；

计算所有子窗口中值的平均值v：

计算每个子窗口中值N_i，j与平均值v的绝对差值Fa_i，j：

Fa_i，j＝|N_i，j-v|

计算每个子窗口中值对应的归一化权值w_i，j：

其中，TH是所有子窗口绝对差值Fa_i，j的平均值；

将所有子窗口的中值与对应权值进行加权相加，相加结果作为滤波输出F(i，j)：

F(i，j)＝∑N_i，jw_i，j。

5.根据权利要求1所述的一种铁路货车转向架弹簧托板折断故障识别方法，其特征在于，所述步骤四的具体过程为：

对弹簧托板左侧的挡板图像进行切割，将其切割为3张子图，3张子图的高度均为50像素，宽度均为30像素，3张子图中相邻的子图之间有20％的重叠区域；

分别利用水平Sobel算子和垂直Sobel算子对每张子图进行检测，得到每张子图中的水平梯度强度和垂直梯度强度，并计算每张子图的水平梯度强度与垂直梯度强度的比值的绝对值；

将相邻两个子图对应的绝对值做差，若存在着相邻两个子图的做差结果的绝对值大于0.2，则认为左侧挡板发生折断故障，否则，任意的相邻两个子图的做差结果的绝对值均小于等于0.2，则认为左侧挡板未发生折断故障；

同理，对弹簧托板右侧的挡板图像进行处理，判断右侧挡板是否发生折断故障。