[发明专利]一种轨检车巡检装置及其巡检方法

权利要求书

1.一种轨检车巡检装置，其特征在于：包括设置于铁轨上的巡检车和安装于巡检车上的支撑杆；所述支撑杆上安装旋转电机，旋转电机的输出轴与陀螺仪连接，陀螺仪下部安装四轴电机，四轴电机输出轴与摄像头连接；所述铁轨上安装压电传感器；所述旋转电机、陀螺仪、四轴电机、摄像头和压电传感器与外部计算器连接。

2.一种根据权利要求1所述的轨检车巡检装置的巡检方法，其特征在于，包括：

S1、实时接收摄像头和压电传感器采集的图片信息和压电信号；

S2、采用Laplacian变换进行图片的模糊检测，并设定方差阈值，若计算得到图片的方差小于方差阈值，则进入步骤S3；若图片的方差大于等于方差阈值，则进入步骤S4；

S3、控制旋转电机、陀螺仪、四轴电机作业，调整摄像头与铁轨之间的焦距，并将拍摄的铁轨照片上传至计算机，并进入步骤上S2；

S4、采用语义分割模型进行图片目标数据集标注；

S5、将分割后的模型进行灰度处理；

S6、采用局部自适应二值化计算灰度图像中像素点的阈值，若灰度图像中像素点灰度值大于阈值，则二值化结果为1，代表目标铁轨；若像素点灰度值小于阈值，则二值化结果为0，代表铁轨背景；

S7、采用CARRY算子对图像进行边缘检测，计算每个像素点当前的梯度强度；

S8、将像素点当前的梯度强度G_测与正常铁轨对应像素点的梯度强度G_常进行比较，若|G_测-G_常|的绝对值大于阈值，则判断像素点对应的铁轨存在缺陷，若|G_测-G_常|的绝对值小于等于阈值，则进入步骤S9；

S9、将同一段铁轨采集的压电信号转化为数字信号，并将所述数字信号的时域波形转化为频域的功率谱密度分布图，将所述功率谱密度分布图与正常铁轨的功率谱密度分布图进行比较，判断对应铁轨健康状况。

3.根据权利要求2所述的轨检车巡检方法，其特征在于，所述S2中采用Laplacian变换进行图片的模糊检测，包括：

采用Laplacian算子衡量图片的二阶导，用于边界检测，并采用图片的1个通道结合3x3的核进行卷积计算，计算输出图片的方差数值。

4.根据权利要求2所述的轨检车巡检方法，其特征在于，所述S4中采用语义分割模型的构建，包括：

S4.1、将目标数据集随机划分为训练样本集和测试样本集；

S4.2、采用训练样本集训练并构建语义分割模型，采用测试样本集测试模型精度。

5.根据权利要求2所述的轨检车巡检方法，其特征在于，所述S6中采用局部自适应二值化计算灰度图像中像素点的阈值，若灰度图像中像素点灰度值大于阈值，则二值化结果为1，代表目标铁轨；若像素点灰度值小于等于阈值，则二值化结果为0，代表铁轨背景，包括：

S6.1、设图像在像素点(x,y)处的灰度值为f(x,y)；

S6.2、计算图像中各像素点(x,y)的阈值w(x,y)：

W(x,y)＝0.5*(max f(x+m,y+n)+min f(x+m,y+n))

S6.3、若f(x,y)w(x,y)，则二值化结果为1，代表字符区域的目标点；否则二值化结果为0，代表背景区域的目标点。

6.根据权利要求2所述的轨检车巡检方法，其特征在于，所述S7中采用CARRY算子对图像进行边缘检测，计算每个像素点当前的梯度强度，包括：

S7.1、采用高斯滤波器，平滑图像，滤除噪声；

S7.2、计算图像中每个像素点的梯度强度G：

其中，G_x和G_y分别为x和y方向的梯度值；

S7.3、x和y方向的Sobel算子S_x和S_y分别为：

S7.4、若图像中一个3x3的窗口为A，计算梯度的像素点为e，则结合Sobel算子进行卷积计算，得到像素点e在x和y方向的梯度值分别为：

其中，*为卷积符号，sum表示矩阵中所有元素相加求和，a、b、c、d、e、f、g、h、i为卷积矩阵内的参数。