一種高速鐵路cpⅲ標志物的自動識別系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于機器視覺檢測技術，涉及一種基于機器視覺檢測平臺對高速鐵路 CPIII標志物的自動識別方法。
【背景技術】
[0002] 列車多次提速，其養護與安全運營要求越來越高，此外，在經過全面提速以及旅客 流量的快速增加以后，鐵路負荷日益增加，運行安全問題更加突現，由此軌道各種參數發生 變化，甚至軌道在受到破損后以至于存在運行安全隱患。為了保證鐵路的運營安全，需要加 強對鐵路軌道的檢測。
[0003] 目前，對軌道檢測多采用靜態檢測方法，通常使用儀器的為全站儀，道尺等工具， 該檢測方法突出問題是工作強度大、可靠性差、檢測效率低、和檢查精度低等，不能滿足鐵 路快速養護及維修的要求。CPIII標志物是是安裝在高速鐵路軌道兩側水泥圓墩柱上的標志 物，標志物如圖1所示。CPIII是高速鐵路沿線路布設的基粧，主要為鋪設無碴軌道和運營維 護提供控制基準，在高鐵線路上每60m左右設一個CPIII。

【發明內容】

[0004] 針對上述現有技術中存在的問題，結合現代非接觸式測量技術對鐵路安全檢測和 養護進行技術創新，結合多種高精密傳感器設備設計出一種對高速鐵路CPIII標志物的自 動識別方法，完成標志物的快速自動識別，為尚鐵軌道安全的尚效檢測提供有力支持。
[0005] 為了實現上述任務，本發明采用以下技術方案：
[0006] 一種高速鐵路CPIII標志物的自動識別方法，包括以下步驟：
[0007] 采集一張含有高速鐵路CPIII標志物的圖像，在計算機系統中進行如下處理：
[0008] 步驟一，對采集到的圖像依次進行均值濾波、圖像差分和圖像分割處理；
[0009] 步驟二，對步驟一處理后的圖像灰度進行均衡化，合并經前面步驟處理后分散的 各個像素，使其形成一個像素連通區；
[0010] 步驟三，在步驟二處理后的圖像中選擇矩形的特征區域，該特征區域中包含CPIII 標志物的四個黑色圓點，記該步驟處理后的圖像為目標圖像；
[0011] 步驟四，在計算機系統中，創建CPIII標志物模板，模板中含有CPIII標志物的各 個特征；
[0012] 步驟五，建立位移矩陣，具體過程如下：
[0013] 步驟S50,提取步驟四建立的標志物模板的輪廓；并將提取后圖像記為模板圖像；
[0014] 步驟S51，對步驟三的目標圖像進行二值化處理，使其轉化為黑白兩色圖像；
[0015] 步驟S52,以步驟S50圖像左上角第一個像素為原點建立坐標系，向右為X軸正方 向，向下為Y軸正方向，建立位移矩陣HomMat2D:
【主權項】
1. 一種高速鐵路CPIII標志物的自動識別方法，其特征在于，包括W下步驟： 采集一張含有高速鐵路CPIII標志物的圖像，在計算機系統中進行如下處理： 步驟一，對采集到的圖像依次進行均值濾波、圖像差分和圖像分割處理； 步驟二，對步驟一處理后的圖像灰度進行均衡化，合并經前面步驟處理后分散的各個 像素，使其形成一個像素連通區； 步驟=，在步驟二處理后的圖像中選擇矩形的特征區域，該特征區域中包含CPIII標志 物的四個黑色圓點，記該步驟處理后的圖像為目標圖像； 步驟四，在計算機系統中，創建CPIII標志物模板，模板中含有CPIII標志物的的各個 特征； 步驟五，建立位移矩陣，具體過程如下： 步驟S50,提取步驟四建立的標志物模板的輪廓；并將提取后圖像記為模板圖像；； 步驟S51，對步驟=的目標圖像進行二值化處理，使其轉化為黑白兩色圖像； 步驟S52,W步驟S50圖像左上角第一個像素為原點建立坐標系，向右為X軸正方向，向 下為Y軸正方向，建立位移矩陣化mMat2D;
在上式中： Ay= -(R〇w2-Rowl);Ax= -(Column2-Columnl);Ay為目標圖像相對于模板圖像在Y軸方向上的偏移量，Ax為目標圖像相對于模板圖像在X軸方向上的偏移量，0為目標圖 像相對于模板圖像的旋轉角度； Rowl為模板圖像的中屯、的Y方向的坐標，Row2為目標圖像的中屯、的y方向的坐標；Columnl為模板圖像中屯、的X方向的坐標；Column2為目標圖像的中屯、的X方向的坐 標； 0 =-(Angle2-Anglel) ;Anglel為模板圖像的中軸線與X軸方向夾角，Angle2為目標 圖像的中軸線與X軸方向夾角，W逆時針方向為正； 步驟六，利用位移矩陣對目標圖像進行變換，得到修正后的圖像，變換公式如下：
上式中，（x，y)為目標圖像各個點的坐標，柄，心為變換后圖像的坐標； 步驟走，對步驟六變換后的圖像與步驟四的模板進行模板匹配，尋找與步驟四的模板 匹配的圖像部分，完成識別過程。
2. -種高速鐵路CPIII標志物的自動識別系統，其特征在于，該系統包括依次連接的第 一模塊至第走模塊，其中第一模塊至第走模塊分別按照權利要求1中步驟一至步驟走中記 載的步驟實現其功能。
【專利摘要】本發明公開了一種高速鐵路CPⅢ標志物的自動識別系統及方法，該系統對采集到的圖像通過工控機進行圖像處理，通過均值濾波，圖像差分，圖像分割等算法，使圖像里的標志物特征更清晰，有利于下一步模板匹配，然后進行模板匹配，創建模板后進行匹配，該模板中含有該對象的各個特征，通過用模板在含有該對象的目標圖像中比較計算，達到識別目的，為后續CPⅢ標志物中心點坐標計算以及相機標定提供了支持。
【IPC分類】G06K9-64
【公開號】CN104850869
【申請號】CN201510206546
【發明人】韓毅, 許耀華, 王文宇, 楊燕雨, 劉海洋
【申請人】長安大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月27日