基于改进Retinex与双CNNs的钢轨表面缺陷图像增强算法研究

1

作者 罗晖 章硕生 +1 位作者 曾伟 张金华 《电子测量技术》 北大核心 2025年第13期189-198,共10页

在钢轨表面缺陷检测过程中,受光照不均、镜头抖动等外界因素的影响,采集的图像存在对比度低、背景不均匀和缺陷细节模糊等问题。为此,提出一种基于改进Retinex与双CNNs的钢轨表面缺陷图像增强算法。首先,将钢轨表面缺陷RGB图像转换为HS... 在钢轨表面缺陷检测过程中,受光照不均、镜头抖动等外界因素的影响,采集的图像存在对比度低、背景不均匀和缺陷细节模糊等问题。为此,提出一种基于改进Retinex与双CNNs的钢轨表面缺陷图像增强算法。首先,将钢轨表面缺陷RGB图像转换为HSV空间后,采用引入均值和均方差,加入控制图像动态参数的Retinex算法,实现V分量对比度的调整,再通过自适应伽马变换校正图像曝光;其次,对S分量根据亮度进行自适应非线性增强,解决光照变化带来的背景不均匀问题;然后,为了进一步解决镜头抖动产生的缺陷图像细节模糊问题,设计了基于U-Net结构的去模糊子网络和超分辨细节恢复子网络组成的双CNNs网络,学习原始图像和增强后图像的语义特征,并提取其纹理特征,以获取高质量图像的纹理和细节信息。最后,采用RSDDs数据集和自制钢轨表面缺陷模糊图像数据集对模型进行训练和测试。实验结果表明,与现有的主流算法相比,峰值信噪比和结构相似性分别提高了2.61 dB和0.026,在视觉上较另外10种方法获得的钢轨表面缺陷图像具有较高的对比度、清晰的缺陷细节和丰富的纹理信息。 展开更多

关键词 钢轨表面缺陷 HSV 改进Retinex 图像增强 双CNNs 去模糊

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基于机器视觉的钢轨表面面型缺陷分类实验设计 被引量：5

2

作者 李珂嘉 张璐薇 +3 位作者 马跃洋 尹昱东 杨帆 张璐 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第3期122-127,134,共7页

随着城市轨道交通的飞速发展,实现钢轨表面缺陷实时检测对铁路行业稳步发展意义重大。如何实时检测钢轨表面缺陷是保障铁路运行安全亟须解决的一个关键问题。鉴于此,设计了一套基于机器视觉的钢轨表面缺陷检测实验仿真方法。搭建图像采... 随着城市轨道交通的飞速发展,实现钢轨表面缺陷实时检测对铁路行业稳步发展意义重大。如何实时检测钢轨表面缺陷是保障铁路运行安全亟须解决的一个关键问题。鉴于此,设计了一套基于机器视觉的钢轨表面缺陷检测实验仿真方法。搭建图像采集、图像预处理和缺陷分类等模块;提出自拟合亮度调整算法完成像素值统计,得到清晰的缺陷特征图像;用750组数据训练网络权值,实现缺陷分类预测;经过数据分析和误差评估,识别准确率在90%以上,相关系数高达0.96,单幅图像平均耗时1.267 s,测试表明,所提方法能准确、高效地实现钢轨表面缺陷信息的缺陷分类与识别。 展开更多

关键词 钢轨表面缺陷检测 机器视觉 图像处理 缺陷分类

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基于语义增广与YOLOv8的钢轨表面缺陷检测方法 被引量：1

3

作者 吴永军 崔灿 何永福 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3864-3875,共12页

针对钢轨表面缺陷检测中存在的表面反光导致缺陷不明显、样本数量少、检测实时性要求高、检测精度偏低等问题,提出一种融合语义增广与YOLO模型的钢轨表面缺陷检测方法。以RSDDs数据集为例,截取钢轨表面缺陷区域,采用傅里叶变换提取缺陷... 针对钢轨表面缺陷检测中存在的表面反光导致缺陷不明显、样本数量少、检测实时性要求高、检测精度偏低等问题,提出一种融合语义增广与YOLO模型的钢轨表面缺陷检测方法。以RSDDs数据集为例,截取钢轨表面缺陷区域,采用傅里叶变换提取缺陷语义特征,并结合原始图像进行语义增广,构建了表面缺陷增广数据集;基于YOLOv8检测模型,增加了融合低层特征的检测头,构建了面向钢轨表面缺陷实例分割的检测模型;通过模型训练与测试,对比图像语义增广、YOLOv8模型改进在钢轨表面缺陷检测、语义分割精度上的效果。研究结果表明:傅里叶域提取语义特征能够抑制表面反光影响,图像的语义增广和YOLOv8模型改进的策略均能够有效提升钢轨表面缺陷检测的准确率和召回率,语义增广在检测精度和实例分割精度的mAP50指标分别提高2.1和3.0个百分点,YOLOv8模型改进策略在检测精度和实例分割精度的mAP50指标分别提高1.0和1.4百分点;结合语义增广与模型改进,将钢轨表面缺陷的检测精度和分割精度的mAP50指标分别提升至0.937和0.934,在mAP50~95指标上分别达到11.4和11.9个百分点的提升,显著提升了钢轨表面缺陷检测的准确性,同时保持了较好的实时性。研究结果为进一步提升钢轨表面缺陷检测的准确性和效率提供解决思路,为铁路基础设施的数字化、智能化运维管理提供参考。 展开更多

关键词 傅里叶变换 语义增广 钢轨表面缺陷 实例分割 YOLOv8

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基于注意力引导多尺度降噪卷积神经网络的钢轨表面缺陷图像降噪 被引量：1

4

作者 陈仁祥 潘升 +2 位作者 杨黎霞 王建西 夏天 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期123-131,共9页

针对钢轨表面缺陷图像降噪依赖人工设置滤波参数和缺陷边缘模糊的问题,提出基于注意力引导多尺度降噪卷积神经网络的钢轨表面缺陷图像降噪方法。首先采用深层网络中的多尺度卷积自动提取含噪图像的特征,使其不依赖于人工设置滤波参数,... 针对钢轨表面缺陷图像降噪依赖人工设置滤波参数和缺陷边缘模糊的问题,提出基于注意力引导多尺度降噪卷积神经网络的钢轨表面缺陷图像降噪方法。首先采用深层网络中的多尺度卷积自动提取含噪图像的特征,使其不依赖于人工设置滤波参数,并克服单尺度卷积特征不够精细导致缺陷边缘模糊的问题;其次利用跳跃连接融合网络深层特征和浅层特征,强化浅层特征影响,克服因网络加深导致浅层特征被忽略的问题,使特征更充分;然后利用注意力机制调节特征在空间不同位置的权重,筛选出能表征噪声的特征,获得噪声信息;最后通过重建模块去除含噪图像中的噪声,实现端到端的降噪。试验结果从定性和定量角度证明所提方法不仅降噪效果更好,且更有效地保留了缺陷边缘信息,为缺陷精确分割提供条件。 展开更多

关键词 钢轨表面缺陷 图像降噪 卷积神经网络 多尺度特征

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基于改进YOLOv7的钢轨表面缺陷检测

5

作者 陈仁祥 潘升 +2 位作者 杨黎霞 高晓鹏 王建西 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期18-24,共7页

研究目的:钢轨表面缺陷是铁路交通安全运行的重要隐患,对其进行准确检测十分重要。钢轨服役的复杂环境使其可能沾染污渍,同时钢轨缺陷形状往往不一致,为解决钢轨附着污渍导致误识别以及缺陷形状不一致导致难以准确检测的问题,提出基于改... 研究目的:钢轨表面缺陷是铁路交通安全运行的重要隐患,对其进行准确检测十分重要。钢轨服役的复杂环境使其可能沾染污渍,同时钢轨缺陷形状往往不一致,为解决钢轨附着污渍导致误识别以及缺陷形状不一致导致难以准确检测的问题,提出基于改进YOLOv7的钢轨表面缺陷检测方法。研究结论:(1)通过构建数据集时以包含污渍的钢轨图像作为负样本的方法,利用标签差异使网络学习区分缺陷和污渍的特征,克服了对污渍误检测问题;(2)通过可变形卷积与嵌入通道注意力机制对YOLOv7完成改进,即通过对卷积采样点添加偏置的方式实现可变形卷积替换固定卷积,实现网络对缺陷几何形变适应能力的增强,同时将通道注意力机制嵌入网络中,利用其为不同通道特征加权的特点使网络关注缺陷特征,从而增强了缺陷特征提取能力;(3)通过将钢轨表面缺陷数据集加载于构建的改进YOLOv7网络实现端到端的钢轨表面缺陷检测,证明了所提方法的有效性和可行性;(4)本研究成果可为钢轨表面缺陷智能化检测提供新方法。 展开更多

关键词 钢轨表面 缺陷检测 注意力机制 可变形卷积

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鲁棒实时钢轨表面擦伤检测算法研究 被引量：30

6

作者 任盛伟 李清勇 +3 位作者 许贵阳 韩强 罗四维 冯其波 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期25-29,共5页

应用图像处理和模式识别技术,分析高速线阵扫描相机采集的钢轨数字图像,提出鲁棒实时的钢轨表面擦伤检测算法。这种算法首先分析采集图像在垂直方向的投影曲线,提取准确钢轨图像;之后,借鉴人类视觉对比度感知机理,将钢轨灰度图转换为灰... 应用图像处理和模式识别技术,分析高速线阵扫描相机采集的钢轨数字图像,提出鲁棒实时的钢轨表面擦伤检测算法。这种算法首先分析采集图像在垂直方向的投影曲线,提取准确钢轨图像;之后,借鉴人类视觉对比度感知机理,将钢轨灰度图转换为灰度对比图,并基于最大熵原理进行二值化处理,分割出可疑擦伤区域;然后根据经验知识判定钢轨表面的可疑擦伤。实验验证表明:新算法的检测性能高,平均准确率为90.7%,平均漏检率为3.95%;检测速度快,平均检测时间不超过40 ms。 展开更多

关键词 钢轨表面擦伤 检测 对比度感知 最大熵原理 算法

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基于背景差分的高铁钢轨表面缺陷图像分割 被引量：83

7

作者 贺振东 王耀南 +1 位作者 刘洁 印峰 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期640-649,共10页

高铁钢轨表面图像具有光照变化、反射不均、特征少等特点,使得缺陷自动检测极为困难。为了在高速运动过程中,从复杂的钢轨表面图像中分割出缺陷,根据钢轨表面图像具有沿钢轨方向像素值基本不变的特征,建立钢轨表面图像背景模型,提出了... 高铁钢轨表面图像具有光照变化、反射不均、特征少等特点,使得缺陷自动检测极为困难。为了在高速运动过程中,从复杂的钢轨表面图像中分割出缺陷,根据钢轨表面图像具有沿钢轨方向像素值基本不变的特征,建立钢轨表面图像背景模型,提出了基于背景差分的钢轨表面缺陷检测算法,主要包括钢轨区域提取、背景建模差分、阈值分割和图像滤波4个步骤,其主要特点是将视频监控中的背景差分法推广到缺陷图像分割领域,同时借助自适应阈值分割和滤波技术,在一定程度上,解决了铁轨表面缺陷分割过程中图像光照变化、反射不均、特征少等不利因素的影响。实验仿真和现场测试结果均表明,该方法对块状缺陷能很好地识别,召回率和准确率分别达96%和80.1%。 展开更多

关键词 背景差分 自适应阈值 高铁钢轨表面缺陷 图像分割

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基于反向P-M扩散的钢轨表面缺陷视觉检测 被引量：32

8

作者 贺振东 王耀南 +1 位作者 毛建旭 印峰 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期1667-1679,共13页

研制了一种基于反向P-M(Perona-Malik)扩散的钢轨表面缺陷视觉检测装置,该装置可自动获取钢轨表面图像,并实现实时检测与定位钢轨表面缺陷.钢轨图像具有光照变化、反射不均、特征少等特点,为了在运动过程中从复杂的钢轨表面图像提取缺陷... 研制了一种基于反向P-M(Perona-Malik)扩散的钢轨表面缺陷视觉检测装置,该装置可自动获取钢轨表面图像,并实现实时检测与定位钢轨表面缺陷.钢轨图像具有光照变化、反射不均、特征少等特点,为了在运动过程中从复杂的钢轨表面图像提取缺陷,首先将图像进行反向P-M扩散,然后将扩散后的图像与原图像进行差分,从而减小了上述因素的影响,最后将差分图像进行二值化操作,根据缺陷边缘特性和面积进行滤波,分割出缺陷图像.实验仿真和现场测试结果表明,该方法能很好地识别块状缺陷和线状缺陷,并且检测速度、精度、识别率和误检率都能很好地满足要求. 展开更多

关键词 反向P-M扩散 图像差分 钢轨表面缺陷 视觉检测

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钢轨表面缺陷检测的图像预处理改进算法 被引量：34

9

作者 袁小翠 吴禄慎 陈华伟 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期800-805,共6页

由于线阵相机拍摄的图像光照不均、对比度低,使得钢轨表面离散缺陷检测成为机器视觉检测的难点,为此提出局部非线性对比度增强法和改进最大熵阈值分割法对钢轨图像进行预处理.该算法将局部区域内相对较低的灰度级映射到更低的范围,相对... 由于线阵相机拍摄的图像光照不均、对比度低,使得钢轨表面离散缺陷检测成为机器视觉检测的难点,为此提出局部非线性对比度增强法和改进最大熵阈值分割法对钢轨图像进行预处理.该算法将局部区域内相对较低的灰度级映射到更低的范围,相对较高的灰度级映射到更高的范围,实现对比度拉伸;通过分析图像的目标熵、背景熵、灰度概率分布曲线,使用图像目标熵最大、目标概率较小的改进最大熵阈值分割法对图像进行分割,得到包含噪声相对较少的图像.实验结果表明,文中提出的非线性对比度图像增强算法简单、快速、有效,而且增强效果与光照无关;与原始的最大熵、目标最大熵、OSTU阈值分割法相比,改进的最大熵分割阈值较小,分割后的图像包含的噪声少;改进的预处理算法对测试图像的漏检率和误检率分别是6.2%和7.3%. 展开更多

关键词 机器视觉 钢轨表面缺陷 图像增强 最大熵

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基于高斯-中值的钢轨表面缺陷图像滤波研究 被引量：19

10

作者 顾桂梅 冉建民 周咏 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1943-1949,共7页

针对传统滤波算法在钢轨表面缺陷检测中噪声滤除效果的缺点,提出一种高斯-中值滤波算法。将图像反转,使缺陷及一些被氧化处与正常的钢轨表面的灰度亮度发生反转。对反转后图像的滤波模板窗口求加权平均值,将图像中的每个点的像素灰度值... 针对传统滤波算法在钢轨表面缺陷检测中噪声滤除效果的缺点,提出一种高斯-中值滤波算法。将图像反转,使缺陷及一些被氧化处与正常的钢轨表面的灰度亮度发生反转。对反转后图像的滤波模板窗口求加权平均值,将图像中的每个点的像素灰度值与其加权平均值进行比较,若该点的像素灰度值大于其加权平均值,则用中值滤波算法进行处理,否则用高斯滤波算法进行处理。将仿真结果与传统的方法相比较表明:该方法去除噪声效果更好,并能很好的保护图像细节和改善缺陷处的边缘细节。 展开更多

关键词 钢轨表面缺陷 图像 噪声 滤波 图像反转

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一种基于空间滤波的钢轨表面擦伤检测改进算法 被引量：5

11

作者 赵宏伟 黄雅平 +1 位作者 王胜春 李清勇 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2014年第1期130-133,137,共5页

钢轨表面擦伤检测是保障铁路运输安全的重要手段之一。应用图像处理和模式识别技术来处理钢轨数字图像,检测并定位擦伤区域是一种可行且发展迅速的研究手段。课题组在前期工作中提出了一种鲁棒实时的钢轨表面擦伤检测算法,该算法首先对... 钢轨表面擦伤检测是保障铁路运输安全的重要手段之一。应用图像处理和模式识别技术来处理钢轨数字图像,检测并定位擦伤区域是一种可行且发展迅速的研究手段。课题组在前期工作中提出了一种鲁棒实时的钢轨表面擦伤检测算法,该算法首先对钢轨图像进行灰度对比度增强,在此基础上定位可疑擦伤区域并进行判定。算法对于常规擦伤图像具有较高的检测性能,但对于钢轨图像包含多处擦伤且擦伤区域灰度值差异较大的情况,往往造成漏检。针对原算法的不足,提出了一种基于空间滤波的钢轨表面擦伤检测改进算法,该算法对原算法检测到的擦伤区域进行钢轨灰度图均值填充,并对填充后的图像进行二次检测,在重新生成的灰度对比度图中,原检测图像中灰度值不明显的擦伤区域的灰度对比度值得到增强,从而增加了检出的可能性。经实验结果验证,改进算法具有较高的检测性能:在总的时间耗费没有明显增加的情况下,检测的平均准确率为90.8%,平均漏检率为4.0%,较原算法有较大改善。 展开更多

关键词 钢轨表面擦伤 检测 算法改进 空间滤波

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基于图像差异和视觉反差的钢轨表面缺陷检测 被引量：14

12

作者 夏利民 蔡南平 杨宝娟 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2014年第6期2052-2055,共4页

对钢轨表面缺陷检测方法进行了研究,报告了检测方法的现状。提出了基于图像间差异的方法,快速从海量的钢轨表面图像中找到拟缺陷图像,过滤掉正常的图像。提出了基于视觉反差的显著图生成方法,准确提取缺陷的大小,位置等信息。实验结果表... 对钢轨表面缺陷检测方法进行了研究,报告了检测方法的现状。提出了基于图像间差异的方法,快速从海量的钢轨表面图像中找到拟缺陷图像,过滤掉正常的图像。提出了基于视觉反差的显著图生成方法,准确提取缺陷的大小,位置等信息。实验结果表明,基于图像差异和视觉反差的钢轨表面缺陷检测方法具有速度快,漏检率低,误检率低的优点,能满足高速检测的需求。 展开更多

关键词 钢轨表面 图像间差异 拟缺陷图像 视觉反差 显著图

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一种基于LED和线激光的钢轨表面缺陷检测系统 被引量：8

13

作者 张朝勇 苏真伟 +1 位作者 乔丽 陈谋钦 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第36期9877-9880,9884,共5页

提出了一种二维视觉和三维视觉相结合的钢轨表面缺陷检测方法。钢轨踏面分别在LED板光源和激光线光源的照射下,由两台面阵相机单独采集图像。扫描钢轨表面并把图像传送回主机,通过特征提取和图像处理,分别获取表面缺陷的大小和形状,以... 提出了一种二维视觉和三维视觉相结合的钢轨表面缺陷检测方法。钢轨踏面分别在LED板光源和激光线光源的照射下,由两台面阵相机单独采集图像。扫描钢轨表面并把图像传送回主机,通过特征提取和图像处理,分别获取表面缺陷的大小和形状,以及缺陷的深度信息。实现了视频和激光检测的融合与互补。实验表明,与单独使用可见光图像识别,或者单独使用线激光检测相比,系统检测效果更好。 展开更多

关键词 机器视觉 激光三角法 钢轨表面缺陷 图像处理

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基于机器视觉的钢轨表面损伤检测算法 被引量：9

14

作者 郝晓莉 李斌 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期28-34,共7页

钢轨表面损伤的检测对于铁路运输安全具有重要的意义.不同类型的损伤具有不同的成因和特征,单一的检测算法针对性和鲁棒性不强,应根据不同的损伤类型提出针对性的检测方法.本文针对鱼鳞纹损伤的规则方向性特征,提出了基于转动惯量等效... 钢轨表面损伤的检测对于铁路运输安全具有重要的意义.不同类型的损伤具有不同的成因和特征,单一的检测算法针对性和鲁棒性不强,应根据不同的损伤类型提出针对性的检测方法.本文针对鱼鳞纹损伤的规则方向性特征,提出了基于转动惯量等效椭圆的区域方向性计算和基于纵向区域直方图的区域方向性筛选算法;针对踏面剥离裂纹和浅层掉块损伤的呈带状分布的不规则、不连续和多凹陷特征,提出了基于多孔洞区域的骨架提取的检测算法.这两种算法均能有效地检测出相应损伤,为缺陷的分类识别提供参考. 展开更多

关键词 机器视觉 损伤检测 钢轨表面损伤 区域方向筛选 骨架提取

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多摄像机线结构光的钢轨表面三维缺陷检测 被引量：13

15

作者 高军强 刘桂华 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第3期170-172,176,共4页

为实现钢轨表面缺陷的实时全方位检测,提出基于多摄像机线结构光的三维检测方法。首先,通过标定线结构光和摄像机平面之间的位置参数,获取该摄像机视角下的钢轨表面线结构光的三维形状变化。其次,标定多个摄像机之间旋转平移参数,将多... 为实现钢轨表面缺陷的实时全方位检测,提出基于多摄像机线结构光的三维检测方法。首先,通过标定线结构光和摄像机平面之间的位置参数,获取该摄像机视角下的钢轨表面线结构光的三维形状变化。其次,标定多个摄像机之间旋转平移参数,将多个视角下的三维点云进行拼接形成完整钢轨三维模型。同时,设计了钢轨三维检测的硬件装置,通过硬件编码器获取传送带运动的距离,形成钢轨在长度方向上的全貌三维形状。针对存在缺陷的钢轨样品进行了三维轮廓测量,实验结果表明,该方法的在钢轨深度方向上的精度能达较高精度,符合钢轨表面缺陷检测的要求。 展开更多

关键词 钢轨表面缺陷 多摄像机 线结构光 相机标定 三维重建

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基于图像灰度梯度特征的钢轨表面缺陷检测 被引量：66

16

作者 闵永智 岳彪 +1 位作者 马宏锋 肖本郁 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期220-229,共10页

利用机器视觉技术检测钢轨表面缺陷时,检测结果的准确性易受光照变化、钢轨表面反射不均和锈迹等因素的影响。为此,提出了基于图像灰度梯度特征的钢轨表面缺陷检测方法。首先,在设计钢轨表面缺陷检测装置的基础上,分析了钢轨图像中不同... 利用机器视觉技术检测钢轨表面缺陷时,检测结果的准确性易受光照变化、钢轨表面反射不均和锈迹等因素的影响。为此,提出了基于图像灰度梯度特征的钢轨表面缺陷检测方法。首先,在设计钢轨表面缺陷检测装置的基础上,分析了钢轨图像中不同区域的灰度和梯度特征;然后,基于双边滤波思想设计了背景平滑滤波器,利用局部灰度和梯度变化信息自适应调整不同特征区域的平滑程度,对原图像平滑得到背景图像;最后,将原图像与背景图像差分,通过对差分图像阈值分割并利用连通区域标记法,实现钢轨表面缺陷检测。实验结果表明,该方法可以在凸显图像缺陷部分的同时,有效减弱光照变化、钢轨表面反射不均和锈迹的影响,对不同轨道环境下的疤痕和裂纹缺陷均取得了较好的检测效果,缺陷漏检率和误检率分别为5.79%和6.84%,具有一定的实用价值。 展开更多

关键词 机器视觉 钢轨表面缺陷 双边滤波 图像平滑 图像差分

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地铁大坡度道岔制动工况下钢轨表面接触应力变化规律研究 被引量：4

17

作者 曾志平 徐榕 +2 位作者 阮莹 李平 胡籍 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期243-249,共7页

目的通过分析不同坡度条件下道岔钢轨在列车下坡制动作用时的力学行为,探讨了坡度对钢轨表面接触应力指标的影响情况,为铁路线路设计人员对线路坡度进行决策时提供参考。方法针对地铁单开道岔尖轨跟端60AT轨,运用有限元方法对其进行数... 目的通过分析不同坡度条件下道岔钢轨在列车下坡制动作用时的力学行为,探讨了坡度对钢轨表面接触应力指标的影响情况,为铁路线路设计人员对线路坡度进行决策时提供参考。方法针对地铁单开道岔尖轨跟端60AT轨,运用有限元方法对其进行数值模拟,建立地铁车轴与60AT轨的精细化模型,分析了制动力作用下不同坡度时钢轨表面各项应力指标,并进行了对比。结果坡度从0%变化至3.0%时,钢轨大部分应力指标变化不大,变化幅度较大的钢轨表面纵向切应力与钢轨表面摩擦力,其变化量分别为8.40%和3.18%,均不超过10%。结论从钢轨受力分析的层面上讲,坡度并不是控制钢轨伤损的决定性因素,为防止列车制动时钢轨表面局部应力过大,建议对该区段钢轨表面进行全长淬火处理,以提高钢轨的屈服强度。 展开更多

关键词 地铁 大坡度 道岔 列车制动力 钢轨表面 接触应力 轮轨作用

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基于集成深度学习的钢轨表面伤损精细化分割 被引量：4

18

作者 王卫东 王梦迪 +3 位作者 胡文博 彭俊 王劲 邱实 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期27-32,39,共7页

研究目的:钢轨表面伤损分割是铁路工务巡检的重要内容。为应对轨面伤损未及时发现导致安全事故发生的难题,解决传统检测方法适用性受限的问题,本文提出一个集成多种深度学习模型的伤损自动化分割算法,为钢轨表面伤损的识别、分析和处理... 研究目的:钢轨表面伤损分割是铁路工务巡检的重要内容。为应对轨面伤损未及时发现导致安全事故发生的难题,解决传统检测方法适用性受限的问题,本文提出一个集成多种深度学习模型的伤损自动化分割算法,为钢轨表面伤损的识别、分析和处理提供一个精准且高效的解决方案。研究结论:(1)提出了一种集成目标检测和语义分割的深度学习算法,实现了针对钢轨表面伤损特征的高效识别与精准分割;(2)实践结果表明,本文算法与现有的几种深度学习模型相比精度更高,准确度和平均交并比分别达到99.56%和83.89%;(3)本文算法能够精细化地区分钢轨伤损和背景的模糊边界,减少数据冗余,加快分割效率,对多尺度伤损目标的分割准确性高,研究结论可为铁路工务部门的自动化检维提供理论指导。 展开更多

关键词 钢轨表面伤损 深度学习 图像分割 铁路工务

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基于图像增强与深度学习的钢轨表面缺陷检测 被引量：29

19

作者 罗晖 徐广隆 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期623-629,共7页

相比传统的物理检测算法,基于机器视觉的检测算法具有检测速度快、操作便捷等诸多优点,但因受光照不均、相机失焦抖动、雨雪天气等外界因素的影响,导致检测精度降低。针对这一问题,提出一种基于图像增强与深度学习的钢轨表面缺陷视觉检... 相比传统的物理检测算法,基于机器视觉的检测算法具有检测速度快、操作便捷等诸多优点,但因受光照不均、相机失焦抖动、雨雪天气等外界因素的影响,导致检测精度降低。针对这一问题,提出一种基于图像增强与深度学习的钢轨表面缺陷视觉检测算法。首先,对图像进行Gabor滤波去噪,以减少噪声对缺陷检测的影响;然后,利用HSV空间变换方法增强缺陷图像的关键特征信息;最后,通过改进Faster R-CNN卷积神经网络,实现了多尺度钢轨表面缺陷的检测与识别。通过对所提出的检测算法进行对比实验,实验结果表明:裂纹、剥落、磨损三类缺陷的识别精度分别为91.87%,92.75%和91.52%,检测速度为每张图像0.265 s,优于已有的钢轨表面缺陷检测算法,能够很好地应用于实际项目中。 展开更多

关键词 钢轨表面缺陷检测 机器视觉 目标检测 图像增强 卷积神经网络

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基于缺陷比例限制的背景差分钢轨表面缺陷检测方法 被引量：10

20

作者 曹义亲 刘龙标 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第10期3066-3074,共9页

针对钢轨表面图像具有的光照不均匀、可识别特征有限、对比度低、反射特性易变等特性,提出基于缺陷比例限制的背景差分钢轨表面缺陷检测方法。该方法主要包括轨面图像预处理、背景建模与差分、缺陷比例限制滤波、缺陷比例限制最大熵阈... 针对钢轨表面图像具有的光照不均匀、可识别特征有限、对比度低、反射特性易变等特性,提出基于缺陷比例限制的背景差分钢轨表面缺陷检测方法。该方法主要包括轨面图像预处理、背景建模与差分、缺陷比例限制滤波、缺陷比例限制最大熵阈值分割和连通区域标记5个步骤。首先结合轨面图像列灰度均值和列灰度中值进行快速背景建模,将预处理后的图像与背景图像进行差分操作;其次利用轨面图像缺陷占比较低的特征对差分图进行缺陷比例上限的阈值截断,以增强差分图的对比度;随后利用此特征改进最大熵阈值分割,采用自适应加权因子对目标熵进行全局可变加权,并选择出一个合适的阈值使熵值最大化,使得在保留真实缺陷的同时减弱诸如阴影、锈迹等噪声的干扰;最后利用连通区域标记法对阈值分割后的二值图像中的缺陷区域进行统计,并把缺陷面积低于钢轨损伤标准的区域判定为噪声并进行去除,以实现钢轨表面缺陷检测。仿真实验结果表明,新方法可以对钢轨表面缺陷进行很好的检测,其检测结果的召回率、精确率和加权调和平均值分别达到94.19%、88.34%和92.96%,平均错误分类误差值为0.0064,具有一定的实用价值。 展开更多

关键词 钢轨表面图像 背景差分 缺陷比例限制 阈值分割 缺陷检测

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