申请/专利权人：东莞市诺丽科技股份有限公司

申请日：2024-03-22

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN118196042A

主分类号：G06T7/00

分类号：G06T7/00;G06T7/73;G06T17/00

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.14#公开

摘要：一种基于多传感器融合的车载波磨检测方法及系统，其通过采用多种传感器数据检测方法进行优势互补提高波磨检测的精度，使波磨检测可以在全线全时速工况条件下应用。其先使用yolov5检测高速线阵相机采集图像中是否存在波磨并给出波磨的估计波长，然后在基于面阵相机的测点偏移补偿的控制算法下得到弦测值，通过估计波长优化传递函数的逆滤波函数的设计，恢复出对应里程位置的弦测法输出的真实波磨值，然后结合使用惯性基准法的输出波磨信息，使用卡尔曼滤波进行数据融合得到高精度的波磨数据并给出对应的图像状态信息以供综合评判；从而得到一个既能从图像上定性分析波磨图样，又能从数据上定量分析波磨特征的高精度波磨检测系统。

主权项：1.一种基于多传感器融合的车载波磨检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、设计一个特定尺寸的标定锯齿，将线激光完整照在锯齿上，然后在图像中标定出锯齿的波峰波谷，再标定出相机的世界坐标位置。步骤二、行驶过程中使用面阵相机拍摄轨道图像，线激光与相机均为轨外侧向轨内侧斜向下方放置；步骤三、使用三维重建算法中的光片法提取线激光提亮的轨道断面的像素坐标转化为世界坐标系，提取其中轨头数据的最低点作为该轨的特征点，结合60轨的设计尺寸，对应得到轨头的中心位置：步骤四、基于亮点像素、面积及亮点区域所在图像的位置信息,精确地在面阵图像中提取点激光形成的两个亮点并映射到线激光上，通过相机标定信息将该特征点从像素坐标转为世界坐标作为点激光偏移的参考点；步骤五、通过计算参考点与中心点的差值绝对值,判断是否偏移超过指定范围；步骤六、第一数据分析模块对加速度传感器数据进行二次积分，对加速度数据进行高通滤波处理去除低频漂移成分后，作为卡尔曼滤波的一组加速度a输入；步骤七、第二数据分析模块首先对线阵相采集的全线的轨道图片使用yolov5算法进行波磨检测；在图像纵向像素分布中提取该区间波磨的估计波长信息与该帧图像的里程信息；提取对应里程区间的点激光测量数据，使用三点偏弦法公式得到弦测值，然后根据估计波长设定邻域，提取弦测值中这个波长范围的数据，并在频域中拟合这个波长范围内的逆滤波函数实现对真实波磨值x的测量估计；得到关于位移x和加速度a的估计后，建立如下所示的卡尔曼滤波方程组； 上述方程组中，xk表示当前状态变量，Pk表示当前的状态协方差矩阵，F表示状态转移方程，Q表示过程噪声，用于描述状态转移过程中的噪声影响，R表示传感器测量噪声，其中P′k、Q、R的估计通常需要基于系统模型和实际观测数据进行改动，即需要通过实际工况进行参数调整；最后得到轨道不平顺的估计值中的作为算法结果输出，使用移动波深幅值峰峰平均值PPR与移动波深幅值有效值平均值RMS给出波深的两种评价方式；下标k表示第k个时刻，k-1就是第k-1个时刻，然后Δt为k-1到k时刻的时间差，而x、v、a表示位移、速度、加速度，H表示观测矩阵；z表示观测值，大写K表示卡尔曼增益。

全文数据：

权利要求：

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