无砟轨道板表面裂缝的红外热成像检测方法

• 作者: 马跃坤 李再帏 赵彦旭 路宏遥 何越磊
• 来源期刊: 铁道科学与工程学报
• 学科: 交通运输
• 关键词: 轨道板 裂缝检测 红外热像图 NSCT变换 相位一致性
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 高速铁路技术|High-speed Railway Technology
• 页码范围: 579-587
• 页数: 9页
• 分类号: U213.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20210220

摘要

纵连无砟轨道板作为无砟轨道主要结构类型之一,表面裂缝是轨道板最常见的结构病害类型,也是高铁运维重点作业内容之一.实现非接触快速的红外热成像检测裂缝病害方法对于提高作业精度和效率具有显著作用.针对红外热成像仪采集的图像数据存在的边缘模糊、对比度低等问题,提出基于NSCT变换(Non-subsampled Contourlet Transform)的多尺度积阈值红外图像增强算法.基于相位一致性原理,采用形态学处理、k-means聚类手段提取出红外图像中的完整裂缝区域,并建立基于红外热像图中完整裂缝区域的裂缝检测方法.通过现场病害检测实例对所提算法的有效性进行验证.研究结果表明:采用基于NSCT变换的多尺度积阈值红外图像增强算法,可以有效改善轨道板裂缝红外图像中的噪声、边缘模糊、对比度低的问题,强化图像中裂缝边缘细节;通过相位一致性原理可以获取红外热像图中的裂缝区域,利用形态学处理方法可有效去除图像中的孤立噪声和伪边缘区域,结合红外热像图的温度和温度梯度信息通过k-means聚类算法可对裂缝区域细化,提取出完整的裂缝区域图像;算法对轨道板表面裂缝的检测准确率达90％以上,可以有效地实现表面裂缝病害的检测,建议在高铁无砟轨道运维中采用红外热成像方法对纵连轨道板的表面裂缝进行检测.