一种轨道螺栓松动检测方法及装置与流程

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明涉及轨道安检领域，特别是涉及一种轨道螺栓松动检测方法、装置、设备、计算机可读存储介质、松动轨道螺栓检测器及轨道检测车。背景技术：2.随着轨道列车(铁路、地铁、轻轨等)服役年限的增加，列车的频繁振动将使得轨道的扣件螺栓出现不同程度的松动，这将给轨道列车的行驶运营带来极大的安全隐患。3.现存主流的检测方法为人工敲击检测法，即检测人员携带敲击小锤对轨道扣件进行逐个敲击，敲击工具是木棒、尼龙棒或带有弹性把手的尼龙小锤等，轻轻地连续叩击扣件螺栓，根据肉眼观察、音响回声清脆或沉闷来判断螺栓是否出现松动。敲击法的准确程度依赖于检测人员的经验，且在工作量较大时容易出现漏检。对于地铁来说，只能在地铁停运期的夜晚使用该方法，检测效率极低、且难以保障检测人员的人身财产安全。4.因此，如何找到一种操作便捷、检测精度高且不依赖人工的技术手段，是本领域技术人员亟待解决的问题。技术实现要素：5.本发明的目的是提供一种轨道螺栓松动检测方法、装置、设备、计算机可读存储介质、松动轨道螺栓检测器及轨道检测车，以解决现有技术中松动螺栓检测效率低、容易漏检，人力成本高的问题。6.为解决上述技术问题，本发明提供一种轨道螺栓松动检测方法，包括：7.向激振组件发送激活信号，使所述激振组件振动待测螺栓；8.从摄影组件获取所述待测螺栓的振动视频信息；9.根据所述振动视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息；10.根据所述时域信息得到频域信息；11.根据所述频域信息判断所述待测螺栓的振动频率是否超过预设的振动阈值；12.当所述待测螺栓的振动频率超过所述振动阈值时，标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录对应的定位信息。13.可选地，在所述的轨道螺栓松动检测方法中，当所述激振组件及所述摄影组件均设置于轨道检测车上时，所述标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录对应的定位信息包括：14.标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录所述轨道检测车对应的里程信息。15.可选地，在所述的轨道螺栓松动检测方法中，所述根据所述振动视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息包括：16.对所述振动视频信息进行视频运动放大，得到放大视频信息；17.根据所述放大视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息。18.可选地，在所述的轨道螺栓松动检测方法中，所述根据所述时域信息得到频域信息包括：19.根据所述时域信息通过傅里叶变换算法得到频域信息。20.一种轨道螺栓松动检测装置，包括：21.激活模块，用于向激振组件发送激活信号，使所述激振组件振动待测螺栓；22.视频获取模块，用于从摄影组件获取所述待测螺栓的振动视频信息；23.时域模块，用于根据所述振动视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息；24.频域模块，用于根据所述时域信息得到频域信息；25.判断模块，用于根据所述频域信息判断所述待测螺栓的振动频率是否超过预设的振动阈值；26.松动标记模块，用于当所述待测螺栓的振动频率超过所述振动阈值时，标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录对应的定位信息。27.一种轨道螺栓松动检测设备，包括：28.存储器，用于存储计算机程序；29.处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述的轨道螺栓松动检测方法的步骤。30.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的轨道螺栓松动检测方法的步骤。31.一种松动轨道螺栓检测器，包括激振组件、摄影组件及信号处理器；32.所述激振组件用于在激活时使待测螺栓振动；33.所述摄影组件用于将所述待测螺栓笼罩于视域内，并拍摄所述待测螺栓的振动视频信息；34.所述信号处理器用于向所述激振组件发送激活信号，并从所述摄影组件获取所述振动视频信息，根据所述振动视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息；根据所述时域信息得到频域信息；根据所述频域信息判断所述待测螺栓的振动频率是否超过预设的振动阈值；当所述待测螺栓的振动频率超过所述振动阈值时，标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录对应的定位信息。35.可选地，在所述的松动轨道螺栓检测器中，所述激振组件为声波共振组件；36.所述声波共振组件用于发射第一频率的声波，所述第一频率与待测螺栓在松动状态下的共振频率的差值小于预设的获准阈值。37.一种轨道检测车，所述轨道检测车包括如上述任一种所述的松动轨道螺栓检测器。38.本发明所提供的轨道螺栓松动检测方法，通过向激振组件发送激活信号，使所述激振组件振动待测螺栓；从摄影组件获取所述待测螺栓的振动视频信息；根据所述振动视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息；根据所述时域信息得到频域信息；根据所述频域信息判断所述待测螺栓的振动频率是否超过预设的振动阈值；当所述待测螺栓的振动频率超过所述振动阈值时，标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录对应的定位信息。39.本发明通过主动激振手段，迫使待测螺栓振动，再通过机器视觉的相关算法从采集到的振动视频信息导出待测螺栓的振动频率(即所述频域信息)，与预设的振动阈值比较后，得出待测螺栓是否松动的结论，摆脱了过于依赖工作人员经验的人工检测，实现了轨道螺栓松动的安全、高效、准确的识别。本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的轨道螺栓松动检测装置、设备、计算机可读存储介质、松动轨道螺栓检测器及轨道检测车。附图说明40.为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。41.图1为本发明提供的轨道螺栓松动检测方法的一种具体实施方式的流程示意图；42.图2为本发明提供的轨道螺栓松动检测方法的另一种具体实施方式的流程示意图；43.图3为本发明提供的轨道螺栓松动检测装置的一种具体实施方式的结构示意图；44.图4为本发明提供的松动轨道螺栓检测器的一种具体实施方式的结构示意图；45.图5为本发明提供的松动轨道螺栓检测器的另一种具体实施方式的结构示意图；46.图6为本发明提供的松动轨道螺栓检测器的一种具体实施方式使用的基于深度学习的运动放大算法的结构示意图。具体实施方式47.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。48.本发明的核心是提供一种轨道螺栓松动检测方法，其一种具体实施方式的流程示意图如图1所示，称其为具体实施方式一，包括：49.s101：向激振组件发送激活信号，使所述激振组件振动待测螺栓。50.所述激振组件为激活后能够迫使所述待测螺栓振动的组件，如声波共振组件或冲击锤组件，当然，也可根据实际需要采用其他能引起所述待测螺栓振动的组件。51.s102：从摄影组件获取所述待测螺栓的振动视频信息。52.所述振动视频信息也即包括所述待测螺栓振动过程的视频信息。在冲击锤敲击或在声波激励设备发射声波的过程中，保持对螺栓区域的高帧率、高分辨率视频实时录制。53.s103：根据所述振动视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息。54.通过目标跟踪算法对螺栓振动的时域信息进行提取，将摄影得到的视频信息转化为特征点的振动时域信息。55.可通过经典跟踪算法(如区域匹配、特征跟踪、光流法、粒子滤波等)、基于核相关滤波的跟踪算法(mosse)、基于深度学习的目标跟踪算法等实现所述时域信息的提取。56.优选地，采用基于深度学习与特征点匹配进行螺栓跟踪，通过目标跟踪算法对螺栓振动的时域信息进行提取，将摄影得到的视频信息转化为特征点随着时间变化的位移等video motion processing，简称pbvm)等。73.s204：根据所述放大视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息。74.s205：根据所述时域信息得到频域信息。75.s206：根据所述频域信息判断所述待测螺栓的振动频率是否超过预设的振动阈值。76.s207：当所述待测螺栓的振动频率超过所述振动阈值时，标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录对应的定位信息。77.本具体实施方式中，通过视频运动放大技术对螺栓产生的振动进行放大，以便于振动信息的捕捉与可视化，优选地，本技术中采用基于深度学习的运动放大算法。78.基于深度学习的运动放大算法的整体结构如图6所示，整个网络主要包含三部分：编码器、解码器、调制器。该算法输入视频中的图像及放大倍数，编码器利用全卷积神经网络提取视频图像中的形状特征和纹理特征并作为输出，再将前后帧的形状特征送入调制器；调制器将两帧之间的差值特征经过卷积层得到感兴趣的信号，再乘上放大倍数α，与前帧图像特征相加后得到放大后的图像；解码器将放大后的形状特征还原且与纹理特征进行融合，再通过卷积手机网络得到最终放大的图像。79.下面对本发明实施例提供的轨道螺栓松动检测装置进行介绍，下文描述的轨道螺栓松动检测装置与上文描述的轨道螺栓松动检测方法可相互对应参照。80.图3为本发明实施例提供的轨道螺栓松动检测装置的结构框图，称其为具体实施方式三，参照图3轨道螺栓松动检测装置可以包括：81.激活模块100，用于向激振组件发送激活信号，使所述激振组件振动待测螺栓；82.视频获取模块200，用于从摄影组件获取所述待测螺栓的振动视频信息；83.时域模块300，用于根据所述振动视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息；84.频域模块400，用于根据所述时域信息得到频域信息；85.判断模块500，用于根据所述频域信息判断所述待测螺栓的振动频率是否超过预设的振动阈值；86.松动标记模块600，用于当所述待测螺栓的振动频率超过所述振动阈值时，标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录对应的定位信息。87.作为一种优选实施方式，当所述激振组件及所述摄影组件均设置于轨道检测车上时，所述松动标记模块600包括：88.里程记录单元，用于标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录所述轨道检测车对应的里程信息。89.作为一种优选实施方式，所述时域模块300包括：90.运动放大单元，用于对所述振动视频信息进行视频运动放大，得到放大视频信息；91.放大时域单元，用于根据所述放大视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息。92.作为一种优选实施方式，所述频域模块400包括：93.傅里叶单元，用于根据所述时域信息通过傅里叶变换算法得到频域信息。94.本发明所提供的轨道螺栓松动检测装置，包括激活模块100，用于向激振组件发送激活信号，使所述激振组件振动待测螺栓；视频获取模块200，用于从摄影组件获取所述待测螺栓的振动视频信息；时域模块300，用于根据所述振动视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息；频域模块400，用于根据所述时域信息得到频域信息；判断模块500，用于根据所述频域信息判断所述待测螺栓的振动频率是否超过预设的振动阈值；松动标记模块600，用于当所述待测螺栓的振动频率超过所述振动阈值时，标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录对应的定位信息。本发明通过主动激振手段，迫使待测螺栓振动，再通过机器视觉的相关算法从采集到的振动视频信息导出待测螺栓的振动频率，与预设的振动阈值比较后，得出待测螺栓是否松动的结论，摆脱了过于依赖工作人员经验的人工检测，实现了轨道螺栓松动的安全、高效、准确的识别。95.本实施例的轨道螺栓松动检测装置用于实现前述的轨道螺栓松动检测方法，因此轨道螺栓松动检测装置中的具体实施方式可见前文中的轨道螺栓松动检测方法的实施例部分，例如，激活模块100，视频获取模块200，时域模块300，频域模块400，判断模块500，松动标记模块600，分别用于实现上述轨道螺栓松动检测方法中步骤s101，s102，s103，s104，s105及s106，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。96.一种轨道螺栓松动检测设备，包括：97.存储器，用于存储计算机程序；98.处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述的轨道螺栓松动检测方法的步骤。本发明所提供的轨道螺栓松动检测方法，通过向激振组件发送激活信号，使所述激振组件振动待测螺栓；从摄影组件获取所述待测螺栓的振动视频信息；根据所述振动视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息；根据所述时域信息得到频域信息；根据所述频域信息判断所述待测螺栓的振动频率是否超过预设的振动阈值；当所述待测螺栓的振动频率超过所述振动阈值时，标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录对应的定位信息。本发明通过主动激振手段，迫使待测螺栓振动，再通过机器视觉的相关算法从采集到的振动视频信息导出待测螺栓的振动频率，与预设的振动阈值比较后，得出待测螺栓是否松动的结论，摆脱了过于依赖工作人员经验的人工检测，实现了轨道螺栓松动的安全、高效、准确的识别。99.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的轨道螺栓松动检测方法的步骤。本发明所提供的轨道螺栓松动检测方法，通过向激振组件发送激活信号，使所述激振组件振动待测螺栓；从摄影组件获取所述待测螺栓的振动视频信息；根据所述振动视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息；根据所述时域信息得到频域信息；根据所述频域信息判断所述待测螺栓的振动频率是否超过预设的振动阈值；当所述待测螺栓的振动频率超过所述振动阈值时，标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录对应的定位信息。本发明通过主动激振手段，迫使待测螺栓振动，再通过机器视觉的相关算法从采集到的振动视频信息导出待测螺栓的振动频率，与预设的振动阈值比较后，得出待测螺栓是否松动的结论，摆脱了过于依赖工作人员经验的人工检测，实现了轨道螺栓松动的安全、高效、准确的识别。100.本发明同时还提供了一种松动轨道螺栓检测器，其结构示意图如图4所示，包括激振组件02、摄影组件03及信号处理器01；101.所述激振组件02用于在激活时使待测螺栓振动；102.所述摄影组件03用于将所述待测螺栓笼罩于视域内，并拍摄所述待测螺栓的振动视频信息；103.所述信号处理器01用于向所述激振组件02发送激活信号，并从所述摄影组件03获取所述振动视频信息，根据所述振动视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息；根据所述时域信息得到频域信息；根据所述频域信息判断所述待测螺栓的振动频率是否超过预设的振动阈值；当所述待测螺栓的振动频率超过所述振动阈值时，标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录对应的定位信息。104.本发明提供的松动轨道螺栓检测器与前文中的轨道螺栓松动检测方法互为对应，因此可以参考前文中对于轨道螺栓松动检测方法的描述，技术细节在此不再赘述。105.作为一种具体实施方式，将摄像头安装在每根轨道的两侧，共计4个摄像头，摄像头摄影区域覆盖整个螺栓区域，确保摄像头可以拍摄到螺栓振动位置处。106.优选地，所述激振组件02为声波共振组件；107.所述声波共振组件用于发射第一频率的声波，所述第一频率与待测螺栓在松动状态下的共振频率的差值小于预设的获准阈值。108.待测螺栓越松动，其对应的共振频率与在松动状态下的共振频率越接近，因此，本技术的声波共振组件发射在松动状态下的共振频率附近的第一频率的声波，所述获准阈值可根据实际情况决定。109.当然，所述激振组件02的激振方法包括稳态正弦激振、瞬态激振(快速正弦扫描激振、脉冲激振、阶跃激振)、随机激振等；激振组件02除了声波共振组件，还可为包括机械式、电动式、液压式、电磁式、冲击力锤等。110.所述摄影组件03包括单目相机、rgbd深度相机(双目相机、结构光深度相机、时间飞行法tof深度相机、多目相机(倾斜摄影))等。111.优选地，所述摄影组件03为深度相机，深度相机可得到图片每个像素距离拍摄镜头的远近距离，即在普通相机基础功能上添加一个深度测量，得到每个像素的三维坐标，更能还原真实场景。112.本发明还提供了一种轨道检测车，所述轨道检测车包括上述所述的松动轨道螺栓检测器。113.所述松动轨道螺栓检测器在所述轨道检测车在行驶过程中，即可对位于所述轨道检测车下方的全部轨道螺栓做检测，其一种具体实施方式的局部结构示意图如图5所示。114.本发明所提供的松动轨道螺栓检测器，包括激振组件02、摄影组件03及信号处理器01；所述激振组件02用于在激活时使待测螺栓振动；所述摄影组件03用于将所述待测螺栓笼罩于视域内，并拍摄所述待测螺栓的振动视频信息；所述信号处理器01用于向所述激振组件02发送激活信号，并从所述摄影组件03获取所述振动视频信息，根据所述振动视频信息，通过目标跟踪算法得到所述待测螺栓振动的时域信息；根据所述时域信息得到频域信息；根据所述频域信息判断所述待测螺栓的振动频率是否超过预设的振动阈值；当所述待测螺栓的振动频率超过所述振动阈值时，标记所述待测螺栓为松动螺栓，并记录对应的定位信息。本发明通过主动激振手段，迫使待测螺栓振动，再通过机器视觉的相关算法从采集到的振动视频信息导出待测螺栓的振动频率，与预设的振动阈值比较后，得出待测螺栓是否松动的结论，摆脱了过于依赖工作人员经验的人工检测，实现了轨道螺栓松动的安全、高效、准确的识别。115.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。116.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。117.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。118.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。119.以上对本发明所提供的轨道螺栓松动检测方法、装置、设备、计算机可读存储介质、松动轨道螺栓检测器及轨道检测车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。









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