■ 王昊

高速轨道检测图像处理是轨道检测领域的一项重要技术，使用激光摄像式测量设备，通过图像处理获取钢轨横向、纵向位移变化。高速轨道检测系统通过十几年的发展较为成熟，国外最高检测速度可达300 km/h左右。我国最新研发的高速轨道检测系统经过多项技术创新，最高检测速度达到400 km/h，图像处理技术克服了易受阳光干扰等缺点，达到国际先进水平。

1 基本方案及技术实现

高速轨道检测系统采用机器视觉测量方式（激光摄像式）测量轨距、轨向、高低等。激光器和摄像机组成一个整体，线光源垂直于钢轨纵向中心线，摄像机在结构光照射下以一定角度摄取钢轨图像（见图1）。

高速轨道检测图像处理系统是通过光学装置与非接触传感器自动接受和处理一个真实物体图像，以获得所需信息。其工作过程分为图像采集、图像预处理（包括图像直方图均衡、边缘增强、中值滤波、二值化、细化）、特征提取3部分。

（1）图像采集（摄像）。是将摄像机信息传入计算机存储器的过程。数字图像可用阵列法表示，M为列、N为行的灰度数字图像表示为：

（2）直方图均衡。在图像处理中，常见的图像缺陷是全幅图像偏暗或偏亮，由于亮度范围不够或非线性等因素造成对比度不足，严重影响图像视觉效果。如果图像灰度值分为0～255级，两物体的灰度差小于10级人眼就分辨不清2个物体，为定量分析需要对图像像素灰度进行统计分析。以灰度值为横坐标，以具有这一灰度的像素数为纵坐标做出统计图（直方图）。……