技术领域
[0001] 本发明涉及轨道车辆检测技术领域，具体而言，涉及一种铁路列车轮辋超声波自动判伤方法及系统。
相关背景技术
[0002] 铁路列车在实际运行中的安全是维护铁路运输正常生产秩序的重要一环。而超声波探伤技术广泛应用于铁路列车安全检测中，其中包括铁路列车车轮轮辋裂纹的检测，但是由于轮辋的超声图中往往存在各种固定底波以及杂波干扰，降低了自动判伤的准确性。
[0003] 目前，铁路列车轮对超声波自动判伤多采用单一闸门‑单超声角度的判伤方式：通过不同角度的超声波波束覆盖轮对轮辋，并逐个对每个波束角度进行单阈值判伤，且处理方法一般为基于一维A扫信号进行阈值闸门判伤或者基于二维B扫信号形态学判伤。而由于超声图中的存在的各种固定底波以及杂波，单闸门方式会引起大量误报警，甚至可能会对掩藏在较强干扰下的裂纹缺陷信号漏报警，降低了判伤方法的适应性。
具体实施方式
[0027] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
[0028] 实施例
[0029] 列车轮对用于表示铁路列车的行走部位，通常包含一根车轴和两个车轮，部分轮对还包含两个或三个制动盘。铁路列车轮对超声波检测自动判伤一般是单闸门‑单角度对B扫图进行分析，但因为超声检测实际过程中存在各种固定底波以及杂波，自动判伤方法的适应性明显降低。本实施例结合数字图像处理技术、矩阵理论并结合统计理论实现列车轮对裂纹超声波自动判伤，以提高判伤的准确度。具体而言，本实施例是这样实现的：
[0030] 请参阅图1，一种铁路列车轮辋超声波自动判伤方法，包括：
[0031] 采集预设轮辋横通孔标定缺陷信号作为标定信号；
[0032] 采集待检测轮对轮辋部位信号，并提取待检测轮对轮辋部位信号的单角度超声信号的B扫信号；
[0033] 按照预设网格大小对B扫信号进行提取，获得原始图像，对原始图像进行图像预处理，预处理包括一次滤波与二次滤波；其中，
[0034] 在二次滤波之前，还包括通过阈值分割得到若干子图，并合成用于进行二次滤波的图像；
[0035] 采用一维滤波对二次滤波后的图像数据进行重构，通过闸门判伤来对缺陷信号与标定信号进行对比判伤。
[0036] 具体而言，本实施例选用标准为 的横通孔作为标定来进行说明，预设的网格大小为10*10的网格：
[0037] 首先，采集 横通孔标定缺陷信号，然后采集待检测轮对轮辋部位信号。提取待检测轮对轮辋部位信号中单角度超声信号的B扫信号，选取10*10的网格作为原始图像进行预处理。
[0038] 该预处理包括选择低通滤波进行一次滤波以剔除底波与杂波的干扰；然后进行二次剔除底波与杂波以增强裂纹缺陷信号，并通过连通域分割得到目标和背景噪声处理图。即包括了一次滤波的过程与二次滤波的过程。
[0039] 落实到本实施例中，一次滤波的具体为：以10*10的窗格对超声B扫数据进行自适应中值滤波，其计算公式为 其中g(x,y)为原始图像对应坐标为(x,y)， 为小方格内数据局部方差， 为整体数据全局方差，Avr为小方格内局部均值。
[0040] 这之中所选用的低通滤波器为预先设计好的一阶低通数字滤波器，在保证低相位偏差条件下剔除高频杂波噪声干扰。
[0041] 阈值分割为数字图像处理中经典图像分割方法，当图像中存在灰度变化较大时，使用全局阈值能够对图像内容进行有效提取。因此，将此方法应用到超声B扫图特征提取中，即将B扫幅值变化最为陡峭，信息最为丰富的缺陷信息提取出来。
[0042] 之后，对分割后的图像进行合成，合成用于准备二次滤波的图像。二次滤波用于剔除杂波与底波增强裂纹缺陷信号，采用连通域分割得到目标和背景噪声处理图。并通过一维滤波重构图像，得到即将与标定图像数据进行对比的目标图像。
[0043] 落实到本实施例中，可以通过全局直方图将图像分为两个区域子图，即目标对象和背景对象。其分割阈值一般为但不限于全局中值、均值等，以此为方法层层分割两个子图，直至完成分割的图像目标子图数。将分解的缺陷子图拼接通过包括但不限于中值滤波进行噪声干扰剔除，以及二次自适应滤波去除整体缺陷子图中共存的背景信息，重构图像并通过连通域的方法寻找二维B扫图中连通域并根据闸门判伤。
[0044] 这样，本实施例首先通过分割子图的方式进行B扫数据处理，然后通过低通滤波+连通域分割两轮降噪剔除固定波以及杂波；最后通过降噪后缺陷信号与标定信号进行对比联合自动判伤，达到了良好的判伤效果，减小了固定底波与杂波对判断的影响。
[0045] 此外，请参考图2，为了支撑上述的方法执行，还提供了一种铁路列车轮辋超声波自动判伤系统，包括：超声采集单元，用于在加工好的规定大小缺陷的试块上采集标定缺陷的超声波信号，以及对待检测的轮辋进行超声采集；数据处理单元，用于提取B扫信号，并对B扫信号图像进行预处理，预处理包括一次滤波与二次滤波；其中，在二次滤波之前，还包括通过阈值分割得到若干子图，并合成用于进行二次滤波的图像；之后采用一维滤波对二次滤波后的图像数据进行重构，通过闸门判伤来对缺陷信号与标定信号进行对比判伤。
[0046] 此外，系统还包括数据存储系统，用于保存原始图像、一次滤波图像、二次滤波图像与重构后的图像。
[0047] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
