基于Canny算子和Radon变换的轨道图像校正方法

Correction method of track image based on Canny operator and Radon transform
YU Mingyang ， ZHU Qiguo， WANG Yijun
( College of Information Science and Engineering， Central South University， Changsha Hunan 410083 ， China)
对轨道图像校正、 匹配、 拼接、 轨道内边缘提取、 建模计算， 实 现轨 道 平 顺 性 的 检 测， 该 方 法 成 本 低、 效 率 高、 检测密度 大
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。因此， 利用摄影测量方法进行轨道平顺性检测具有
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很大的应用潜力
。
轨道图像的校正是摄影测量检测轨道静态平顺性的重要 技术环节。根据相机与轨面位置关系的不同 ， 可将轨道图像 分为两种。相机垂直轨面拍摄， 获取的是轨道俯视图， 无需校 正， 但获取轨道范围有限 ， 图像后续匹配拼接次数多 ， 效率低。 相机与轨面呈一定角度进行拍摄 ， 图像存在透视畸变， 需要校 正， 但能获取较大轨道范围 ， 图像后续匹配拼接次数少 ， 效率 5］采用灭点法对图像进 高。针对需校正的轨道图像 ， 文献［ 行校正， 此方法借助轨道图像中的平行线确定灭点 、 获取方位 元素， 从而求解校正矩阵， 但是在轨道图像中， 轨面与轨枕灰 度差小、 平行线少， 无形间增加了校正的难度 。
基于 Canny 算子和 Radon 变换的轨道图像校正方法
王一军 余明扬 ， 朱齐果，
（ 中南大学 信息科学与工程学院， 长沙 410083 ） ( * 通信作者电子邮箱 mingyang@ csu． edu． cn)
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摘
要： 针对透视畸变的轨道图像不利于基于摄影测量的轨道平顺性检测问题 ， 提出一种基于 Canny 算子和
Journal of Computer Applications 计算机应用，2017，37( S2) : 92 － 94，133 文章编号： 1001-9081 （ 2017 ） S2-0092-03
ISSN 1001-9081 CODEN JYIIDU
2017-12-20 http: / / www． joca． cn
Radon 变换轨道图像自动校正方法 。首先， 在轨道中间与轨面平行处放置一块白底且中间部分为黑色矩形的标定板 ， 在原轨道图像中截取标定板图像 ； 然后利用 Canny 算子对二值化后的标定板图像进行边缘检测 ， 在边缘检测的结果基 础上利用 Radon 变换提取直线， 并计算出直线交点， 换算交点在原轨道图像中的坐标 ； 最后根据原轨道图像中交点坐 标结合透视变换对轨道图像进行校正 ， 并对校正后的轨道图像进行轨距检测 。 实验结果表明， 检测轨距与实际轨距 误差为 0． 26 mm。相比传统的灭点法， 所提方法能够更准确地对轨道图像进行校正 。 关键词： 轨道图像； 图像校正； Canny 算子； Radon 变换； 透视变换 中图分类号： TP391． 4 文献标志码： A
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Abstract: The perspective distortion of track image is unfavorable for detecting the track s regularity based on photogrammetry． In order to solve the problem， a new method of correcting track image based on Canny operator and Radon transform was presented． Firstly， a calibration plate was placed in the middle of the track in parallel with the track s surface． This plate s bottom was white， and its middle part was a black rectangle． Secondly， the plate image was intercepted from the original track images． After binarization， the plate image was detected for edges by Canny operator， and then extracted for straight lines by Radon transform． Thirdly， the intersection of straight lines was calculated， and then converted to its coordinates in the original track image． Finally， according to the coordinates in the original track image and perspective transformation， the track image was corrected and detected for gauge． The experimental result shows that the error between the detected and the real gauges is only 0． 26 mm． Compared with the traditional method， the proposed method can correct track images more accurately． Key words: track image; image correction; Canny operator; Radon transform; perspective transformation
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引言
轨道摄影测量是采用数码相机连续拍摄轨道图像 ， 通过
本文基于 Canny 算子和 Radon 变换， 提出一种新的轨道 图像自动校正方法。首先， 在轨道中间与轨面平行处放置一 块白底且中间部分为黑色矩形的标定板 ， 利用 Canny 算子和 Radon 变换求解标定板上的四个角点 ， 基于四个角点坐标求 解校正矩阵， 实现轨道图像校正。 对校正后的轨道图像进行 轨距检 测。 实 验 结 果 表 明， 检测轨距与实际轨距误差为 0． 26 mm， 该方法能够准确地对轨道图像进行校正 。