通过图像处理方式判断道岔转辙机缺口的数值

简要说明材料
内容：通过图像处理方式判断道岔转辙机缺口的数值
检测对象：铁路道岔转辙机内的动作杆，在道岔动作后的转辙机内机械缺口数值
背景信息：铁路道岔是列车在不同线路之间转换的通道，道岔转辙机就是搬动道岔的机具，分布在轨旁。

以往判断道岔转辙机搬动道岔是否动作，是否动作到位，是依靠转辙机内的继电器信息进行上传，也就是到位、异常等简单信息。

根据铁路总公司已有的标准规范，希望在现有技术基础上，增加图像显示方式。

即通过图像处理的方式，通过观察和处理道岔转辙机内部机械缺口图像，在控制室内能够看到图像和检测出的缺口宽度。

从而给维护人员提供直观信息，并且根据缺口宽度以及历史数值的变化趋势，判断是否要对转辙机内部的机械装置进行维护和调整。

现有模块：当前已经有了软硬件模块，能够成为一个系统使用，但是还存在一些问题，其中一个就是图像处理部分，精度不高。

当前的软硬件模块如下：
前端模块，接口连接摄像头和相关传感器
机房内的上位机
整个系统主要分为两部分：前端模块、上位机机柜。

前端模块由arm板为核心，连接摄像头和外围传感器（电流、液压等监测传感器），安装在线路旁的道岔转辙机内部。

尺寸大概为：20*8*8cm。

将图像和其余相关监测信息进行处理和计算分析之后，通过线路已有的网络上传给上位机。

上位机机柜安装在车站的机械室或者控制室内，接收前端模块上传的图像，进行相应的存储和显示调用。

现有技术难点：
1、缺口宽度的基准线
现在已有技术模板上是通过手动添加的方式增加进去的，希望能够通过程序自动寻找并识别出基准线。

也就是缺口（黑色阴影区域）的其中一条边线。

2、缺口基准线的识别精度
由于受到摄像头光源、机械物件或外界空间影响，基准线位置处，也就是金属杆边界处亮面和阴影位置处阴影区的分界，不是十分明显，可能是一个具有一定宽度的区域，而且该区域上的亮暗分布也并不是均匀的。

在现有技术方案中，受这点的影响很大，使得缺口值的判断受到较大误差影响。

3、增加图像处理的容错能力
当机械构件上涂抹的防护油层过多，或者前端模块上拍照的LED 灯时间长了后亮度衰减，光线变昏暗时，对识别精度造成困扰。

4、对缺口监测视频中的缺口宽度变化监测
当道岔转辙机动作到位后，理论上缺口不会有变化，但是在列车经过时，由于车体导致的振动，会通过机械方式传导至转辙机内，使相关机械件振动，造成整个缺口的宽度也发生动态变化。

因此，对缺口在列车经过时的视频拍摄并上传，对缺口数值变化进行分析处理和动态曲线显示，防止振动过程中出现异常导致缺口区域的机械件发生意外，导致转辙机下次动作时不能正常工作。

当前对视频的缺口动态变化的处理，精度不高，而且两相邻数据之间的间隔较长（1秒），使得监测意义降低而且不准确。

缺口位置以及摄像头安装位置示意图：
整个黄色杆件上，左右两侧分别各分布一个摄像头，图中仅给出了左侧的示意图。

右侧与此完全类似，是对应另一侧的一个缺口。

两边的缺口值是联动关系，一侧大另一侧就小，理想状态下，两侧监测到的缺口数值之和是一个常数。

做成两边，当前的技术思路是互为备用的想法。

相关图像：
1、道岔以及道岔转辙机
2、道岔转辙机内的缺口实物图像
3、模块摄像头上传的图像。