Масштабно-адаптивное извлечение центра световой полосы для онлайн-измерения колесных пар на основе линейно-структурированного света

Извлечение центра световой полосы является ключевым этапом измерений методом линейно-структурированного света. В статье рассматривается основная задача при онлайн-измерении протекторов колес поездов: разнообразные и сложные характеристики профиля поверхности протектора приводят к неравномерному распределению уровней серого и изменяющимся признакам ширины на изображении полосы, что в итоге ухудшает точность извлечения центра. Для решения этой проблемы предложен регионально адаптивный мультмасштабный метод извлечения центра световой полосы. Во-первых, потенциальные области световой полосы идентифицируются и усиливаются на основе признаков градиента яркости изображения, что обеспечивает точную сегментацию. Далее, путем нормализации откликов признаков при гауссовых ядрах разных масштабов для каждой области полосы адаптивно определяется локально оптимальный параметр масштаба (σ). Затем выполняется субпиксельное извлечение центра с использованием матрицы Гессе, соответствующей этому оптимальному σ. Экспериментальные результаты показывают, что в полевых условиях с неравномерной отражательной способностью поверхности колеса предложенный метод способен надежно извлекать центры световых полос с высокой стабильностью. Метод обеспечивает воспроизводимость 0.10 мм, со средними погрешностями измерений 0.12 мм для высоты фланца и 0.10 мм для толщины фланца, что повышает как стабильность, так и точность в промышленных условиях измерений. Повторяемость и воспроизводимость метода дополнительно подтверждены повторными испытаниями нескольких колес.