本技术提出了一种基于三段式平行网络架构的轨道扣件状态识别方法,包括:获取轨道巡检图像;构建卷积神经网络CNN骨干网络,对轨道扣件的图像进行多尺度特征提取;利用局部特征分支对扣件特征进行卷积处理和上采样处理得到局部扣件特征;利用全局特征分支对扣件特征进行全局平均池化和卷积处理;利用以Vision Transformer为基础的架构的掩膜生成分支对扣件特征进行处理,生成轨道扣件的原型掩膜;将局部、全局和掩膜扣件特征进行融合;将扣件特征图进行非最大抑制和掩膜生成;对轨道扣件的健康状态进行分析。本发明结合CNN骨干网络和Vision Transformer,提出一种新的三段式平行网络架构,通过实例分割实现轨道扣件的精确识别和状态分析,提升复杂环境下的识别精度。
背景技术
扣件是轨道系统中的关键联结组件,确保轨道的稳定性、可靠性和安全性起着至关重要的作用。扣件的主要功能是将钢轨固定在轨枕上,防止轨道在横向或纵向上发生位移,同时保持轨道之间的间距稳定,减小钢轨与轨枕之间的冲击力。随着我国铁路网络的快速扩展以及列车运行速度的提升,对扣件系统的安全性和完整性提出了更高的要求。如果扣件出现大面积缺失或损坏,可能导致钢轨变形或塌陷,增加列车脱轨的风险,严重威胁铁路运行的安全。因此,精确、高效地识别轨道扣件的状态,对于保障铁路线路的安全运营具有重要意义。
现有的基于深度学习的轨道扣件状态识别算法通常采用目标检测的方式,虽然能够在一定程度上解决轨道扣件巡检的实时性问题,但是无法对扣件状态进行细粒度的描述,且在复杂环境下难以区分扣件与环境中的干扰物,导致漏检或误检现象的发生。此外,现有方法在不同轨道场景的泛化能力较弱,模型容易在场景切换时失效,无法满足大范围、复杂环境下的高效识别需求。
专利(CN116721263A,一种基于实时实例分割的轨道扣件状态识别方法)公开的轨道扣件状态识别方法,以YOLACT为基础的轨道扣件实时实例分割模型,经过Res2Net骨干网骨干网络特征提取和特征融合,对轨道扣件状态进行识别。但是该专利方案存在以下问题:
1、YOLACT算法不适用于小物体检测,针对小物体检测的效果不精细,采用YOLACT算法小物体会被忽略。并且,YOLACT算法无法根据场景建立物体与物体之间的关联。以钢轨为例,钢轨的结构左右对称,但YOLACT算法无法考虑到物体之间的潜在联系,从而导致检测效果不精确。
2、Res2Net骨干网络的结构复杂,整体计算量大。
实现思路