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基于图像处理的列车受电弓燃弧特性监测方法研究
| 论文题名： | 基于图像处理的列车受电弓燃弧特性监测方法研究 |
| 关键词： | 高速列车;受电弓;燃弧检测;图像处理 |
| 摘要： | 随着我国电气化铁路里程的增加和列车运行速度的提高，稳定可靠的受流环境是保证列车安全运行的重要前提。在列车运行过程中，对弓网接触系统中多项参数进行监测尤为重要。本文基于OpenCV数字图像处理技术对弓网故障中常见的燃弧现象进行检测分析，对电气化铁路的发展具有重要意义。 燃弧发生的位置特殊，为接触导线和受电弓碳板的接触部位。根据受电弓碳板的横向特性及接触导线的直线特性自动识别出弓网接触部位即为燃弧发生区域。首先将视频图像分割为帧图像，对帧图像进行预处理，并结合边缘提取算法，Hough直线提取，数学形态学运算，Radon变换等数字图像处理技术提取出受电弓碳板所在位置。最小二乘拟合接触导线直线所在位置。根据受电弓和接触导线相交位置提取燃弧发生区域，减小图像处理运算量和降低图像干扰，加快图像处理速度。 在燃弧位置图像的基础上，对图像进行灰度化、滤波等预处理后，分别采用不同的二值化方法对燃弧图像进行二值化处理。通过比较分析，得到迭代的Otsu算法适用于燃弧检测系统。对视频图像进行分析，得出较长时间段燃弧强度与离线率、燃弧发生次数有关，短时间内燃弧强度与单次燃弧持续时间及燃弧像素比有关。 从相机自身误差、列车振动误差以及路灯干扰误差等多方向对燃弧检测系统可能存在的误差进行分析，并给出相应的处理措施和建议，通过误差补偿和算法优化等方法减小误差。 在Visual Studio2013开发平台基础上，运用OpenCV数字图像处理技术在MFC程序框架的基础上设计高速列车燃弧检测系统软件界面。通过读入视频图像，可实时显示处理结果，包括原始帧图像、燃弧发生位置图像、二值化后的图像、燃弧检测强度曲线以及相关的数值，并保存相关处理结果图像和数据供核查和验证。 |
| 作者： | 袁欢 |
| 专业： | 精密仪器及机械 |
| 导师： | 林建辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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