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基于计算机视觉的铁路路基沉降监测方法研究
| 论文题名： | 基于计算机视觉的铁路路基沉降监测方法研究 |
| 关键词： | 高速铁路;目标提取最小二乘法拟合;计算机视觉;路基沉降监测 |
| 摘要： | 一直以来，铁路在促进经济发展和连接各交通枢纽中都扮演着举足轻重的角色。然而，由于长期经受极端恶劣天气影响，铁路路基容易发生沉降变形，当沉降积累到一定的程度后就很容易造成列车脱轨等重大安全事故。因此铁路路况监测就显得尤为重要，要求路基沉降监测的实时性要好，结果要准确。 目前路基沉降监测的常用方法有监测桩法、沉降板法、分层沉降法和GPS测量法，这些方法都存在一些缺陷。监测桩法和沉降板法属于人工测量，工作强度大，重复劳动多，自动化程度低，在行车过程不能测量，其测量精度容易受人工影响。分层沉降法则对环境有较大依赖，会妨碍施工进度，并且它能达到的测量精度也容易受外界自然因素的影响。GPS测量法的缺点则是测量精度有限，，同时最重要是成本还高昂。为此，本论文设计了一套基于计算机视觉技术的铁路路基沉降监测方法。相比其他常见方法,本方法具有全自动、高精度的特点，在列车行进过程中也能有效运行。 本方法分别在铁路的路基及其基座上安装固定的标识牌，通过测量标志牌之间距离变化的程度，来达到监测铁路路基的沉降程度的目的。本方法主要分为标识点提取和路基与基座标识牌距离计算两个模块。为方便提取标识牌上被标记的点，论文将标志点设计为圆形。在标识点提取模块，首先用相机采集安装有标识牌的铁路路基照片，然后用边缘检测算子提取标识点的像素级边缘，接着用亚像素方法进一步提高边缘定位精度，最后用最小二乘法拟合算法获取标识点坐标。在路基与基座标识牌距离计算模块，本论文分别设计和实现了基于双目视觉和基于单目视觉的距离测量方法。论文最后从实验和理论上，对两种距离测量方法进行了分析和比较得出，基于双目视觉的距离测量方法抗噪能力更强，方法测量结果的误差以及误差的波动相对较小，但两种方法测量效果差异并不显著，综合考虑到系统、处理效率等因素，本论文最终选择基于单目视觉的距离测量方法来进行铁路路基沉降监测。 |
| 作者： | 邱卫林 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 姜军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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