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轨道平整度检测系统的设计与研究
| 论文题名： | 轨道平整度检测系统的设计与研究 |
| 关键词： | 轨道检测;双目视觉;图像处理;特征匹配;蚁群算法 |
| 摘要： | 进入二十一世纪以来，我国铁路交通快速发展，无论是城市轨道交通还是高速铁路，都呈现出迅猛增长的势头。如何在线对轨道进行高效准确的无损检测就显得越来越重要。传统的检测方法检测精度不高，而近年来计算机视觉技术的快速发展，已经在多个领域广泛应用，在轨道检测方面也有一定研究和应用的出现。但是也存在某些不足：在光源的选择方面，激光相比普通光源优点更多，如何有效配置；在图像采集阶段，如何在激光光源下完成相机的标定以及精确控制相机的扫描；在图像处理阶段，针对轨道表面图像的灰度特点，边缘检测的效果有待提高。 针对以上问题，本文依据计算机视觉理论基础，使用激光光源和高速线阵CCD摄像机，设计搭建轨道平整度检测系统，主要包括搭载图像采集系统硬件平台和图像处理与分析软件系统。本文的主要研究内容有三点： (1)设计研究针对轨道表面图像的采集方案，图像采集系统的硬件平台及其运动方案，设计PLC和上位机控制程序，以实现高速高清轨道图像的实时采集。 (2)完成摄像机的标定，实现图像在四种坐标系下的转换，使用棋盘参照物标定板来完成双目摄像机内外参数的标定。 (3)设计研究轨道平整度图像处理算法，主要包括使用直方图均衡化来增强动态范围，中值滤波法去除轨道图像的高斯噪声，提出并实现一种基于改进蚁群算法的边缘检测方法来实现图像分割，再根据边缘图像的特征信息进行图像匹配，利用三角测量原理完成三维重建，提取平整度深度信息，完成平整度检测。 本论文在实验室中模拟大型轨道检测车工作时的实际情况，验证系统整体性能与算法的有效性。该系统的输入图像清晰，快速，稳定，检测精度提高，使用改进算法比传统算法的表现更好，对解决平整度检测研究以及对后续的轨道全面检测研究有一定贡献。 |
| 作者： | 汪昡紫 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 孙宪坤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海工程技术大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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