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基于双目视觉的跨座式单轨接触网磨损检测技术研究
| 论文题名： | 基于双目视觉的跨座式单轨接触网磨损检测技术研究 |
| 关键词： | 跨座式单轨;接触网;线阵相机;双目视觉;立体匹配;实时监测;磨损检测 |
| 摘要： | 接触网是重庆轨道交通供电系统中确保列车正常运行的重要组成部分。在列车运行的过程中，接触网不可避免地会发生磨损。当磨损量达到一定程度后会影响到弓网之间的受流质量，并可能会发生断线或者挂网等事故。因此，实时监测接触网的磨损量是接触网检测项中的重中之重。目前，对于跨座式单轨接触网的磨损检测还主要是依靠人工巡检，这种方式效率低、可靠性差且有安全隐患。因此，开展跨座式单轨接触网磨损的自动化检测技术研究具有重要的现实意义。 本文所研究的跨座式单轨接触网磨损检测系统基于线阵双目立体视觉原理，利用两台线阵相机采集接触网的图像。通过对相机的标定和立体图像对的匹配技术获取接触网的深度信息，而后用聚类算法计算出接触网的实际残高值，进而得出接触网的磨损信息。本文主要的研究工作包括： 分析了电气化铁路与跨座式单轨的接触网在结构上区别，以及与之相对应的接触网磨损检测技术上的区别与联系。基于双目立体视觉系统原理设计和构造了检测系统，通过该系统能够同步采集高质量的接触网图像。 深入研究了线阵双目立体视觉系统标定技术，讨论了面阵相机与线阵相机成像模型之间的区别与联系。对相机标定的方法进行了全面的回顾和归纳。最后在实验室条件下对立体视觉系统进行了标定，得出了立体视觉系统的相机的内外参数以及相机间的位置参数。 对立体匹配技术进行了研究。通过对各种立体匹配算法的分析比较，针对接触网图像，提出了基于 SURF主方向初匹配的快速立体匹配算法。该匹配算法用FAST算法提取特征点，然后对提取的特征点构造SURF特征描述符，并基于极线约束和SURF特征的主方向完成接触网图像的立体匹配。实验结果表明，该算法匹配精度高，匹配速度快，能够获得较稠密的视差图，适用于接触网图像的立体匹配。 基于立体视觉原理可以由视差图计算出接触网的深度值，对深度值使用K-means聚类算法计算得出接触网的残高值。实验结果表明本文所设计的跨座式单轨接触网磨损检测验证系统能够满足课题要求，这为进一步研究实际的接触网磨损检测系统设计打下了坚实的基础。 |
| 作者： | 赖庆峰 |
| 专业： | 仪器科学与技术 |
| 导师： | 叶俊勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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