基于機(jī)器視覺的鐵路道岔檢測(cè)研究.pdf

1、隨著全國(guó)鐵路的提速和高速鐵路的建設(shè)，我國(guó)鐵路交通發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新階段，也預(yù)示著我國(guó)交通事業(yè)的規(guī)劃向著更高效的方向發(fā)展，這使得人們對(duì)于鐵路建設(shè)的安全性提出了更高的要求。智能交通作為當(dāng)今科技發(fā)展的成果將在鐵路的安全性建設(shè)方面發(fā)揮重要作用。我國(guó)智能交通系統(tǒng)的研究開始于上世紀(jì)八十年代后期，近年來(lái)，取得了顯著的成果，為交通事業(yè)的建設(shè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。鐵路道岔檢測(cè)作為智能交通的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)換軌時(shí)道岔間距進(jìn)行高速、實(shí)時(shí)、精確的測(cè)量

2、，保證行車更加安全平穩(wěn)，對(duì)鐵路建設(shè)的智能化具有深遠(yuǎn)的意義。
　　鐵路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，道岔是其重要的一環(huán)，是使列車由一組軌道轉(zhuǎn)移到另一組軌道上去的裝置。道岔轉(zhuǎn)換是否達(dá)標(biāo)將直接影響鐵路運(yùn)營(yíng)的安全，因此對(duì)道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程的監(jiān)控和檢測(cè)被提到一個(gè)新高度。我國(guó)智能交通尚處于起步階段，鐵路道岔檢測(cè)大多由人工完成，相關(guān)技術(shù)的研究和發(fā)展顯得更為迫切。本文的研究對(duì)象為道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程中的密貼度測(cè)量，提出一種基于機(jī)器視覺的檢測(cè)方法，將圖像采集系統(tǒng)與圖像處理系統(tǒng)結(jié)合

3、起來(lái)對(duì)道岔圖像進(jìn)行處理分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了道岔檢測(cè)技術(shù)，并對(duì)道岔特征提取方法做出創(chuàng)新。
　　道岔特征提取過(guò)程分為圖像預(yù)處理，圖像邊緣檢測(cè)，道岔邊緣提取，邊緣直線擬合四個(gè)部分。預(yù)處理部分，采用灰度變換和灰度增強(qiáng)技術(shù)對(duì)攝像機(jī)采集到的圖像進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，使圖像邊緣特征更加突出。邊緣提取過(guò)程，采用基于Canny邊緣檢測(cè)算子的方法，在Canny邊緣檢測(cè)的基礎(chǔ)上采用程序自動(dòng)計(jì)算閾值的方法，高低閾值由程序自動(dòng)計(jì)算獲得，減少了人為設(shè)定閾值的單一化，

4、增強(qiáng)了邊緣檢測(cè)的適應(yīng)性。由邊緣檢測(cè)結(jié)果可以看出要計(jì)算的道岔間距為兩條直線狀邊緣之間的距離，接下來(lái)采用Hough變換的思想，在傳統(tǒng)Hough變換的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。首先對(duì)圖片進(jìn)行前期處理以改善像素分布，借助區(qū)域匹配的思想對(duì)像素點(diǎn)進(jìn)行篩選，減少參加Hough變換的像素點(diǎn)數(shù);然后采用峰值逆向清零的方法保證提取對(duì)象的唯一性，有效降低了偽邊緣像素點(diǎn)的干擾，取得了很好的效果。由于對(duì)道岔測(cè)量的精確性要求，Hough變換擬合的直線精度不高，區(qū)域不易控制，

5、最后還需要結(jié)合最小二乘法對(duì)邊緣進(jìn)行直線擬合。將Hough變換檢測(cè)到的兩條邊緣直線分別與Canny邊緣檢測(cè)的邊緣圖像相與，得到的點(diǎn)集作為擬合直線，運(yùn)用最小二乘法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)沿?cái)M合方向畫出直線與道岔邊緣基本重合而且數(shù)值相對(duì)擬合之前更加精確。
　　道岔信息的準(zhǔn)確提取為接下來(lái)的測(cè)量工作打下了良好的基礎(chǔ)。測(cè)量過(guò)程中選取一段道岔未閉合時(shí)的基本軌，基本軌的寬度是一個(gè)確定值，對(duì)其用同樣的檢測(cè)方法處理后，便可得到像素寬度與現(xiàn)實(shí)寬度之間的測(cè)量比，由此便