基于機(jī)器視覺(jué)的嵌入式鐵路異物侵限檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國(guó)高速鐵路飛速發(fā)展，如何保證運(yùn)營(yíng)安全成為關(guān)鍵。在眾多影響高速鐵路行車安全的因素中，異物侵限問(wèn)題隨著列車運(yùn)行速度提高、制動(dòng)距離增加而愈發(fā)突出，而僅靠司機(jī)觀察和人工巡檢的預(yù)防措施已不能滿足運(yùn)營(yíng)要求。因此，在鐵路沿線重點(diǎn)路段安裝異物侵限檢測(cè)裝置，及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)異物并報(bào)警對(duì)鐵路系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
　　論文設(shè)計(jì)了基于機(jī)器視覺(jué)和嵌入式技術(shù)的鐵路線路異物侵限檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用基于ARM的嵌入式異物檢測(cè)硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一套

2、基于機(jī)器視覺(jué)的目標(biāo)分類和目標(biāo)跟蹤異物檢測(cè)算法，通過(guò)沿線布置分布式檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的方案實(shí)現(xiàn)在線侵限異物檢測(cè)功能。
　　論文首先設(shè)計(jì)了基于ARM的硬件檢測(cè)平臺(tái)，利用FPGA、圖像采集芯片實(shí)現(xiàn)圖像采集和預(yù)處理功能;通過(guò)移植嵌入式以太網(wǎng)協(xié)議棧LwIP結(jié)合以太網(wǎng)硬件接口實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)通信功能;通過(guò)運(yùn)用FatFs文件系統(tǒng)配合芯片內(nèi)部的SSI通信接口實(shí)現(xiàn)了SD卡文件讀寫功能;同時(shí)，利用芯片豐富的GPIO接口設(shè)計(jì)了一套完整的ARM-FPGA通信方案。通過(guò)

3、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了硬件平臺(tái)從圖像采集到以太網(wǎng)傳輸?shù)恼w功能流程。
　　論文重點(diǎn)研究了基于異物目標(biāo)分類和運(yùn)動(dòng)行為分析相結(jié)合的嵌入式異物侵限檢測(cè)算法。算法采用兩級(jí)判別結(jié)構(gòu)，首先利用支持向量機(jī)(SVM)及一組特征向量對(duì)背景差分圖像得到的異物目標(biāo)進(jìn)行分類，根據(jù)分類結(jié)果濾除大部分行進(jìn)列車目標(biāo)，之后運(yùn)用Kalman濾波器設(shè)計(jì)目標(biāo)跟蹤算法，對(duì)其余目標(biāo)進(jìn)行行為和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)分析，濾除其中非侵限干擾信息，提高報(bào)警準(zhǔn)確率，并對(duì)有侵限趨勢(shì)的異物提前預(yù)警。