路軌自動檢測系統(tǒng)及障礙物識別技術(shù)的研究.pdf

1、鐵路運(yùn)營速度的提高，客貨運(yùn)量的不斷增加，安全性和可靠性的需求，都對鐵路養(yǎng)護(hù)維修工作提出了更高的要求。傳統(tǒng)的靠人工視覺和常規(guī)檢測方法難以對鐵路路軌進(jìn)行有效檢測和維護(hù)。鐵路路軌自動檢測系統(tǒng)是鐵道部在全國列車提速的大環(huán)境下迫切需求的一套自動安檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用可以克服傳統(tǒng)的停車靜態(tài)人工檢測中作業(yè)點(diǎn)多、保證區(qū)段短的局限性，并實(shí)現(xiàn)了列車安全保障模式從人工模式向人機(jī)結(jié)合模式的轉(zhuǎn)變并最終實(shí)現(xiàn)完全機(jī)器檢測。 本課題主要設(shè)計(jì)工作可以概括為：基于

2、機(jī)器視覺這個熱點(diǎn)研究方向?qū)崿F(xiàn)用計(jì)算機(jī)代替人眼對可能引起火車輪軌或路軌損毀的障礙物進(jìn)行自動識別檢測，以便做出排除障礙物、檢修軌道或列車的決定，同時也為進(jìn)一步分析路軌及列車異常情況提供必要的線索。本文圍繞這個主題，根據(jù)鐵路路軌的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套以圖像特征提取和特征分析等數(shù)字圖像處理方法為理論支撐的路軌障礙物自動檢測系統(tǒng)。這對完成整個檢測系統(tǒng)的自動檢測功能和最終實(shí)現(xiàn)完全機(jī)檢，有著解決實(shí)際難題和探索全自動檢測設(shè)計(jì)方法的雙重意義。 系統(tǒng)整

3、體設(shè)計(jì)采用了服務(wù)器/客戶端分布式模型，終端與服務(wù)器利用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊。機(jī)器視覺功能被應(yīng)用于識別鐵路路軌上有危害的障礙物。在視覺算法的設(shè)計(jì)上，分析比較并改進(jìn)了圖像濾波算法、圖像增強(qiáng)、Canny算子邊緣檢測、圖像二值化算法，利用本文提出的幾個改進(jìn)算法對路軌圖像進(jìn)行有效的預(yù)處理；提出了鐵路框架提取算法，并以此為基礎(chǔ)建立檢測窗，縮小搜索范圍；設(shè)計(jì)了直方圖特征分析方法進(jìn)行障礙物輔助識別；設(shè)計(jì)了鐵軌和枕木線條完整性識別算法，利用線條的完整