基于機(jī)器視覺的軌道缺陷識別方法研究.pdf

1、軌道檢測是鐵路安全運營的重要保障。面對我國鐵路事業(yè)快速發(fā)展的現(xiàn)狀，現(xiàn)有方法已無法滿足求。機(jī)器視覺技術(shù)作為一種長距離、非接觸式、自動化檢測的有效方法。本文對軌道缺陷的視覺檢測技術(shù)展開研究，并設(shè)計基于機(jī)器視覺的便攜式軌道缺陷檢測小車，實現(xiàn)對鋼軌、扣件缺陷信息的數(shù)字化管理。
　　首先，根據(jù)基于機(jī)器視覺的基本設(shè)計思想和軌道檢測的功能需求分析，建立了便攜式軌道缺陷視覺檢測模型；結(jié)合軌道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與相機(jī)成像原理完成了系統(tǒng)采集方案、設(shè)備選型等的系

2、統(tǒng)硬件設(shè)計；根據(jù)圖像處理的基本方法完成了軌道缺陷檢測算法等系統(tǒng)軟件設(shè)計。
　　其次，分析了軌道區(qū)域各部分色相值特征；利用鋼軌表面區(qū)域邊緣色相值突變特點，結(jié)合鋼軌形狀特征，對鋼軌邊界點進(jìn)行直線擬合完成對鋼軌表面區(qū)域的定位；同理可判別軌枕區(qū)域，再利用扣件位于鋼軌與軌枕交叉處的位置特征，根據(jù)扣件區(qū)域范圍實現(xiàn)扣件區(qū)域定位。
　　然后，對鋼軌表面區(qū)域圖像進(jìn)行灰度補償、自適應(yīng)加權(quán)中值濾波處理，以增強缺陷特征；進(jìn)行了基于行程編碼法優(yōu)化的形

3、態(tài)學(xué)處理以解決圖像二值化后缺陷邊緣存在的毛刺、斷邊問題；再利用基于鏈碼方向的輪廓跟蹤確定缺陷區(qū)域；記錄缺陷的幾何特征、形狀特征，并利用長寬比對缺陷進(jìn)行疤痕、裂紋的簡單分類。
　　再次，進(jìn)行了開關(guān)型中值濾波處理，以濾除對扣件區(qū)域邊緣判別影響嚴(yán)重的脈沖噪聲；利用圖像梯度幅值的直方圖凹度特征，解決了Canny算子在邊緣提取中雙閾值自適應(yīng)選取問題；結(jié)合彈條處清晰穩(wěn)定的曲線特征，進(jìn)行了基于曲線投影的模板匹配，快速實現(xiàn)了扣件缺失檢測。