铁路综合视频图像去雾算法研究与探讨

受雾霾等复杂介质环境影响,铁路视频监控系统获得的视频图像降质严重,使得雾霾天图像复原方法研究成为亟待解决的关键性问题。铁路雾霾视频监控图像具有分辨率低、灰度分布集中等主要特点,深入研究分析直方图均衡算法、Retinex图像增强算法和暗通道先验去雾算法的图像处理原理,分析图像处理效果。利用3种算法对铁路室外图像进行分析处理,结果表明3种算法均可以实现去雾,直方图均衡算法存在颜色失真和光晕现象; Retinex图像增强算法清晰度最好,但处理后的图像存在部分失真;暗通道先验去雾算法处理图像较为自然。     

基于双边滤波和Retinex算法的货车图像预处理方法

针对货车故障轨边图像检测系统(TFDS)中的图像光照不均匀问题,提出一种基于双边滤波和Retinex算法的货车图像预处理方法。该方法首先利用双边滤波法把图像分成两部分(粗略图像和细节图像),然后利用Retinex算法对图像的粗略部分进行增强,最后把细节部分与处理好的粗略部分进行合成,以达到最佳的图像视觉效果。实验结果表明,该方法在保留图像细节的同时很好地克服了光照不均匀对图像的影响。     

基于改进Canny算法的铁轨边缘检测

针对异物入侵的边缘检测方法进行研究。根据中值滤波算法和开关滤波原理,结合现场复杂多变的监测环境,采用改进的开关型中值滤波器,以分段统计的方法对图像进行去噪处理。为了更好的恢复被破坏的数据,结合铁轨具有连续边缘走向的特点,利用惯性原理进行边缘追踪,提出改进的Canny算法,用于判断铁轨的异物入侵,并对问题进行了试验和分析。试验结果表明,该算法的噪声抑制能力远优于传统算法,能适合现场的监测,具有更好的连续性和细节边缘表现力,提高了整个监测系统的自动化程度和可靠性。     

基于可控金字塔的轮廓波变换构造及其应用

针对轮廓波变换存在频谱混淆现象等缺陷,利用满足精确重构条件的可控塔式分解替代轮廓波变换中的拉普拉斯分解,提出一种由非抽样可控金字塔和方向滤波器组实现的可控金字塔轮廓波变换SPCT(Steerable Pyramid Contourlet Transform).在该变换中,可控金字塔将图像分解为多个不同分辨率的细节子带和一个低频子带,方向滤波器组再将各细节子带分解为方向子带.该变换去掉了可控金字塔的抽样环节,方向分解具有高度灵活性,因而具有平移不变性.利用可控金字塔轮廓波变换SPCT 对Lena图像进行自适应图像去噪,并与基于小波变换和轮廓波变换的去噪算法进行比较.实验结果表明,利用本文提出的算法能有效地抑制频谱混淆现象,并且更有效地保持了细节和纹理,其峰值信噪比和视觉效果均有较大改善.     

一种钢轨裂纹红外图像处理算法研究

针对钢轨裂纹红外图像信噪比低、对比度低和纹理细节模糊的特点,提出了一种涉及降噪、目标细节增强和区域分割等的红外图像综合处理算法。首先,通过自适应均值滤波除去钢轨裂纹红外图像的部分噪声;其次,采用非线性非子采样Contourlet变换(Nonsubsampled Contourlet Transform,NSCT)对裂纹图像进行增强处理;最后,利用改进的最大类间方差法实现图像中目标裂纹区域的分割。实验结果表明,本文算法在有效地抑制噪声,提高图像对比度的基础上,能突显裂纹细节纹理,同时降低细节分割丢失,为后续图像信息处理奠定了必要的基础。     

一种改进的铁路扣件图像校正算法

基于HOG特征的铁路扣件检测算法中,各类扣件特征的可辨性易受光照不均匀因素影响,降低了检测准确率.针对此类光照不均匀图像,将二维经验模态分解(BEMD)理论与直方图均衡化相结合,首先利用BEMD变换提取图像的细节分量和照射分量,并通过直方图均衡化增强细节分量;然后进行光照判断,据光照判断对细节增强分量叠加调整后的照射分量,得到光照均匀、细节增强的扣件图像.真实实验表明,与传统方法相比,此方法能有效增强图像对比度,提高铁路扣件检测精度.     

利用线性预测去除图像椒盐噪声

针对去除灰度图像的椒盐噪声问题,提出一种利用线性预测去除椒盐噪声的算法。算法的优点是利用已知信息预测出未知信息。本文提出的算法根据椒盐噪声的特点,判断图像像素是信号像素还是可能的噪声像素,把图像信号像素作为已知信息,把噪声像素作为未知信息,采用三阶线性预测器,利用信号像素预测出噪声像素。该算法对于可能的噪声像素,采取预测算法进行预测,预测值作为噪声像素处理后的灰度值;而对于信号像素则不做任何处理,因而很好地保留了图像细节。实验结果表明,该算法的运算量小,去噪能力强,尤其在处理噪声高度污染图像时,去噪能力表现更为突出。     

基于阈值分割法的地下工程防水板孔隙结构识别

利用X射线CT技术扫描地下工程高密度聚乙烯(HDPE)防水板,基于阈值分割法对获得图像进行分割处理,探讨该种分割方法在图像处理中的适用性。对经过处理的防水板试样置于显微CT设备上进行扫描,获得系列二维切片图像,利用阈值分割法对其中单张图像进行处理,得到较为理想的二值图像,对图像中孔隙进行标记,据此进行孔隙结构分析。结果表明:处理后图像中的大小孔隙可以被清晰识别;孔隙面积、孔隙率及孔隙连通性等指标整体水平较低;小孔隙个数最多,且小孔隙在孔隙总面积中占有很大比例,孔隙面积与其个数与直径有关。研究结果证实利用阈值分割法对显微CT扫描图像进行分割处理是可行的,为地下工程防水板材料微观研究提供方法上的参考。     

基于模糊集和k-means算法的变压器红外图像分割

针对k-means算法的k值选定和复杂背景下红外图像误分割问题,提出了一种结合模糊集理论和k-means算法的改进方法。该方法根据灰度级直方图估计k值,在获得k值的基础上,利用直方图均衡化和模糊集理论进行图像增强,然后通过k-means算法结合数学形态学的开运算,再进行图像分割。实验结果表明,该方法获得了更为准确的聚类结果,同时实验对比发现该方法相较其它方法分割效果更好,又兼顾了快速性和变压器温度细节表现能力。     

基于高通滤波和直方图均衡的钢轨裂纹红外图像增强技术

针对钢轨裂纹红外图像采集过程中产生的噪声大、对比度低的问题,以及传统直方图均衡化方法在对红外图像增强时灰度级减少和细节信息丢失等不足,提出频域增强与空域增强相结合的红外图像增强算法,以弥补传统算法在红外图像增强时的不足。在空间域上采用直方图均衡化对红外图像进行处理,提高图像对比度降低图像噪声;在频率域上采用高通滤波对红外图像进行锐化处理,增强图像的边缘和细节信息。仿真结果表明:该算法在对钢轨裂纹红外图像增强时很好地抑制了背景噪声,而且有效地凸显了钢轨裂纹内部微弱的细节纹理,保护图像的细节信息,为更好地提取钢轨裂纹的缺陷信息提供条件。     

Lab色彩空间的Retinex轮对踏面图像增强算法

针对货车轮对踏面检测中,由于低照度和雾霾环境产生的图像清晰度差、色彩失真问题,提出了一种基于Lab色彩空间的改进Retinex图像增强算法。该算法将RGB空间图像先转换为Lab色彩空间,然后保持图像色度分量a、b不变,仅对亮度分量L进行多尺度Retinex变换并根据L通道反射分量对a、b通道图像自适应调整,同时在亮度分量Retinex变换过程中将空间域高斯函数与图像的卷积运算转换为窗口无关快速均值滤波(FMF)算法处理,最后将Lab模型转换为RGB色彩空间,使增强后的图像颜色得到保持。实验结果表明,将改进算法应用于货车轮对踏面图像增强处理中,提高了图像色彩的保真度,增强了图像处理速度,为后续踏面图像检测分析打下了基础。     

基于Shearlet域方向模极大值和改进蜂群的图像边缘检测

为从图像中提取出更为准确、清晰的边缘,本文提出一种基于Shearlet域方向模极大值和改进蜂群的边缘检测方法。对图像进行非下采样Shearlet分解;对于低频分量,利用改进的蜂群算法准确检测出边缘的基本轮廓线;而对于高频分量,采用方向模极大值算法检测出图像中丰富的边缘细节;融合后得到轮廓完整、细节丰富的图像边缘。实验结果表明:与Canny方法、改进的蚁群方法、改进的蜂群方法、改进的非下采样Contourlet模极大值方法相比,本文提出的方法检测出的图像边缘定位准确、完整清晰、细节丰富,边缘检测效果更好,且运行时间较少。     

改进Canny算子的列车轮对踏面边缘检测算法

现有对高速列车轮对踏面损伤检测逐步以动态检测系统代替人工检测,针对动态检测系统中对踏面损伤图像处理时,存在大量边缘信息丢失、图像细节不完整等问题,提出一种基于改进Canny算子的边缘检测算法.该算法利用自适应双边滤波代替传统高斯滤波对图像进行平滑处理,能够很好的保持图像边缘和滤除噪声;采用水平、垂直、45°和135°4...     

LCL输出滤波器参数变化对D-STATCOM补偿特性的影响

针对D-STATCOM动态补偿装置输出的补偿电流中含有大量的开关纹波等问题,设计LCL输出滤波器以滤除纹波。重点研究LCL输出滤波器各元件参数对滤波器特性的影响,综合考虑D-STATCOM无功补偿容量、补偿电流开关纹波、电网THD、电阻功耗等因素,提出了一种LCL输出滤波器的综合设计方法,并就LCL输出滤波器对D-STATCOM补偿特性的影响进行了仿真研究。结果表明:采用该方法设计的输出滤波器对高频开关纹波有很好的抑制效果,可有效改善D-STATCOM的补偿性能。     

基于组合校正的城市轨道交通列车轮轨黏着控制方法研究

为提高城市轨道交通列车轮轨黏着力的控制,针对传统组合校正法存在的缺点,对参考速度进行延时补偿、筛选及步长限制,尽可能保证参考速度的准确性;对加速度提取采用低通加高通滤波器的方法,以降低噪声影响;黏着控制过程中,根据设定周期时间内速度差估算当前轨面黏着情况,实时调整下一周期判据阈值;根据上一调节周期触发空转时刻锁存转矩和当前加速度,以及转速差采用分段斜率的方法进行转矩调节。试验结果表明:上述控制方法转矩波动小,列车运行平稳,黏着利用率得到有效提高。     

基于深度学习的铁路客站视频融合智能监控系统的图像处理优化技术研究

针对复杂铁路客站现场全景视频高维特征缺乏、融合匹配不准确等问题，提出一种基于深度学习的铁路客站视频融合智能监控系统的图像处理优化技术。文章通过尺度不变特征变换算法检测出图像关键点，利用卷积神经网络进行高维特征提取，对错配点使用随机抽样一致性算法进行剔除，并对虚影问题进行了优化以获得更好的细节效果。提出的图像处理优化技术已应用于连云港—镇江高速铁路扬州东站。应用结果表明，该技术能有效防止图片失真，获得更好的拼接效果。     

基于高斯-中值的钢轨表面缺陷图像滤波研究

针对传统滤波算法在钢轨表面缺陷检测中噪声滤除效果的缺点,提出一种高斯-中值滤波算法。将图像反转,使缺陷及一些被氧化处与正常的钢轨表面的灰度亮度发生反转。对反转后图像的滤波模板窗口求加权平均值,将图像中的每个点的像素灰度值与其加权平均值进行比较,若该点的像素灰度值大于其加权平均值,则用中值滤波算法进行处理,否则用高斯滤波算法进行处理。将仿真结果与传统的方法相比较表明:该方法去除噪声效果更好,并能很好的保护图像细节和改善缺陷处的边缘细节。     

基于AMCPSO优化Kriging插值的温度补偿方法研究

为了降低温度变化对转换力传感器测量精度的影响,提出一种自适应变异混沌粒子群算法(AMCPSO)优化Kriging插值的温度补偿算法(AMCPSO-Kriging)。研发转换力传感器,分析温度对传感器输出的影响,建立温度补偿标定实验平台,通过标定实验获得建立温度补偿模型所需要的样本集,采用数据稀疏化方法对样本数据进行优化。通过Kriging插值构建了温度补偿模型,利用AMCPSO算法以交叉验证方式下模型预测产生的均方根误差和作为适应度函数,对Kriging插值中的范围参数θ和平滑度参数pk进行寻优求解,得到性能最佳的温度补偿模型。基于AMCPSO-Kriging温度补偿模型对转换力传感器的测量效果进行实验验证,与标准力传感器进行对比。实验结果表明：对样本数据进行稀疏化处理,算法平均运行时间从1 076 s减少到6 s,提高了温度补偿算法的运行效率。在-20～70℃温度范围内,经过AMCPSO算法优化的Kriging模型有效提高了转换力传感器的测量精度,相比于未经AMCPSO算法优化的Kriging插值,转换力传感器测量的平均满量程误差从1.2%FS降低到0.6%FS。通过现场实验验证温度...     

闸调器疲劳试验机图像监测系统的研究

简要介绍闸调器疲劳试验机图像监测系统的结构原理;提出1种基于粗糙集理论的闸调器疲劳试验图像监测方法,分别从对闸调器疲劳试验过程中的状态图像进行调制和编码、根据粗糙集理论对图像像素信息进行处理、利用探针法对图像中的特征信息进一步简化等3方面进行讨论;给出状态判断向量,根据图像分析的结果可准确识别疲劳试验中闸调器的工作状态,在分析各状态参数的基础上判断出闸调器疲劳试验过程中的主要故障。试验表明,处理1幅图片的时间不超过55 ms。基于该方法的闸调器疲劳试验机监测系统可以取代人工监测。     

基于自适应多尺度积阈值的钢轨裂纹红外图像增强

利用红外热波技术检测钢轨斜裂纹伤损所得的红外图像存在整体亮度偏暗、边缘对比度低和纹理细节模糊的缺点,对测量裂纹的扩展深度不利。对此,本文提出一种基于非子采样Contourlet变换NSCT(Nonsubsampled Contourlet Transform)的自适应多尺度积阈值AMPT(Adaptive Multiscale Products Thresholding)钢轨裂纹红外图像增强算法。对图像进行NSCT分解得到不同尺度不同方向上的子带系数,由子带系数自适应地确定阈值并调整增强函数,将阈值作用于每一子带的多尺度积,对阈值化操作后的子带系数进行增强处理和逆变换,实现图像增强。实验结果表明:该算法在抑制噪声和提高图像整体对比度的基础上,有效突出了目标图像的边缘,对裂纹内部微弱细节纹理的增强效果优于其他传统的红外图像增强方法,为进一步提取代表裂纹深度的关键像素提供了有力支撑。