基于车载的轨道扣件同步采集系统设计及实现

线阵相机常用于轨道扣件检测时图像获取,在拍摄轨道扣件图像时受车辆变速和振动的影响,获取的图像信息容易出现失真现象;为了解决该问题,设计了一种基于车载的轨道扣件同步采集系统。通过建立测速及补偿模型和等距变换关系,实现线阵相机等间距拍摄轨道扣件图像的触发控制,通过建立传感器同步采集模型实现多传感器信息的同步采集控制。利用FPGA实现线阵相机等距触发控制和传感器信号同步采集功能。最后,搭建轨道检测小车对该系统进行实验验证,并在相同的测试条件下与基于常规光电编码器直接触发采集的方法进行对比;实验结果表明,基于车载脉冲等距触发采集的方法在变速条件下采集的轨道扣件图像不失真,并能准确同步采集各传感器信息。     

轮对参数在线自动检测方法与系统的研究

介绍了一种针对运行列车基于激光三角法原理的轮对参数在线自动检测系统,论述了其测量原理和工作方法。该方法是将线激光器和摄像机分布在钢轨的内外两侧,线激光器投射到车轮的踏面上,外时钟同步触发摄像机,获取车轮截面轮廓图像,采用基于平面靶标的方法实现CCD摄像机的标定,通过坐标变换,求解算出轮对的各个参数。实测表明,该系统可完成运行列车轮对参数的自动测量。     

地铁接触线磨损动态非接触检测方法

为了实现地铁接触线磨损的高效检测,研发了一套地铁接触线磨损动态非接触检测系统。通过线激光器照射接触线,双相机配合滤光片避免外部光干扰,提高接触线图像的拍摄质量。对拍摄的图像先采用自适应中值滤波、接触线图像初步分割方法分割出接触线图像,再利用改进Canny算法计算图像梯度与方向,然后采用自适应阈值分割方法,消除由于噪声和颜色变化引起的一些边缘像素并提取亚像素边缘,最后采用自适应滑移直线拟合方法提取接触线磨损边缘,利用磨损量计算方法和相机标定参数计算接触线磨损直径长度。实验表明,该方法不受背景图像和光照影响,识别精度高,检测速度快,具有很好的应用前景。     

基于尺度不变特征变换的钢轨蠕变检测研究

针对钢轨现有定点蠕变检测技术的不足,提出一种基于尺度不变特征变换及图像配准的非接触式实时观测方法。通过安装于轨侧观测桩上的相机对待检钢轨进行拍摄,提取图像中轨腰附近预定义的感兴趣区域,而后基于尺度不变特征变换,与同一视场中钢轨未蠕变图像的对应感兴趣区域进行配准,得到定场环境下多关键点在像素坐标系中的轨向及高低位移集。根据相机的内外及畸变参数将像素位移集映射到世界坐标系,对轨向及高低位移集分别求均值,得出钢轨的轨向及高低蠕变量。为验证方法的有效性,搭建试验平台并采用OpenCV开发了仿真系统。研究结果表明:高低和轨向蠕变的相对测量误差均值分别低于0.606%和1.170%。     

一种快速的车道线检测方法

针对辅助驾驶系统中重要的车道线检测问题,提出了一种基于霍夫变换和最小二乘法拟合的车道线检测方法。根据相机参数确定图像中的感兴趣区域,对感兴趣区域中灰度图像进行高斯滤波和边缘检测,并利用颜色信息进一步选取检测到的边缘像素。利用霍夫变换提取边缘像素组成的直线,并利用角度信息去除错误的提取结果。用最小二乘法对车道左右两侧提取出的标识线像素分别进行直线拟合,从而检测出当前车道的标识线。通过对800帧不同车道线种类的图片进行算法检验,结果表明该方法能达到30帧/秒的实时检测速度,晴好天气下的直线车道线的检测正确率为99. 6%。     

基于线阵相机扫描的地铁车顶关键部件检测研究

文章提出了基于线阵相机扫描的状态监测方法,采用3台线阵相机对车顶图像进行扫描,根据实时采集的车速信息对图像矫正后拼接成全局图,利用HOUGH不规则形状检测实现对关键部件进行定位,再针对不同部件使用不同算法分析当前状态与历史状态的差异,重点对受电弓滑板和绝缘瓷瓶进行了算法分析,结果表明,可以较好地实现异常状态的判定。     

基于激光图像处理的接触网测量方法

针对国内电气化铁路接触网检测和检修的需要,基于图像处理技术提出了通过相机识别激光光斑,运用相机图像像素位置与接触网被测位置的角度关系测量接触网几何参数的方法,实现了同时对接触网2支接触线几何参数的非接触、连续测量。     

基于相机垂直拍摄的机车轮轨相对横移检测系统

为了检测机车动力学性能参数及监测机车运行状态,当前通常采用了基于传感器的接触式测量方法,因而存在动态测量困难、零漂大和抗干扰能力差等缺点。轮轨接触点位置变化能直观的反映出机车运行状态,所以设计了一套基于相机垂直拍摄的机车轮轨相对横移检测系统。该系统将相机垂直安装在转向架上,利用相机相对于转向架保持相对静止的特点,通过轨道在图像中的坐标变化来测量轮轨的相对横向位移,并分别在无砟和有砟轨道两种不同条件下实现了机车轮轨相对横移检测、数据显示和存储。实验结果表明,该系统不仅能显示轮轨相对横向位移,而且对检测环境有较强的适应性,这对进一步探索和评价机车运行安全性机理有重要意义。     

线激光辅助单目视觉测量铁路侵限异物尺寸

异物入侵铁路线路严重危害行车安全,为及时发现异物并测量其尺寸,提出一种利用相机、异物和线激光空间几何关系计算图像中目标点世界坐标实现异物尺寸检测的方法。相机标定能够得到相机光心与目标点连线的直线方程,线激光投影中的点同时存在于线激光扫描平面和相机光心与该点的连线上。由于钢轨的约束,利用相机标定可以计算钢轨上线激光投影目标点的世界坐标,结合线激光光源坐标标定光平面方程。光平面方程和相机光心与该点连线方程的公共解为目标点的世界坐标。旋转线激光光源,求解异物多个断面关键目标点世界坐标,从而计算异物的三维尺寸。建立测量方法的数学模型并进行现场试验验证,结果表明,该测量方法能够较为准确地测量异物尺寸。     

基于线结构光的轮对踏面测量方法研究

及时、高精度地测量列车轮对表面参数对铁路安全运输非常重要。尽管激光扫描测量法具有测量精度高和不易于磨损的优点,但目前国内外采用该方法测量车轮踏面时,实际测量精度和效果均不理想。提出一种基于激光线扫描测量法的轮对表面参数测量方法。系统基于三角测量原理,利用2个面阵CCD(Charge-coupled device)摄像机,获取来自被照射部分车轮表面的“散射”光图像。通过图像识别、特征提取、数据处理等方法,快速获取轮对踏面的参数。实验研究表明,该列车轮对踏面参数测量方法具有检测速度快、精度高的特点。     

基于线阵相机的接触轨几何参数动态检测系统

基于线阵相机的接触轨几何参数动态检测系统,采用高速线阵相机,通过光切法,获取接触轨目标图像,采用双目成像检测原理,同时结合车体偏移补偿,精确测量接触轨几何参数,采用实时定位系统,对检测数据进行定位。     

利用线阵列相机对钢轨长波不平顺检测的工程实践

提出一种基于机器视觉技术的轨道高低不平顺的检测方法,采用CCD相机和绿色方形光源构成检测系统进行定标分析:采用阀值分割、边缘提取进行分割,利用图像灰度差异去除噪声,应用加权平均处理,通过连续测量获取轨道高低不平顺曲线.该方法能有效地实现轨道不平顺高差的高精度动态测量.     

基于线阵相机的接触轨几何参数动态检测系统

基于线阵相机的接触轨几何参数动态检测系统,采用高速线阵相机,通过光切法,获取接触轨目标图像;采用双目成像检测原理,同时结合车体偏移补偿,精确测量接触轨几何参数;采用实时定位系统,对检测数据进行定位。     

基于激光位移传感器的车轮踏面磨耗检测方法研究

针对当前城轨车辆车轮踏面磨耗人工检测劳动强度高、检测精度低的问题,提出一种基于激光位移传感器的车轮踏面磨耗检测方法。首先在轨道外侧安装一组激光位移传感器进行车轮踏面数据采集;其次结合标准轮对踏面轮廓数据,采用数据预处理、坐标旋转、数据融合等算法获取实际车轮踏面轮廓线;最后根据踏面磨耗几何关系获得车轮踏面磨耗值。通过踏面磨耗检测误差分析以及现场标准轮对实验和过车实验表明,所提方法检测精度为±0.2 mm,抗干扰能力强,能够满足踏面磨耗检测实际要求。     

基于图像处理的车辆轮对等效锥度研究

提出一套基于双目视觉系统的轮对踏面自动检测及等效锥度计算系统。系统采用激光光源,通过CCD相机获取镟修轮对的踏面图像,对图像采用灰度化、滤波、边缘检测、分割、膨胀、腐蚀等处理方法,获取踏面轮廓参数,采用Simpack与Microsoft Visual Studio软件相结合,改进并简化UIC 519计算方法,实现轮对的等效锥度计算。该系统提高了车辆轮对等效锥度的计算效率与精度,有助于优化镟修轮对检测流程,保障车辆运行安全。     

轨道检测系统钢轨图像标定误差试验研究

GJ-6型轨道检测系统采用线结构光视觉测量组件动态采集钢轨图像,实时测量钢轨横向位移、钢轨垂向位移、钢轨磨耗等重要轨道几何参数。钢轨图像线结构光视觉测量组件采用针板靶标进行标定。本文基于线结构光视觉测量原理,从几何光学角度建立靶标深度方向一维相机投影模型,在此基础上设计钢轨图像标定试验,研究钢轨图像针板靶标标定误差的成因及大小。试验结果表明:针板靶标靶面倾斜及成像像素点偏移导致钢轨图像标定产生误差;随着针板靶标靶面倾斜及成像像素点偏移增大,钢轨图像标定误差不断增大。     

基于单幅图像的轨检车位置校正方法研究

列车通常利用里程计实现连续定位,但其累积误差必须加以修正.由于轨检车无法利用传统方法校正里程计累积误差,本文提出一种利用地面标志图像进行轨检车位置定点校正方法.它利用安装在轨检车顶部的相机获取相机前方的图像,通过地面标志在图像中的像素坐标计算它到相机的距离,然后由该距离和事先存储的地面标志实际位置计算轨检车位置.本文首...     

地铁隧道表面裂缝智能视觉采集系统

基于我国隧道裂缝检测主要依靠人工检测来实现,检测方式工作效率低、占用线路时间长,无法满足现代城市轨道交通检测的需求。提出一种基于车载式多目高速线阵相机的地铁隧道表面图像采集系统,阐述其系统工作原理,并对系统内部各项硬件设备进行选型,在实验室内完成组装和调试,基本实现线阵相机图像采集的功能,并为后续的隧道表面图像处理提供支持。     

一种基于单应性变换的车道线检测方法

针对辅助驾驶系统中的车道线检测问题提出一种基于单应性变换和直方图分析的方法：首先根据相机参数确定图像中的感兴趣区域,并对图像进行颜色分割和梯度计算以提取候选车道线像素;接着利用单应性变换将图像信息投影到俯视图像,并利用直方图分析提取车道线像素;最后对车道左右两侧提取的标识线像素分别进行二次曲线拟合,从而获得当前车道标识线的几何信息。通过对行车视频图像进行算法检验,结果表明该方法能以30帧/秒的实时速度检测出车道线并计算其几何信息。     

高速轮对外形尺寸检测系统

车轮外形几何尺寸的测量对列车的安全运行非常重要。激光图像法是当前主流的检测运行列车车轮外形几何尺寸的检测技术,然而在列车高速通过的情况下,传统的轮对外形尺寸检测系统在系统布局、机械设计和相机成像质量等方面无法满足车速的要求,激光图像法的检测精度会受到车速的影响,因此在系统方案及标定方法等方面对传统的轮对外形尺寸检测系统进行了改进,从而保证了在列车高速通过条件下,系统对车轮各个参数的测量精度达到要求。