鲁棒实时钢轨表面擦伤检测算法研究

应用图像处理和模式识别技术,分析高速线阵扫描相机采集的钢轨数字图像,提出鲁棒实时的钢轨表面擦伤检测算法。这种算法首先分析采集图像在垂直方向的投影曲线,提取准确钢轨图像;之后,借鉴人类视觉对比度感知机理,将钢轨灰度图转换为灰度对比图,并基于最大熵原理进行二值化处理,分割出可疑擦伤区域;然后根据经验知识判定钢轨表面的可疑擦伤。实验验证表明:新算法的检测性能高,平均准确率为90.7%,平均漏检率为3.95%;检测速度快,平均检测时间不超过40 ms。     

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。     

基于改进Sobel算子的铁路轨枕自动定位方法

针对传统方法对铁路轨枕定位效率差、效果不理想等问题,提出一种基于改进Sobel算子的轨枕精确定位方法。首先将传统Sobel算子由原来水平和垂直2个方向模板增加至8个方向模板,提高边缘的检测精度;然后采用最大后验概率估计法对采用8方向Sobel算子检测出的梯度图像选取最佳阈值并进行二值化处理,增强算法的抗噪声能力;最后,将处理后的图像进行灰度投影,实现轨枕精确定位。试验结果表明,该方法能快速、准确地定位轨枕,为铁路轨枕状态检测提供可靠的、高精度的轨枕图像。     

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。     

一种基于高斯函数的直方图规定化算法

提出一种基于高斯函数的直方图规定化算法，本算法首先根据原图像的信息求出灰度平均值和灰度平均对比度，并利用这两个参数估计输出图像的灰度平均值和灰度平均对比度，然后利用输出图像的灰度平均值和灰度平均对比度构成高斯函数来规定输出图像的直方图，从而控制输出图像的灰度平均值和灰度平均对比度。此算法处理效果明显优于直方图均衡化算法，而且计算量小、处理速度快、不需要人工干预，可用于计算资源有限、实时性要求较高的场合。而且通过改变单一参量就可以控制输出图像的对比度，在工程应用中为用户提供了调控与选择手段。     

铁路路况识别系统的设计和开发

为了实现对多种复杂铁路路况的识别,需要采集路况图像并加以处理,以得到识别所需的图像特征,最后通过模式识别辨别路况.由摄像机、采集卡、计算机及相关软件建立一套路况图像采集与识别系统.探讨数字图像的采集、图像处理中同态滤波、对比度增强、优化二值化算法、膨胀操作、粒子滤波等处理方法以及模式识别方法在铁路路况识别系统中的应用.经过现场验证,所设计系统识别准确率达94.4%,识别效果理想,可以满足路况采集及识别的需要,是一种可以运用在铁路机车智能减振系统中的新方法.     

基于机器视觉的轨距检测方法研究

提出了一种基于机器视觉的轨距检测方法,该方法采用4个CCD摄像机和2个红色扇形光源构成检测系统。对检测系统进行了定标分析,采用提取分量的方式对图像的目标区域和背景区域进行分割,利用图像差影法去除噪声,应用自适应迭代阈值法对图像进行二值化处理,并通过膨胀和细化算法得到轨道的截面轮廓线。试验结果表明,该方法能有效地实现轨距参数的高精度动态测量,精度可达到0.07mm。     

隧道检测裂缝的图像处理研究

裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一,基于近几年快速发展的工程检测系统与图像处理算法的研究,提出基于CCD相机的衬砌裂缝检测系统来采集裂缝图像。通过比较均值滤波、中值滤波、维纳滤波、自适应中值滤波和加权邻域滤波比较,选择自适应中值滤波进行图像增强。结合直方图阈值分割法、Otsu最大类间方差阈值和局部阈值分割法,对增强后图像进行二值化处理比较,Otsu法较好地保留了裂缝的边缘信息,证明了该算法的有效性,为后续裂缝信息的提取奠定了基础。     

基于机器视觉的钢轨表面检测光学模型的研究

在机器视觉的检测中,图像是整个系统中最重要的原始数据,其质量决定了后期图像处理的效果和速度。为探讨高质量图像的采集,提出一种基于线阵CCD相机和线阵光源的钢轨表面缺陷检测的光学理论模型,分析线阵CCD采集系统中振动模糊的原因,推导出图像灰度值与系统振动幅度和缺陷深度的关系,研究光源照射角度和相机拍摄角度对图像灰度和缺陷区域对比度的影响,并通过实验验证模型的合理性。结果表明:缺陷区域图像灰度值随着钢轨表面缺陷深度增大而降低,采用较低的光源照射角度可增大缺陷与背景的对比度,突出缺陷特征便于后期图像处理的缺陷识别。     

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。     

基于二维相关性的图像分割及快速递推算法

基于二维直方图提出了二维相关性的阈值分割算法。首先,通过邻域平均得到原始图像的平滑图像,由原始图像和平滑图像构造二维直方图,然后根据相关性最大准则选择最佳的二维阈值向量。由于该方法同时考虑了图像像素的灰度信息及其空间邻域信息,与一维阈值相比能得到更好的分割效果。同时为降低二维阈值算法的复杂性,提出了快速递推算法。该算法将二维相关性的计算写成递推形式,减少了大量的重复计算,使得算法的复杂性从O(L4)降低到O(L2),计算时间大为减少,有利于该算法的实时应用。     

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.     

基于灰度对比图与最大熵的钢轨图像分割

针对CCD相机采集的钢轨表面图像灰度不均、过度曝光、噪声过大等导致的一维最大熵法无法准确分割缺陷的问题,提出一种将灰度对比图和形态学重构相结合,再用最大熵法进行分割的图像分割算法。首先求得钢轨图像的灰度对比图,接着将灰度对比图经过形态学开-闭重构获得钢轨背景图像,然后将背景图像与灰度对比图相减,得到包含缺陷的差分图,最后将差分图用最大熵法进行分割。实验表明,提出的灰度対比图法能够很好地缓解光照不均,过度曝光对检测带来的影响,形态学开-闭重构不仅能够获得所需的背景模型还能抑制一定的噪声,该算法简单、有效、鲁棒性较高,分割精度可以达到90%。     

准正六角形网格亚取样编码方法的研究

在图象的数字化和图形、图像的显示上,正六角形网格比正方形网格更好。本文根据第二代图像编码技术的设计原理,将这一原理应用于图像压缩编码中,设计了准正六角形网格亚取样图像编码实现方法,即:从现有的图象数字化正方形网格阵列中抽取出一个类正六角形网格的亚(小)图象阵列。该方法的重建图象在边界特征保持及综合视觉效果上,明显优于同级的正方形网格亚取样方案。     

基于BP神经网络在火灾图像探测技术中的应用

经过研究发现,火灾的发生机率具有双重性,即随机性与不确定性。而运用火灾自动报警系统检测火灾信号,就是将不确定的一面转化成比较准确的一面。基于此,利用BP神经网络算法计算和探测火灾图像的形成规律和信号特征,给出神经网络的具体结构和输入输出单元的设计方案。并对一系列的火灾样本图像和干扰图像进行实验。研究结果表明：此方法能更有效地减少火灾的误报警率,提高火灾报警的准确率。     

基于FPGA和DSP的高速实时轨道巡检图像采集处理系统

基于FPGA和DSP的高速实时轨道巡检图像采集处理系统由光学系统、FPGA模块、DSP图像处理模块及上位机组成.为提升图像采集的质量,提出并设计线阵相机加激光光源的组合方案,用以有效滤除阳光干扰,避免图像过度曝光.针对高速实时采集需求,设计FPGA采集模块,实现巡检图像采集控制和传输.针对实时智能检测需求,开发基于DS...     

基于计算机视觉技术的接触网定位器坡度动态测量算法

为实现对接触网定位器坡度的动态测量,提出基于计算机视觉技术的定位器坡度的动态检测算法。采用中值滤波算法和维纳滤波算法对拍摄到的图像序列进行图像预处理;对序列图像中的接触网定位器进行提取识别以及角点检测;选用NCC角点匹配算法对检测序列图像中检测到的角点进行匹配;在匹配角点的基础上,利用基于仿射不变性的直线匹配算法,对各幅图像中的直线进行匹配,从而可以自动获取图像序列中各图像直线的夹角,实现定位器坡度的自动动态测量并且减小了测量结果的不确定性。     

基于图像增强与深度学习的钢轨表面缺陷检测

相比传统的物理检测算法,基于机器视觉的检测算法具有检测速度快、操作便捷等诸多优点,但因受光照不均、相机失焦抖动、雨雪天气等外界因素的影响,导致检测精度降低.针对这一问题,提出一种基于图像增强与深度学习的钢轨表面缺陷视觉检测算法.首先,对图像进行Gabor滤波去噪,以减少噪声对缺陷检测的影响;然后,利用HSV空间变换方法...