基于线阵CCD相机的轨道图像采集系统设计

轨道图像信息的采集是对轨道状态实时监控的重要手段。设计了一种基于线阵CCD相机的新型图像采集系统,该系统利用线阵CCD相机连续快速的记录轨道信息,整个系统运行速度能达到10 km/h,钢轨表面图像的横纵分辨率为0.5 mm×0.5 mm,并且图像不失真,不漏采;同时解决了信号触发和里程记录等关键问题,实现轨道信息的完整采集。实验结果表明:系统不受小车速度变化的影响,并能准确记录里程信息,从而为后续缺陷的检测与定位奠定基础。     

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。     

数字化钢轨外形检测

钢轨断面几何尺寸、平直度和扭曲度关系着铁路运行的安全性、平稳性和速度。现有钢轨外形检测方法主要采用人工手动检测,无法满足铁路发展需求。本文提出了一种基于线结构光传感器的数字化钢轨外形检测新方法。该方法具有检测效率高、测量精度高、数据易保存、使用便捷等优点,能够实时再现钢轨的三维立体图像,并完成钢轨断面几何尺寸、平直度和扭曲度的全面检测。重复性试验和对比试验结果表明该方法具有良好的可靠性、稳定性。     

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。     

光电式钢轨磨损实时检测系统

采用近红外线状光源、CCD及计算机图像处理等技术,实现钢轨磨损检测系统的软硬件设计。应用三圆柱光学透镜联合对一点式激光进行色散,得到光强分布较均匀的线状激光光源。用高分辨率(752×782)CCD面阵摄像机实时采集钢轨扫描图像,经过A/D变换输出给图像处理系统。图像处理系统根据钢轨的形状和特点,选用最佳的模型和计算方案进行图像处理,对照标准钢轨断面图像快速、准确地计算出钢轨面的磨损值,判断钢轨受伤程度。系统在限速80 km.h-1条件下对钢轨断面的实时检测结果表明,系统符合设计要求,精度达到0.1 mm。     

基于线阵CCD的空间滤波测速算法关键参数研究

介绍了基于线阵CCD的空间滤波器的基本架构与原理,并通过MATLAB工具对基本型空间滤波器的算法进行了仿真验证;针对基本型空间滤波器频谱中存在的严重的基频干扰问题,提出了一种差分算法来解决,并进行了计算机仿真验证和真实皮带轮运动视频验证;对空间滤波器的各项参数设置对测量效果的影响进行了分析与仿真,确定了光栅周期宽度、周期数、CCD像素值、ADC采样分辨率、采样时间长度等参数的选择范围。基于线阵CCD结构的空间滤波器具有成本低、安装调试简单、噪声低等特点。     

基于HALCON的钢轨表面缺陷检测技术研究

针对当前检测钢轨表面缺陷存在的效率低、易漏检误检问题,提出一种基于HALCON图像处理软件开发的钢轨表面缺陷检测方法,实现测量过程中对缺陷图像的识别和处理。通过钢轨模拟检测平台采集钢轨表面图像,利用HALCON软件对获取的原始图像进行预处理、边缘检测、目标特征提取,计算相关几何特征信息并定位钢轨表面缺陷。实验表明,该方法具有较高的测量精度和测量效率,能够满足实际应用,为钢轨表面缺陷在线检测提供了新的途径。     

车载轨道巡检系统研制

论述了车载轨道巡检系统结构及各子系统设计方案。巡检系统由轨道图像采集、数据分析和数据管理3个子系统构成。图像采集子系统采用线阵CCD等间距运动扫描获取轨道图像。基于机器学习理论构建了数据分析子系统,可对钢轨表面伤损、扣件异常进行智能识别。数据管理子系统可对检出缺陷进行组合查询并输出报表。该系统目前已应用于我国各高速铁路干线,对轨道主体设备外观进行普查,最高检测速度可达160 km/h。     

基于DSP和线阵CCD的接触网检测系统

介绍了一种基于DSP和线阵CCD技术的电力机车接触网瞬时拉出值的高速测量系统的总体框架,阐述了其数字图像信号的实时处理与传输,描述了提高可靠性及抗干扰的措施,在高速接触网的检测中,该系统能快速检测接触网的瞬时拉出值,又能记录接触网的杆位及杆号,测量分辨率可达1mm。     

基于线阵CCD图像纹理特征的铁路货车货物分割算法研究

利用线阵CCD摄像头采集到的货车货物装载图像,提出一种经过改进的货车货物分割方法。首先,利用优化后的多尺度Retinex(MSR)算法对图像进行增强预处理,然后使用自适应单通道种子选取算法(APSS)获得图像中灰度Gabor纹理特征分布中心点的初始值,并用K-Means算法进行图像兴趣区域的分割,在此基础上利用邻域特征对图像中的兴趣区域进行重新合并,得到最终的分割结果。实验表明,该方法能提高图像中不同区域的分割精度,有较强的抗噪性,还减少了图像分割中的迭代次数,降低了计算复杂度,可以广泛应用到自然环境中车辆图像的分割。在基于线阵CCD铁路货运安全监控系统中货物检查的实际应用中,该方法的货物分割错误率较低,保证了检测系统的问题识别准确率。     

CRTSⅡ型板离缝状态高清图像采集装置的研究

针对铁路人工巡视CRTSⅡ型板离缝状态效率低的问题,根据离缝区域环境,通过对比线相机和面相机,以及LED光源和线激光器特性,设计由线激光器和CCD线阵相机组成的视觉模块,同时开发图像采集软件,并利用压缩模块和磁盘阵列技术,实现离缝状态高清图像的采集和存储,为后续离缝智能软件分析提供坚实基础。经验证,采集的图像清晰,较大压缩数据量,提高数据存储速度。     

基于深度学习的轨道车辆线阵相机图像畸变校正方法

由于轨道车辆运行速度时刻变化,造成轨旁线阵相机在不同时间采集同一类型车辆的图片张数和分割点不同,导致采集到过车图像存在畸变失真,畸变失真给后续基于图像的轨道车辆故障检测和识别带来困难,因此需要对采集图像进行畸变校正.本文在综合分析轨道车辆图像畸变失真原理的基础上,提出一种基于深度学习的轨道车辆线阵相机图像畸变校正方法....     

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。     

车载非接触式钢轨磨耗测量方法研究及应用

车载非接触式钢轨磨耗测量方法基于激光摄像三角测量原理,利用安装在列车转向架端头的图像采集设备获取钢轨断面结构光图像,将其传输至图像处理单元进行图像预处理、图像匹配、坐标转换,得到钢轨轮廓的实测值,并与标准轨进行比对得出钢轨的实测磨耗值。采用该方法对京承铁路、宝成铁路、成昆铁路、大秦重载铁路等线路进行了多次线上试验,结果表明,测量结果的重复性误差低于0.2 mm,满足现场作业要求。     

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。     

线阵CCD摄像技术在接触导线磨耗检测中的应用

阐述了线阵CCD基本结构和原理,介绍了国内外几种利用线阵CCD进行磨耗检测的技术及相关原理。     

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。     

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。     

钢轨爬行及路基表层冻胀检测技术

针对我国现有轨道爬行及路基冻融引起的钢轨高低检测技术的不足,提出一种基于机器视觉及光学成像原理的钢轨爬行及路基表层冻胀的非接触式检测技术。根据检测技术原理建立光学模型,基于模板匹配、自动化阈值、图像形态学处理等图像处理方法,通过硬件系统实现对钢轨爬行及路基表层冻胀引起的钢轨高低位移的测量,并经由GPRS无线通讯技术将数据实时传输至WEB数据服务器,可以实现对检测数据的实时监控管理。在哈大高铁K186+600及K148+600两点安装设备进行验证性试验,试验结果表明,该技术可定点定时采集钢轨实时图像,自动检测钢轨相对“零点”时刻的爬行数据及路基表层冻胀数据,并在爬行或路基表层冻胀数据超限时自动报警,指导铁路养护作业。     

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...