本文選題：異物檢測　切入點：圖像處理　出處：《北京交通大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著我國鐵路建設的高速發(fā)展,列車行駛速度逐步提高,行車安全問題日趨突出與重要。由于鐵路異物侵限造成的事故時有發(fā)生,這給鐵路的安全運營帶來了重大的威脅�，F(xiàn)有的基于機器視覺的異物侵限檢測方法大多采用嵌入式采集結合PC圖像處理的方式,這種方式的異物檢測存在實時性差、成本高等問題,針對較長線路的檢測時,也無法實現(xiàn)沿線密集式的布置。所以有必要研究一種集圖像采集、處理和傳輸于一體的智能相機及算法,以達到更快速的實時檢測處理、報警以及更低廉成本的目的。因此本文提出了一種基于智能相機的鐵路異物侵限檢測系統(tǒng),系統(tǒng)針對鐵路線路異物設計了基于智能相機的異物侵限檢測算法,通過在鐵路沿線分布式布置檢測節(jié)點實現(xiàn)了鐵路沿線分布式的異物圖像采集、處理、分析、自動報警和異物圖像存儲的功能。同時,監(jiān)控中心對本線路各個檢測節(jié)點的智能相機具有參數(shù)配置能力。監(jiān)控終端可以通過以太網(wǎng)向各個檢測節(jié)點發(fā)送圖像處理算法中的配置參數(shù),并可以在線更新,使得異物侵限檢測算法能夠更快的適應檢測環(huán)境,提高系統(tǒng)的實用性。論文首先介紹了基于智能相機的鐵路異物侵限檢測系統(tǒng)的總體方案設計,包括鐵路異物侵限檢測系統(tǒng)的總體網(wǎng)絡結構、結構組成、各模塊功能以及總體算法設計。接著詳細的論述了智能相機的硬件電路設計、設計依據(jù)、主要芯片的選型、選型依據(jù),給出了智能相機的總體電路設計和各主要模塊的電路設計。并設計了基于DSP的圖像處理算法,利用DSP的硬件特性采用C語言對設計的算法進行編程實現(xiàn)。最終實現(xiàn)了智能相機的圖像采集、圖像存儲、圖像傳輸、圖像處理、特征提取、異物報警、以太網(wǎng)傳輸?shù)然竟δ堋榱颂岣弋愇锴窒迿z測系統(tǒng)的處理速度,本系統(tǒng)分別從程序開發(fā)實現(xiàn)、內(nèi)存分配上進行了深入的研究并較為合理的設計了內(nèi)存分配體系和算法程序。并從傳輸方式、存儲結構、算法、程序等方面進行了優(yōu)化。比如本系統(tǒng)提出的單次連通域標記算法,可以在進行連通域標記的同時記錄下來多個特征參數(shù),明顯的提高了運算效率。為了檢驗智能相機檢測侵限異物的效果,在校園區(qū)和鐵路現(xiàn)場進行了實驗。實驗結果表明系統(tǒng)的平均檢測幀率達到12幀/秒,滿足實時檢測的要求。對侵限異物檢測報警的準確率達95.83%,滿足準確率的要求。
[Abstract]:With the rapid development of railway construction in China, the speed of train running is gradually increasing, and the problem of driving safety is becoming increasingly prominent and important. Accidents caused by the invasion of foreign bodies in railway occur from time to time. This brings a great threat to the safe operation of railway. Most of the existing methods of foreign body intrusion detection based on machine vision are embedded acquisition combined with PC image processing, which has poor real-time performance. The problem of high cost can not realize the dense arrangement along the long line, so it is necessary to study an intelligent camera and algorithm which integrates image acquisition, processing and transmission. In order to achieve faster real-time detection, alarm and lower cost, a railway foreign body intrusion detection system based on intelligent camera is proposed in this paper. The system designed an intelligent camera based detection algorithm for foreign bodies in railway lines. The distributed image collection, processing and analysis of foreign bodies along railway lines are realized by distributing detection nodes along railway lines. Automatic alarm and foreign body image storage functions. At the same time, The monitoring center has the ability to configure the parameters of the intelligent camera of each detection node on the line. The monitoring terminal can send the configuration parameters of the image processing algorithm to each detection node through Ethernet and can update the parameters online. So that the foreign body intrusion detection algorithm can adapt to the detection environment faster and improve the practicability of the system. Firstly, this paper introduces the overall scheme design of the railway foreign body intrusion detection system based on intelligent camera. Including the overall network structure, structure, function and algorithm design of the railway foreign body intrusion detection system. Then, the hardware circuit design, the design basis, the selection of the main chip, the selection basis of the intelligent camera are discussed in detail. The overall circuit design of the intelligent camera and the circuit design of the main modules are given, and the image processing algorithm based on DSP is designed. Using the hardware characteristic of DSP, the algorithm is programmed with C language. Finally, the intelligent camera image acquisition, image storage, image transmission, image processing, feature extraction, foreign body alarm are realized. Ethernet transmission and other basic functions. In order to improve the processing speed of the foreign body intrusion detection system, the system is developed from the program. The memory allocation system and algorithm program are designed in detail, and the transmission mode, storage structure and algorithm are introduced. For example, the single connected domain labeling algorithm proposed by this system can record several characteristic parameters while marking connected domains. In order to test the effect of intelligent camera, experiments were carried out on campus and railway site. The experimental results show that the average frame rate of the system is 12 frames per second. The accuracy of detecting and alarming intrusion foreign bodies is 95.83, which meets the requirements of accuracy.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U298;TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：1667720