列車走行部檢測是鐵路安全運營的一項重要的保障措施。傳統(tǒng)的走行部檢測依靠人工巡檢,其成本高且效率很低。隨著數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展,利用機(jī)器視覺實現(xiàn)走行部檢測是目前鐵路智能檢測技術(shù)研究的一個熱點。與二維視覺相比,三維視覺能更直觀地反映物體的大小、形狀和體積等信息,克服對比度差、顏色干擾等問題。因此論文針對列車走行部三維視覺檢測問題展開研究,主要工作內(nèi)容如下:首先,搭建了一套列車走行部檢測實驗平臺,包括結(jié)構(gòu)光掃描模塊、掃描啟動光電模塊、走行部模塊以及上位機(jī)。結(jié)構(gòu)光掃描模塊由線激光器和相機(jī)組成,實現(xiàn)列車走行部圖像數(shù)據(jù)的掃描;掃描啟動光電模塊由光電開關(guān)和單片機(jī)組成,利用觸發(fā)信號控制結(jié)構(gòu)光掃描模塊啟動和停止;走行部模塊由實驗機(jī)車和控制臺組成;上位機(jī)完成上述設(shè)備的驅(qū)動、圖像采集和數(shù)據(jù)可視化等工作。同時結(jié)合硬件設(shè)計并實現(xiàn)了一套走行部三維測量的軟件系統(tǒng)。其次,利用掃描圖像數(shù)據(jù)實現(xiàn)走行部三維重建和表面重構(gòu)。先對相機(jī)、光平面以及基平面參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定,再通過閾值分割法對在走行部上采集的光條圖像預(yù)處理,用細(xì)化法和灰度重心法提取光條中心,根據(jù)三角幾何法測量原理和前面標(biāo)定的參數(shù)計算光條中心的三維坐標(biāo),獲得走行部三維點云... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２三維測量分類??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?３Ｄ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．??

搭建了一套軟硬件結(jié)合的走行部三維測量實驗平臺。??２．１實驗平臺方案??列車走行部結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)方案如圖２－１所示，分為結(jié)構(gòu)光掃描模塊、??掃描啟動光電模塊、走行部模塊以及上位機(jī)。結(jié)構(gòu)光模塊放置在鐵軌側(cè)部１－２米??處，由線激光器和工業(yè)相機(jī)組成，主要功能為采集和傳輸走行部掃描圖像。掃描??啟動光電模塊主要部件為光電開關(guān)，分別放在左右兩側(cè)，左側(cè)為開始采集點，右??側(cè)為結(jié)束采集點，每側(cè)光電開關(guān)由發(fā)射器和接收器組成，掃描啟動光電模塊主要??功能為發(fā)送觸發(fā)信號到結(jié)構(gòu)光掃描模塊和計算機(jī)車的平均速度，利用觸發(fā)控制結(jié)??構(gòu)光掃描模塊數(shù)據(jù)采集的開始和結(jié)束。走行部模塊主要由機(jī)車和控制臺組成。上??位機(jī)的主要功能為人機(jī)交互、圖像處理、走行部三維重建、異物檢測等。??光電開關(guān)接收端光電開關(guān)接收端??機(jī)車???＾?ｍｋ??——￡?Ｉ?￡?ｆ?Ｉ?ｉ?ｔ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?／／／／／／??光電開關(guān)發(fā)射端＜?４光電開關(guān)發(fā)射端??線激光器＿?ｉ）工業(yè)相機(jī)??幵始采集點Ｉ?「鬲涵集點］??激光器和相機(jī)固定架?￥??上位機(jī)??圖２－１列車走行部結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)方案??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ?ｌｉｇｈｔ?３Ｄ?ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ?ｆｏｒ?ｔｒａｉｎ?ｂｏｇｉｅｓ．??結(jié)構(gòu)光掃描模塊是實驗平臺的核心模塊，由光源、相機(jī)和被測物體組成。光??源將編碼的結(jié)構(gòu)光照射到被測物體的表面，因其高度變化，結(jié)構(gòu)光發(fā)生畸變，被??與光源處在某一夾角位置的相機(jī)獲取，得到被測物體表面結(jié)構(gòu)光的畸變圖像。利??用相機(jī)成像模型和三角幾何測量原理

?列車走行部三維測量實驗平臺??圖２－３現(xiàn)場實物圖。１光電開關(guān)；２線激光器；３工業(yè)相機(jī)；４上位機(jī)；５機(jī)車??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｆｉｅｌｄ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．?１?ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｓｗｉｔｃｈ；?２?ｌｉｎｅａｒ?ｌａｓｅｒ；?３?ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ?ｃａｍｅｒａ；?４?ｕｐｐｅｒ??ｃｏｍｐｕｔｅｒ；?５?ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ．??（開始）??１??異物測???標(biāo)定數(shù)據(jù)采集?光條圖像采集?加載基準(zhǔn)點云??相機(jī)標(biāo)定??Ｙ?｜?模型差分????閾值分割?Ｉ??ｒ?ｊ光平＾標(biāo)定?異物檢測與＊Ｉ量??＾＾?？?，?１?：??標(biāo)＾結(jié)果ｉ?１基平＾標(biāo)定?｜光條中ｌ提取?背景點Ｓ去除一??標(biāo)定結(jié)果??ｙ??點云濾波與平滑??……系２！定—＊？三維重建?表面重構(gòu)????＿?士?＿??（結(jié)束）??圖２－４工作流程圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－４?Ｗｏｒｋｆｌｏｗ?ｆｌｏｗｃｈａｒｔ．??２．２實驗平臺搭建??實驗平臺主要包括工業(yè)相機(jī)、激光器等硬件設(shè)備和軟件兩個部分，本小節(jié)根??據(jù)實驗條件和要求對硬件設(shè)備進(jìn)行選型和軟件設(shè)計，完成實驗平臺的搭建。??１０??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]基于機(jī)器視覺的TFDS典型故障識別方法研究[D]. 艾廣.蘭州交通大學(xué) 2017
[4]線結(jié)構(gòu)光視覺測量光條中心提取及評價方法研究[D]. 史燕.華北理工大學(xué) 2017
[5]基于3D-TOF圖像傳感器采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 段志堅.湘潭大學(xué) 2015
[6]基于線結(jié)構(gòu)光的三維重構(gòu)[D]. 羅聰.中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所） 2015
[7]基于計算機(jī)視覺的不規(guī)則物體體積測量方法研究[D]. 張娜.陜西科技大學(xué) 2015



本文編號：3550687