發(fā)布時(shí)間：2021-12-24 14:55

　　列車(chē)走行部檢測(cè)是鐵路安全運(yùn)營(yíng)的一項(xiàng)重要的保障措施。傳統(tǒng)的走行部檢測(cè)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(jué)實(shí)現(xiàn)走行部檢測(cè)是目前鐵路智能檢測(cè)技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。與二維視覺(jué)相比,三維視覺(jué)能更直觀地反映物體的大小、形狀和體積等信息,克服對(duì)比度差、顏色干擾等問(wèn)題。因此論文針對(duì)列車(chē)走行部三維視覺(jué)檢測(cè)問(wèn)題展開(kāi)研究,主要工作內(nèi)容如下:首先,搭建了一套列車(chē)走行部檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),包括結(jié)構(gòu)光掃描模塊、掃描啟動(dòng)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(xiàn)激光器和相機(jī)組成,實(shí)現(xiàn)列車(chē)走行部圖像數(shù)據(jù)的掃描;掃描啟動(dòng)光電模塊由光電開(kāi)關(guān)和單片機(jī)組成,利用觸發(fā)信號(hào)控制結(jié)構(gòu)光掃描模塊啟動(dòng)和停止;走行部模塊由實(shí)驗(yàn)機(jī)車(chē)和控制臺(tái)組成;上位機(jī)完成上述設(shè)備的驅(qū)動(dòng)、圖像采集和數(shù)據(jù)可視化等工作。同時(shí)結(jié)合硬件設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套走行部三維測(cè)量的軟件系統(tǒng)。其次,利用掃描圖像數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)走行部三維重建和表面重構(gòu)。先對(duì)相機(jī)、光平面以及基平面參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定,再通過(guò)閾值分割法對(duì)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(cè)量原理和前面標(biāo)定的參數(shù)計(jì)算光條中心的三維坐標(biāo),獲得走行部三維點(diǎn)云... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２三維測(cè)量分類(lèi)??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(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。??２．１實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方案??列車(chē)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(dòng)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(xiàn)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(dòng)光電模塊主要部件為光電開(kāi)關(guān)，分別放在左右兩側(cè)，左側(cè)為開(kāi)始采集點(diǎn)，右??側(cè)為結(jié)束采集點(diǎn)，每側(cè)光電開(kāi)關(guān)由發(fā)射器和接收器組成，掃描啟動(dòng)光電模塊主要??功能為發(fā)送觸發(fā)信號(hào)到結(jié)構(gòu)光掃描模塊和計(jì)算機(jī)車(chē)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(kāi)始和結(jié)束。走行部模塊主要由機(jī)車(chē)和控制臺(tái)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(cè)等。??光電開(kāi)關(guān)接收端光電開(kāi)關(guān)接收端??機(jī)車(chē)???＾?ｍｋ??——￡?Ｉ?￡?ｆ?Ｉ?ｉ?ｔ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?／／／／／／??光電開(kāi)關(guān)發(fā)射端＜?４光電開(kāi)關(guān)發(fā)射端??線(xiàn)激光器＿?ｉ）工業(yè)相機(jī)??幵始采集點(diǎn)Ｉ?「鬲涵集點(diǎn)］??激光器和相機(jī)固定架?￥??上位機(jī)??圖２－１列車(chē)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)的核心模塊，由光源、相機(jī)和被測(cè)物體組成。光??源將編碼的結(jié)構(gòu)光照射到被測(cè)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(cè)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(cè)量原理

?列車(chē)走行部三維測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)??圖２－３現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖。１光電開(kāi)關(guān)；２線(xiàn)激光器；３工業(yè)相機(jī)；４上位機(jī)；５機(jī)車(chē)??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｆｉｅｌｄ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．?１?ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｓｗｉｔｃｈ；?２?ｌｉｎｅａｒ?ｌａｓｅｒ；?３?ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ?ｃａｍｅｒａ；?４?ｕｐｐｅｒ??ｃｏｍｐｕｔｅｒ；?５?ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ．??（開(kāi)始）??１??異物測(cè)???標(biāo)定數(shù)據(jù)采集?光條圖像采集?加載基準(zhǔn)點(diǎn)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(cè)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(diǎn)Ｓ去除一??標(biāo)定結(jié)果??ｙ??點(diǎn)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建??實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要包括工業(yè)相機(jī)、激光器等硬件設(shè)備和軟件兩個(gè)部分，本小節(jié)根??據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和要求對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行選型和軟件設(shè)計(jì)，完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建。??１０??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于結(jié)構(gòu)光的高反物體三維形貌測(cè)量方法[J]. 楊鵬斌,鄧林嘉,陳元,伏燕軍,徐天義,王霖.  中國(guó)激光. 2019(02)
[2]基于兩步法的攝像機(jī)標(biāo)定算法[J]. 崔凌燕,陳婧.  測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(02)
[3]我國(guó)某鐵路局2005—2014年行車(chē)事故分布規(guī)律分析[J]. 王列妮,牟瑞芳,張磊.  安全與環(huán)境學(xué)報(bào). 2018(01)
[4]鐵路客車(chē)故障軌旁圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TVDS）統(tǒng)型機(jī)設(shè)計(jì)及運(yùn)用[J]. 肖齊.  鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛. 2018(01)
[5]基于改進(jìn)的區(qū)域生長(zhǎng)三維點(diǎn)云分割[J]. 李仁忠,劉陽(yáng)陽(yáng),楊曼,張緩緩.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(05)
[6]動(dòng)車(chē)組運(yùn)行故障動(dòng)態(tài)圖像比對(duì)分析方法[J]. 路繩方,劉震.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2017(09)
[7]基于棋盤(pán)格的線(xiàn)結(jié)構(gòu)光平面標(biāo)定方法[J]. 李瑞,熊顯名.  儀器儀表用戶(hù). 2017(04)
[8]基于多閾值歸一化分割的模糊圖像邊緣分割算法[J]. 黃愛(ài)華,王航,唐衛(wèi)東.  半導(dǎo)體光電. 2017(01)
[9]基于連通區(qū)域的復(fù)雜車(chē)牌的字符分割算法[J]. 施隆照,王凱.  計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì). 2016(08)
[10]軌道車(chē)輛故障診斷研究進(jìn)展[J]. 劉志亮,潘登,左明健,李興林.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016(14)

碩士論文
[1]基于結(jié)構(gòu)光的室內(nèi)場(chǎng)景精確三維重建技術(shù)研究[D]. 張洪龍.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院) 2018
[2]基于結(jié)構(gòu)光和雙目視覺(jué)的三維重建系統(tǒng)研究[D]. 趙煥謙.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]基于機(jī)器視覺(jué)的TFDS典型故障識(shí)別方法研究[D]. 艾廣.蘭州交通大學(xué) 2017
[4]線(xiàn)結(jié)構(gòu)光視覺(jué)測(cè)量光條中心提取及評(píng)價(jià)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(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 段志堅(jiān).湘潭大學(xué) 2015
[6]基于線(xiàn)結(jié)構(gòu)光的三維重構(gòu)[D]. 羅聰.中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所） 2015
[7]基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的不規(guī)則物體體積測(cè)量方法研究[D]. 張娜.陜西科技大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3550687