本文選題：鋼軌表面缺陷 + 高質(zhì)量圖像��； 參考：《南昌大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：軌道檢測(cè)能夠?yàn)殍F路檢修提供缺陷數(shù)據(jù),正成為消除鐵路安全隱患的必要手段之一�；跈C(jī)器視覺(jué)的軌道缺陷檢測(cè)由于其速度快、精度高、可靠性高等優(yōu)勢(shì),成為軌道檢測(cè)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。由于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中采集的原始圖像的穩(wěn)定性和質(zhì)量的優(yōu)劣會(huì)直接影響到后期圖像處理的結(jié)果,合適的軌道缺陷成像系統(tǒng)能夠降低軌道外部環(huán)境對(duì)成像系統(tǒng)的影響,提高圖像處理的速度、降低漏檢率和勿檢率,因此對(duì)軌道缺陷成像系統(tǒng)的研究至關(guān)重要。本文以提高機(jī)器視覺(jué)軌道檢測(cè)中成像效果為目的,以提高圖像質(zhì)量為切入點(diǎn),深入研究成像方式對(duì)表面缺陷的影響、軌道表面缺陷特性和機(jī)器視覺(jué)成像模型,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的結(jié)論。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:以鋼軌表面高質(zhì)量圖像獲取為目標(biāo),建立表面缺陷檢測(cè)光學(xué)成像模型;分析系統(tǒng)振動(dòng)對(duì)圖像質(zhì)量的影響,并將理論推廣,研究基于線(xiàn)陣CCD相機(jī)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)軌面缺陷檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型,分析缺陷深度與圖像灰度、成像方式之間的關(guān)系以及光照角度與圖像灰度、對(duì)比度之間的關(guān)系,然后得出在45°的光源照射角度下,圖片質(zhì)量較其他角度高的理論結(jié)論,通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明的模型中的結(jié)論的正確性。針對(duì)軌面光帶強(qiáng)反光對(duì)軌面缺陷掩蓋的問(wèn)題,將偏振光引入軌道缺陷檢測(cè)中,建立偏振光的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)的光強(qiáng)度數(shù)學(xué)模型,研究圖像灰度值、對(duì)比度與偏振片夾角的關(guān)系,分析偏振光對(duì)強(qiáng)反射光的抑制作用。實(shí)驗(yàn)證明采用偏振光能夠有效抑制光帶強(qiáng)反光,軌道圖像質(zhì)量較原系統(tǒng)有所提高。為了從客觀(guān)角度分析驗(yàn)證不同成像系統(tǒng)采集圖片的對(duì)比度高低,并保留人眼對(duì)圖像對(duì)比度判斷的特性,引入人眼感興趣區(qū)域和非感興趣區(qū)域權(quán)重系數(shù),提出一種基于HVS的無(wú)參考圖像對(duì)比度評(píng)價(jià)方法,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其與人眼主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果相關(guān)性更好;然后用該方法對(duì)不同成像系統(tǒng)采集的圖片進(jìn)行評(píng)價(jià),客觀(guān)評(píng)價(jià)其對(duì)比度的高低,表明成像效果的優(yōu)劣。通過(guò)客觀(guān)量化的評(píng)價(jià)證明了成像系統(tǒng)優(yōu)化的效果。
[Abstract]:Track detection, which can provide defect data for railway inspection and repair, is becoming one of the necessary means to eliminate the hidden trouble of railway safety.Track defect detection based on machine vision has become a hot research area because of its high speed, high accuracy and high reliability.Because the stability and quality of the original image collected in the machine vision system will directly affect the result of the later image processing, the proper track defect imaging system can reduce the impact of the orbit external environment on the imaging system.It is very important to improve the speed of image processing and to reduce the rate of missing and unchecked image processing, so it is very important to study the imaging system of track defects.In order to improve the imaging effect of machine vision track detection and to improve the image quality, this paper deeply studies the influence of imaging mode on surface defects, the characteristics of track surface defects and the imaging model of machine vision.The conclusion of the model is verified by experiments.The main contents of this paper are as follows: aiming at obtaining high quality image of rail surface, the optical imaging model of surface defect detection is established, the influence of system vibration on image quality is analyzed, and the theory is generalized.This paper studies the mathematical model of track defect detection based on linear CCD camera machine vision system, analyzes the relationship between defect depth and image grayscale, imaging method, illumination angle and image grayscale and contrast.Then the theoretical conclusion that the image quality is higher than other angles at 45 擄light source irradiation angle is obtained, and the correctness of the conclusion in the model is proved by experiment.Aiming at the problem that the rail surface defect is masked by the strong reflective light of the rail surface, the polarized light is introduced into the track defect detection, and the mathematical model of the optical intensity of the polarized light is established, and the relationship between the image gray value, the contrast and the angle between the polarizer and the optical intensity is studied.The inhibitory effect of polarized light on strongly reflected light is analyzed.The experiments show that the polarized light can effectively suppress the strong reflectance of the optical band, and the quality of the track image is improved compared with the original system.In order to analyze and verify the contrast of images collected by different imaging systems from an objective point of view, and to retain the characteristics of human eyes' judgment of image contrast, the weight coefficients of region of interest and region of non-interest are introduced.In this paper, a method of contrast evaluation without reference image based on HVS is proposed, which is proved to be more relevant to the subjective evaluation results of human eyes by experiments, and then the images collected by different imaging systems are evaluated by this method, and the contrast degree is evaluated objectively.The results show that the imaging effect is good and bad.The effect of the optimization of the imaging system is proved by objective and quantitative evaluation.
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：1746700