钢轨磨耗测量及轨面伤损实时检测方法与软件实现

摘要

随着我国铁路里程的迅速增长，在轨道运营高速化和重载化的趋势下，钢轨磨耗及轨面伤损检测显得越来越重要。传统的人工检测早已不能满足现在庞大的检测需求，必须采用一种新的高效率的检测方法。
　　本文基于视觉测量技术和图像处理手段，实现了钢轨磨耗的无损测量。深入研究常用的几种相机标定方法之后，选定了Zhang平面标定法对面阵相机进行标定，从而解决了钢轨轮廓图像透视失真的问题。设计了钢轨轮廓图像处理算法，并对阈值分割、图像细化、轮廓还原、图像配准和磨耗计算等步骤进行了深入研究。在验证算法之后，基于Visual C++和 OpenCV，采用模块化编程，完成了钢轨磨耗测量软件的开发。实验结果表明，该软件能很好地计算出钢轨磨耗值，精度可达到亚像素级别。
　　同时，为了进一步提高工程实用性，本文在课题组已经实现轨面伤损检测的基础上，基于图像采集卡的二次开发研制了轨面伤损实时检测系统。详细了解图像采集卡的工作流程及其提供的软件开发包之后，本文将轨面图像处理程序很好地嵌入其中，实现了轨面图像实时采集处理。为了对软件性能进行测试，在实验室模拟了面阵相机和轨道快速相对运动的场景。动态测试结果表明，软件检测精度达到了94.5％，平均每幅图像检测耗时为20.24ms，在1mm/线的精度下换算成列车速度约为85.38km/h，基本达到了普通铁路和地铁线路的检测要求。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容及章节安排

第二章 相机标定技术

2.1相机标定技术

2.2相机标定技术的原理

2.3常用相机标定方法

2.4本章小结

第三章 钢轨磨耗测量方法与软件实现

3.1 软件算法设计

3.2图像预处理

3.3 轮廓还原

3.4图像配准

3.5磨耗计算

3.6 软件实现与功能测试

3.7本章小结

第四章 轨面伤损实时检测方法与软件实现

4.1图像采集卡及其二次开发

4.2图像处理算法流程

4.3主要算法实现

4.4软件设计与实现

4.5系统性能测试与分析

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

在校期间发表的学术论文

致谢