基于数字图像处理技术的火车轮缘动态检测系统研究

摘要

随着国内列车的不断提速,车辆运行中的安全检测问题尤为突出,因此铁道部对走行部自动安全检测课题正式立项.轮缘几何尺寸(轮缘高度,轮缘宽度)在线自动检测系统是走行部自动安全检测项目的一个重要的组成部分,由于轮缘形状对车辆走行稳定性与乘坐舒适度影响极大,这些尺寸的基准值,铁道部均有规定并定期下线检查.因此,轮缘几何尺寸在线检测系统的研制将为提高车辆检修效率、延长运行周期、实现列车安全检测自动化做出贡献.论文设计了基于CCD相机的计算机图像采集系统.并且基于数字图像处理技术对采集到的图像进行畸变矫正、图像分析与计算,得出了需要检测的实际尺寸.论文对原有的镜头畸变模型做了进一步修正与误差补偿,在图像处理中,在阈值选取的过程中应用了基于边缘强度的阈值选取方法,取得了良好的效果.该系统实现了轮缘几何尺寸的自动检测、自动存储等功能.具有高效、准确和使用方便的特点,可以大大提高火车轮缘几何尺寸各项指标检测的速度与准确性,减少人为的误差,减轻检测人员的劳动强度和工作量.最终,此系统经过安装、调试、试验,检测结果精度在0.3mm以内,满足铁道部的要求.

目录

文摘

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哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

1.1国内外车轮踏面损伤检测技术

1.2自动检测的实现与分析

1.3系统功能

1.4本章小结

第2章数字图像处理基础

2.1图像处理的应用与发展

2.2数字图像处理的数学基础

2.3数字图像处理方法

2.4数字图像处理识别与分析

2.5本章小结

第3章CCD图像采集

3.1 CCD原理

3.1.1 CCD工作原理

3.1.2 CCD的主要参量

3.1.3 CCD摄像器件

3.2视频图像采集卡

3.3图像的存储格式

3.4图像调色板与色彩系统

3.4.1调色板

3.4.2色彩系统

3.5灰度与二值化图像

3.6本章小结

第4章摄像机标定

4.1摄像机模型

4.2 CCD相机逐步标定方法

4.2.1摄像机内参数的标定

4.2.2外部参数的标定

4.3成像误差分析及其修正模型的建立

4.4成像系统误差的最佳修正

4.5本章小结

第5章图像系统的软件实现

5.1系统软件的整体描述

5.2图像采集软件

5.3图像处理软件

5.4本章小结

第6章图像检测

6.1图像增强

6.1.1中值滤波

6.1.2平均值滤波

6.2图像二值化

6.2.1依赖像素的阈值选取

6.2.2依赖区域的阈值选取

6.2.3依赖坐标的阈值选取

6.2.4基于边界特征的二值化算法

6.3边缘提取

6.4边界跟踪

6.5半径检测

6.5.1三点测量法

6.5.2Hough变换法：

6.6本章小结

第7章系统测量结果

7.1图像检测标定

7.2图像检测

7.2.1踏面磨耗检测

7.2.2半径检测

7.3检测结果输出

7.4结果与误差分析

7.4.1结果分析

7.4.2误差分析

7.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢