铁路区间通过信号机编号识别系统的研究与实现

摘要

铁路区间通过信号机编号是保证铁路行车安全的重要标识，也是定期检测中必检项目内容。研究并实现铁路区间通过信号机编号识别系统，可以极大的减轻测试工作强度，也为测试提供更完整、更可靠、更全面的数据。 铁路区间通过信号机编号识别综合了图像处理和模式识别技术。论文研究了图像拍摄、图像预处理、铁路区间通过信号机柱的定位与分割、编号区域的定位与分割、编号的分割和编号识别等关键技术。在铁路区间通过信号机柱的定位、分割模块中采用了Hough快速检测边缘处理后的二值图像中的柱状物体，利用先验知识和投影直方图切割出区间通过信号机柱，并在分割出来的信号机柱图像中定位并分割出编号区域。在编号识别模块采用了模式识别中最基本的模板匹配算法，实验证明，该方法对信号机的编号识别是很有效的。 本系统在现有的电务试验车厢外面安装高速照相设备，到指定距离后，触动照相设备，将拍摄的铁路区间通过信号机的图像传入识别系统进行识别。论文对铁路区间通过信号机编号识别系统中的关键技术进行了研究、提出了有效的解决策略，并给出了实例。 论文提到的步骤和算法均己在软件平台上正确实现，以在电务试验车上采集的图像作为测试数据源进行测试，编号识别率达90％，满足了应用的基本要求。

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第一章绪论

1.1选题背景

1.1.1铁路信号机概述

1.1.2铁路电务试验车自动测试系统及发展状况

1.2国内外技术研究现状

1.2.1国内研究现状

1.2.2国外研究现状

1.3论文研究的目的和意义

1.4论文研究的内容

第二章铁路区间通过信号机编号识别平台设计和系统流程

2.1硬件平台设计介绍

2.1.1电务试验车硬件平台

2.1.2铁路区间通过信号机编号识别系统结构

2.2系统流程

2.2.1系统流程示意图

2.2.2系统流程描述

2.3小结

第三章铁路区间通过信号机图像预处理

3.1图像获取

3.1.1移频原理

3.1.2距离/速度传感器原理

3.1.3图像获取

3.2色彩空间变换

3.3灰度化处理

3.4图像增强

3.5小结

第四章铁路区间通过信号机柱定位与分割

4.1铁路区间通过信号机的结构及特点

4.2边缘检测

4.2.1梯度定义

4.2.2几种典型的算子

4.2.3 Sobel边缘检测算子

4.2.4边缘检测处理效果

4.3降噪处理

4.3.1图像腐蚀

4.3.2图像膨胀

4.3.3图像开运算

4.3.4图像闭运算

4.3.5数学形态学处理效果

4.4 HOUGH变换

4.5柱状物体检测

4.6信号机柱分割

4.6.1二值化处理

4.6.2水平投影分析

4.7铁路区间通过信号机柱定位与分割算法流程

4.8 小结

第五章铁路区间通过信号机编号定位与字符分割及识别

5.1编号区域定位

5.2编号字符的切割

5.2.1信号机编号规范

5.2.2编号字符的切割

5.3铁路区间通过信号机编号区域定位与编号字符分割算法流程

5.4模式识别的典型系统结构

5.5常用模式识别方法

5.5.1模板匹配

5.5.2人工神经网络

5.5.3支持向量机

5.6模板匹配法实现编号的识别

5.6.1编号数字模板

5.6.2编号图像的归一化处理

5.6.3模板匹配识别

5.7铁路区间通过信号机编号识别的算法流程

5.8 小结

第六章铁路区间通过信号机编号识别与测试结果分析

6.1识别系统的实验环境

6.2铁路区间通过信号机柱定位与分割

6.3铁路区间通过信号机编号区域定位及分割

6.4编号字符识别

6.5识别总体结果

6.6铁路区间通过信号机测试结果

6.7 小结

第七章结论及展望

7.1论文的主要工作

7.2有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要的研究成果