高鐵軌道表面缺陷的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)算法研究

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1、當(dāng)巧化號(hào)１０５３２學(xué)號(hào)Ｓ１２０９Ｗ４１６分類號(hào)ＴＰ巧１密級(jí)公開(kāi)Ｗ堿讀乂參ＨＵＮＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ工程碩±學(xué)位論文高鐵軌道表面缺陷的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)算法研究學(xué)位申請(qǐng)人姓名尹遜帥培養(yǎng)單位電氣與信息工程學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱王耀南教授段峰高工學(xué)科專業(yè)控制Ｘ程硏究方向機(jī)器視覺(jué)及工業(yè)化用論文提交日期２０１５年４月２０Ｈ學(xué)校代號(hào)：１０５３２學(xué)號(hào)：Ｓ１２０９Ｗ４１６密級(jí)：公開(kāi)湖南大學(xué)碩±學(xué)位論文高鐵軌道表面缺陷的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)算法研究學(xué)位申請(qǐng)人姓名；尹遜帥導(dǎo)師姓名及職稱５王耀南

2、教授段峰高工培養(yǎng)單位；電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)名熱：控制工程論文括交日期：２０１５年４月２０日論文答巧日期；２０１５年５月２７日答據(jù)委員會(huì)主巧：王輝教授Ｉｎｓｉｏｎ－ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭａｃｈｉｎｅＶｉｓｉｏｎｐｅｃｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＨｉｇｈｓｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙＴｒａｃｋＳｕｒｆａｃｅＤｅｆｅｃｔＢｙＹＩＮＸｕｎｓｈｕａｉＢ．Ｅ．ＱｉｎｇｄａｏＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ２０１２（）Ａｔｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｅｄｉｎａｒｔｉａｌｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏ打ｏｆ

3、ｔｈｅｐＲｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｑＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＣｏｎｔｒｏｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｉｎｔｈｅＧｒａｄｕａｔｅｓｃｈｏｏｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒＰｒｏｆｅｓｓｏｒＷＡＮＧＹａｏｎａｎＳｅｎｉｏｒＥｎｉｎｅｅｒＤＵＡＮＦｅｎ，ｇｇＭａｙ，２０１５湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或

4、集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中Ｗ明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名；波日期：巧批月如日六葉學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于１．保密□，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。２．不保密區(qū)Ｉ。＂＂請(qǐng)?jiān)冢咨舷鄳?yīng)

5、方框內(nèi)打Ｖ（）作者簽名■年；遜、日期；興：Ｔ月如日戶＞葉導(dǎo)師簽名；日齡／？＾年ｆ月沁日Ｉ髙鐵軌道表面快陷的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)算法研究摘要、隨著高速鐵路不斷建設(shè)，重載列車和城市地鐵控軌運(yùn)營(yíng)的増加，對(duì)鐵路軌道安全性、可靠性的要求日漸提高。傳統(tǒng)的人工巡檢方式已不能滿足現(xiàn)在的需求，應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的高鐵軌道表面缺陷檢測(cè)是鐵路軌道維護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)。本文研究了高鐵軌道表面缺陷的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)算法，能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)高鐵軌道表面缺陷。本文首先介紹了論文的研究背景和意義，簡(jiǎn)述了高鐵軌道表面缺陷檢測(cè)的必要性，分析了國(guó)內(nèi)外高鐵軌道表面缺陷檢測(cè)的現(xiàn)狀和發(fā)展

6、趨勢(shì)。。接著，研究了常用的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)分析了機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)要求及性、能指標(biāo)，設(shè)計(jì)了高鐵軌道表面缺陷機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)平臺(tái)方案。介紹了照明方案光源、相機(jī)、鏡頭、存儲(chǔ)方案等設(shè)備的性能及需求，確定了相關(guān)設(shè)備選型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了視覺(jué)檢測(cè)平臺(tái)能有效采集到符合要求的圖像。然后，設(shè)計(jì)了高鐵軌道表面缺陷快速檢測(cè)算法。介紹了高鐵軌道表面缺陷快速檢測(cè)算法的總體流程及高鐵軌道表面區(qū)域提取、圖像預(yù)處理、缺陷區(qū)域定位、基于經(jīng)驗(yàn)閥值和闊值區(qū)間的最大類間方差法缺陷檢測(cè)等步驟。提出了豎直投影法提取高鐵軌道表面區(qū)域，提出了基于經(jīng)驗(yàn)閥值和闊值區(qū)間的最大類間方差法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文算

7、法能更加靈活適用于不同圖像質(zhì)量的檢測(cè)情況，有著效率高、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)，能滿足檢測(cè)系統(tǒng)的要求。接著設(shè)計(jì)了高鐵軌道表面圖像冗余信息的模糊匹酷算法。介紹了高鐵軌道表面圖像冗余信息的來(lái)源及去除冗余信息的必要性。該算法首先通過(guò)缺陷的外接矩形得到缺陷的位置信息；然后通過(guò)感知哈希算法，得到高鐵軌道表面缺陷的形態(tài)信息；最后計(jì)算缺陷的位置誤差和形態(tài)相似度，基于模糊匹配算法，得到匹配結(jié)果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該算法能有效識(shí)別商鐵軌道圖像中的冗余部分。最后