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基于FPGA的实时钢轨图像采集与预处理 被引量:3
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作者 马俊 李春茂 郭鑫 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第6期111-113,120,共4页
提出利用电荷耦合元件(CCD)和现场可编程门阵列(FPGA)实现钢轨图像实时采集与预处理,以解决人工检测钢轨效率低、实时性低等问题。在Quartus II中编写钢轨图像采集模块、读写模块、视频图形阵列(VGA)模块等,采用快速中值滤波和索贝尔(So... 提出利用电荷耦合元件(CCD)和现场可编程门阵列(FPGA)实现钢轨图像实时采集与预处理,以解决人工检测钢轨效率低、实时性低等问题。在Quartus II中编写钢轨图像采集模块、读写模块、视频图形阵列(VGA)模块等,采用快速中值滤波和索贝尔(Sobel)边缘检测算法,实时显示预处理后的钢轨图像。试验结果表明FPGA能够实时采集钢轨图像,并快速检测出钢轨边缘轮廓,有效去除噪声干扰,实现钢轨图像的预处理。 展开更多
关键词 电荷耦合元件 现场可编程门阵列 钢轨图像 实时采集 预处理 视频图形阵列
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轨道检测系统钢轨图像标定误差试验研究 被引量:2
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作者 王琰 《铁道建筑》 北大核心 2019年第7期117-120,共4页
GJ-6型轨道检测系统采用线结构光视觉测量组件动态采集钢轨图像,实时测量钢轨横向位移、钢轨垂向位移、钢轨磨耗等重要轨道几何参数。钢轨图像线结构光视觉测量组件采用针板靶标进行标定。本文基于线结构光视觉测量原理,从几何光学角度... GJ-6型轨道检测系统采用线结构光视觉测量组件动态采集钢轨图像,实时测量钢轨横向位移、钢轨垂向位移、钢轨磨耗等重要轨道几何参数。钢轨图像线结构光视觉测量组件采用针板靶标进行标定。本文基于线结构光视觉测量原理,从几何光学角度建立靶标深度方向一维相机投影模型,在此基础上设计钢轨图像标定试验,研究钢轨图像针板靶标标定误差的成因及大小。试验结果表明:针板靶标靶面倾斜及成像像素点偏移导致钢轨图像标定产生误差;随着针板靶标靶面倾斜及成像像素点偏移增大,钢轨图像标定误差不断增大。 展开更多
关键词 轨道检测 钢轨图像标定 试验研究 针板靶标 标定误差 GJ-6型轨道检测系统
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钢轨表面缺陷检测系统中图像增强预处理方法研究 被引量:19
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作者 岳彪 闵永智 +1 位作者 马宏锋 肖本郁 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3248-3256,共9页
针对光照条件及轨道环境的变化会造成采集的钢轨图像严重降质,对后续缺陷检测十分不利的情况,提出一种基于Retinex的钢轨表面缺陷图像增强方法。通过分析钢轨表面特征的形成机理和成像特性,设计钢轨图像采集装置。研究单尺度及多尺度Ret... 针对光照条件及轨道环境的变化会造成采集的钢轨图像严重降质,对后续缺陷检测十分不利的情况,提出一种基于Retinex的钢轨表面缺陷图像增强方法。通过分析钢轨表面特征的形成机理和成像特性,设计钢轨图像采集装置。研究单尺度及多尺度Retinex方法并对其用于钢轨图像增强时存在的问题进行分析。在此基础上,引入反射分量z-score标准化环节改进传统的Retinex图像处理框架。通过理论推导和不同条件下的实验验证了改进方法的有效性。研究结果表明:该方法对光照变化具有较强的鲁棒性,能在提高缺陷与背景对比度的同时有效克服阴影的干扰。对不同轨道环境下的钢轨图像增强后,信息熵、对比度和清晰度指标均优于传统方法,为进一步准确提取缺陷特征奠定了基础。 展开更多
关键词 钢轨图像增强 RETINEX 反射分量 z-score标准化
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一种钢轨裂纹红外图像处理算法研究 被引量:5
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作者 顾桂梅 刘丽 贾文晶 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期129-133,共5页
针对钢轨裂纹红外图像信噪比低、对比度低和纹理细节模糊的特点,提出了一种涉及降噪、目标细节增强和区域分割等的红外图像综合处理算法。首先,通过自适应均值滤波除去钢轨裂纹红外图像的部分噪声;其次,采用非线性非子采样Contourlet变... 针对钢轨裂纹红外图像信噪比低、对比度低和纹理细节模糊的特点,提出了一种涉及降噪、目标细节增强和区域分割等的红外图像综合处理算法。首先,通过自适应均值滤波除去钢轨裂纹红外图像的部分噪声;其次,采用非线性非子采样Contourlet变换(Nonsubsampled Contourlet Transform,NSCT)对裂纹图像进行增强处理;最后,利用改进的最大类间方差法实现图像中目标裂纹区域的分割。实验结果表明,本文算法在有效地抑制噪声,提高图像对比度的基础上,能突显裂纹细节纹理,同时降低细节分割丢失,为后续图像信息处理奠定了必要的基础。 展开更多
关键词 钢轨裂纹红外图像 自适应均值滤波 非线性NSCT 最大类间方差法
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基于缺陷比例限制的背景差分钢轨表面缺陷检测方法 被引量:10
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作者 曹义亲 刘龙标 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第10期3066-3074,共9页
针对钢轨表面图像具有的光照不均匀、可识别特征有限、对比度低、反射特性易变等特性,提出基于缺陷比例限制的背景差分钢轨表面缺陷检测方法。该方法主要包括轨面图像预处理、背景建模与差分、缺陷比例限制滤波、缺陷比例限制最大熵阈... 针对钢轨表面图像具有的光照不均匀、可识别特征有限、对比度低、反射特性易变等特性,提出基于缺陷比例限制的背景差分钢轨表面缺陷检测方法。该方法主要包括轨面图像预处理、背景建模与差分、缺陷比例限制滤波、缺陷比例限制最大熵阈值分割和连通区域标记5个步骤。首先结合轨面图像列灰度均值和列灰度中值进行快速背景建模,将预处理后的图像与背景图像进行差分操作;其次利用轨面图像缺陷占比较低的特征对差分图进行缺陷比例上限的阈值截断,以增强差分图的对比度;随后利用此特征改进最大熵阈值分割,采用自适应加权因子对目标熵进行全局可变加权,并选择出一个合适的阈值使熵值最大化,使得在保留真实缺陷的同时减弱诸如阴影、锈迹等噪声的干扰;最后利用连通区域标记法对阈值分割后的二值图像中的缺陷区域进行统计,并把缺陷面积低于钢轨损伤标准的区域判定为噪声并进行去除,以实现钢轨表面缺陷检测。仿真实验结果表明,新方法可以对钢轨表面缺陷进行很好的检测,其检测结果的召回率、精确率和加权调和平均值分别达到94.19%、88.34%和92.96%,平均错误分类误差值为0.0064,具有一定的实用价值。 展开更多
关键词 钢轨表面图像 背景差分 缺陷比例限制 阈值分割 缺陷检测
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GJ-6型轨道检测系统激光摄像同步触发设计 被引量:12
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作者 王琰 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期139-144,共6页
针对GJ-6型轨道检测系统开启后激光器即进入长时间点亮的单一工作模式,提出了适用于激光摄像同步触发系统做等频脉宽变换及同步协调控制,实现激光频闪最亮发光状态与高速相机等距离空间同步,从而采集钢轨图像的设计方案。因触发时序控... 针对GJ-6型轨道检测系统开启后激光器即进入长时间点亮的单一工作模式,提出了适用于激光摄像同步触发系统做等频脉宽变换及同步协调控制,实现激光频闪最亮发光状态与高速相机等距离空间同步,从而采集钢轨图像的设计方案。因触发时序控制和电信号有效识别是设计方案的关键,因此先进微处理器控制设计和光耦隔离电路、反相整形电路、增益放大电路等硬件电路设计成为系统的关键技术。经试验室与现场试验分析,本设计方案下的激光器与相机同步触发稳定。在120km·h^(-1)速度等级下,与长亮工作模式相比激光器的能耗降低了约94%,延长了激光器的工作寿命,避免了非工作时段外射激光的安全隐患,提高了轨道检测系统的可靠性和安全性。 展开更多
关键词 GJ-6型 轨道检测 激光频闪 空间同步 高速 可靠性 钢轨图像采集
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