基于图像处理的接触网检测系统研究

论文摘要

电气化铁路因其运输能力强、运营成本低、能源消耗少和环境污染小等优点,受到世界各国的普遍重视,成为了当今铁路的发展方向。而接触网作为电气化铁路的重要组成部分,其状态的优劣直接影响到电气化铁路的运行安全,因此通过检测接触网状态,及时发现整治存在的问题,对于电气化铁路的安全运行举足轻重。同时,为了不断积累设计、施工和维护经验,提高检修效率,节约运行成本,使得持续提高接触网检测技术水平成为了电气化铁路迅猛发展的必然需求和重要保障。二十世纪末期,接触网的接触式检测技术已日趋成熟,在国内外得到了广泛应用。但由于技术复杂、成本较高且存在一定安全隐患等原因,极大地制约了这种检测技术的普及推广和检测精度的进一步提高。非接触式检测技术是将检测设备安装于车顶,完全与高压设备脱离接触,使得技术和设备相对简单,安全性能大大提高,成本大幅下降。本文针对目前国内基于图像处理的非接触式检测系统的图像预处理和目标识别计算,在高速检测情况下存在的主要问题进行研究,并运用自适应阀值法和自适应控制技术对其进行了改进。主要是对摄像机采集的图像进行多阀值段划分,采用自适应阀值和两次二值化处理方法进行图像预处理,然后运用跟踪识别技术将干扰目标排除,最终得到有效目标的几何参数,目标识别质量和技术参数获取效率明显提高。另外,该系统还优化了车顶检测设备的设置,针对阀值段优化划分、多目标识别、照明光源开闭控制、断点接续等问题,提出了改进思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外接触网动态检测系统研究现状
• 1.2.1 接触式动态检测系统
• 1.2.2 非接触式动态检测系统
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 接触网非接触式检测原理
• 2.1 系统结构
• 2.1.1 线阵CCD摄像机
• 2.1.2 照明光源
• 2.1.3 终端处理系统
• 2.2 相交式定位计算方法
• 2.3 目标识别和检测方法
• 2.3.1 目标类型
• 2.3.2 目标识别
• 2.3.3 检测方法
• 第3章 接触网非接触式检测系统计算方法
• 3.1 平行式定位计算方法
• 3.1.1 定位算法
• 3.1.2 检测范围
• 3.2 自适应算法
• 3.3 检测方法
• 3.3.1 图像采集
• 3.3.2 图像预处理
• 3.3.3 获取目标
• 3.3.4 干扰目标排除
• 3.3.5 目标定位
• 3.3.6 计算几何参数
• 3.4 系统实现
• 第4章 系统误差分析
• 4.1 摄像机分辨率引起的误差
• 4.2 采样频率引起的误差
• 4.3 摄像机不同步引起的误差
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读工程硕士学位期间出版的专著及发表的论文