双目视觉立体匹配算法在铁路异物自动识别中地研究

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1、硕士学位论文双目视觉立体匹配算法在铁路异物自动识别中的研究ResearchofBinocularStereoVisionMatchingAlgorithmUsedinRailwayForeignBodyAutomaticallyRecognition作者姓名：李睿学科、专业：交通信息工程及控制学号：0211469指导教师：武晓春副教授完成日期：2014年4月20日兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研

2、究成果，也不包含获得兰州交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据兰州交通大学硕士学位论文摘要

3、物体非法入侵铁路轨道，引发铁路交通事故，对铁路的运输效益和人民生命安全造成了严重威胁。铁路异物入侵监测是确保铁路安全运行的重要手段，随着智能视频技术的飞速发展，基于视频的监测技术凭着其实时性、高效性等优越的性能得到了广泛的研究和尝试性应用。论文首先从总体上分析双目成像系统的系统结构和成像模型，在此基础上重点研究双目监测系统的数据处理方法。论文分别阐述了摄像机的坐标变化关系、铁轨识别算法、立体匹配算法、异物入侵判定方法等系统处理算法。实现监测场景有异物入侵时系统能及时、准确地报警，并能提供异物的地理位置及尺寸大小等三维信息，并通过大量的仿真实验验证了算法的有效性。本文主要研究内容如下：(

4、1)推导计算摄像机成像系统对三维世界跟二维图像的映射关系，以及结合双目视觉系统模型，导出异物位置以及三维重建的计算关系。(2)根据铁轨的亮度特征和连续特征，充分结合边缘检测算法和Hough变换算法，提出一种铁轨自动识别算法。该算法要能够保证对直线型铁轨、弯轨以及道岔区段进行准确识别，同时该方法又要具有较好的抗噪性能和抗遮挡性能，能够为异物入侵判定提供参照对象。(3)分析对比各种立体匹配算法性能，对SIFT(ScaleInvariantFeatureTransformation,尺度不变特征转化)算法进行部分改进，使该算法在处理铁路场景图像时运算速度有所提高，在同一阈值下匹配的特征点数对

5、有所提高，增大信息量有利于物体的三维重建。(4)通过对铁路场景图像划定重点监视区域，应用背景差分法对铁路异物进行判定，实现对铁路场景的动态监测，对入侵铁路限界的物体能够自动报警、动态跟踪，同时对入侵物体的位置以及尺寸要有准确的判断。关键词：异物侵限；双目立体成像；铁轨识别；SIFT算法；异物识别论文类型：应用技术研究-I-万方数据双目视觉立体匹配算法在铁路异物自动识别中的研究AbstractBecauseoftheillegalobjectsinvadingrailwaytracks,railwayaccidentscauseseriousthreattothetransporteff

6、iciencyandsafetyofthepeople.Railwayforeignbodyintrusiondetectionplaysanimportantroleinensuringthesafetyoftherailway.Withtherapiddevelopmentofintelligentvideotechnology,video-basedmonitoringtechnologywithreal-time,highefficiencyandothersuperiorperformancehasbeenwidelystudiedandtentativelyused.Fir

7、stly,thethesisanalyzesthestructureandimagingmodelofbinocularimagingsystemonthewhole,thenthedataprocessingmethodfocusingonbinocularmonitoringsystemismainlydiscussed.Secondly,thethesisintroduceschangesamongthecoordinatesofthec