基于fpga的铁路异物侵限检测硬件平台设计

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文基于的铁路异物侵限检测硬件平台设计作者姓名王中卫学科专业检测技术与自动化装置指导教师余祖俊教授培养院系机械与电子控制工程学院二零一五年三月硕士学位论文基的铁路异物侵限检测硬件平台设计作者：卜：屮导师：余祖俊北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京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，提供阅览服务，并釆用影印、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

2、论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。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：卫导师签名：签字日期：：夕年月丨日签字日期：，月仏日卞校代码：密级：公幵北京交通大学硕士学位论文基于的铁路异物侵限检测硬件平台设计作者姓名：王中卫学号：导师姓名：余祖俊职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：检测技术动化装置研究方向：智能化仪器仪表技术北京交通大学年月致谢木论文的工作得到了许多师长和同学的指导和帮助，在此我要向他们表示山衷的感谢。本文是在我的导师

3、余祖俊教授的悉心指导下完成的，余老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助。在两年半的研究也学习中，余老师无论在工作上还是生活中，都给予了热情的指导和帮助。谨在此向余老师致以崇高的敬意和衷心的感谢。同时，史红梅副教授、朱力强劓教授、郭保宵副教授、许西宁老师、王尧师兄和郭一诗师兄都对我的工作和论文提出了许多‘贵的意见，提供了热情的帮助。他们学识渊博、工作丝不苟，是我学习的榜样。尤其足王尧师兄，在进行科研项〖时对我悉心指导，提出了很多建设性的意见，这使得我能顺利歼展研究工作。在此，向他们表示衷心的感谢。此外

4、，我还要感谢实验室的师兄、师姐、师弟和师妹们，在两年多的实验室工作生活中得到了无私的帮助和关怀，令我的研究生生活更加多彩，充满活力。最后，我要感谢我的家人和朋友，论文的顺利完成离不幵他们的支持、鼓励和帮助。北京交通大学硕士孕位论文摘耍摘要随着我国铁路建设的快速发展，列车运行速度不断提高，对列车运行安全提出了更高的要求。目前铁路异物侵限事故时有发生，对铁路运行造成巨大的人员伤亡和经济损失。现有铁路异物侵限检测方法存在实时性差等问题，虽然可以检测出异物，但是如果不能及时报瞀，就不能避免事故发生。为了提高铁路异物侵限

5、检测的实时性，本文提出了一种基于的铁路异物侵限检测硬件平台，利用技术和机器视觉进行图像的实时处理和分析，从而实现铁路沿线异物的实时检测。！论文首先介绍了铁路异物侵限检测硬件平台的总体方案设计’，包括铁路异物侵限检测系统的总体网络结构、结构组成、各部分功能以及总体算法设计。重点研究了硬件平台图像采集、图像存储、图像处理和图像传输部分的结构组成和器件选型问题。总体算法由和两部分组成，完成异物特征参数提取和初步报警等图像预处理，完成异物的识别分类、跟踪和报警等图像高级处理。接着详细论述了铁路异物侵限检测硬件平台硬件电

6、路的总体构成，给出了各组成单元的电路设计。在电路设计的基础上，实现了硬件平台的图像采集、图像存储、图像帧存控制、生从控制器间通信和端模拟服务器等基本功能。为了提高异物侵限检测的处理速度，利用硬件描述语言移植铁路异物侵限检测算法到硬件处理器上，实现了背景差分、背景更新、单次扫描连通域标记、异物特征提取等图像处理算法。针对异物识别、分类和跟踪的设计要求，本文提出了单次扫描连通域标记算法，可以在单次扫描期间完成异物多个特征参数（面积、质心、灰度值和外接矩形）的存储，扫描结束后提取参数给。最后，为了验证硬件平台检测异物

7、的效果，在实验室室外进行了异物检测的初步验证实验，在北京北站铁路沿线进行了现场实验。实验结果表明，参数提取确，处理一帧图像的时间比软件减少速度满足实时检测的要求。由硬件平台系统验证结果可知，系统平均检测频率达到倾秒，该处理频率符合实时检测的要求。对于侵限异物、高危侵限趋势异物、列车以及其他噪声具有较好的判别效果，异物侵限检测报警率达到。关键词：异物侵限检测；图像处理；单次扫描连通域标记；特征提取分类号：北夼交通人学硕士孕位论文，北京交通人，硕士学位论文：；；；；：北京交通人学硕士位论文录目录翻课题背景及意义国内

8、外铁路异物侵限检测研究现状铁路异物侵限检测技术国外铁路异物侵限检测研究现状国内铁路异物侵限检测研究现状本文研究的主要内容及章节安排铁路异物侵限检測硬件平台总体方案设计铁路异物侵限检测系统总体网络结构铁路异物侵限检测硬件平台结构图像采集部分图像存储部分图像处理部分图像传输部分总体算法设计本章小结铁路异物侵限检测硬件平台硬件电路设计铁路异物侵限检测硬件平台硬件电路总体构成各组成单元的电路设