基于几何特征的钢轨磨耗检测算法研究

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1、中图分类号:U273.3.学校代码：10856学哽:M060112102硕士学位论文Master’sThesis基于几何特征的钢轨磨耗检测论文题目算法研究车辆工程专业徐清霞作者姓名柴晓冬教授指味教师完成日期年1月中图分类号：U273.3学校代码：10856学号：M060112102上海工程技术大学硕士学位论文基于几何特征的钢轨磨耗检测算法研究作者姓名：徐清霞指导教师：柴晓冬教授专业：车辆工程学院：城市轨道交通学院申请学位：工学硕士完成时间：2015年1月评阅人：林建辉教授原萍教授答辩委员会主席：林建辉教授成员：刘志钢教授、何越磊教授原萍教授、郑树彬副教授UniversityCod

2、e：10856StudentID:M060112102RailWearDetectionAlgorithmBasedonGeometricFeaturesCandidate:XuQingxiaSupervisor:ChaiXiaodongMajor:VehicleEngineeringSchoolofUrbanRailwayTransportationShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaJanuary,2015上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行

3、研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名日期：y.「年今月（么日上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在__年解密

4、后适用本授权书。本学位论文属于不保密a。(请在以上方框内打“V”）日期：年S月曰曰期：年多月，石日基于几何特征的钢轨磨耗检测算法研究摘要钢轨磨耗量是保障列车安全的重要参数。本文基于机器视觉的理论方法提出一种基于几何特征的钢轨磨耗检测算法，为实现钢轨磨耗量快速精确地计算和高精度匹配提供理论基础，对指导线路养护维修、保障列车安全行驶具有重要意义。研究钢轨轮廓线的几何特征的描述方法和基于Hough变换的几何特征检测方法。推导了钢轨轮廓线几何特征的数学描述公式，从直线和圆弧两方面对钢轨轮廓线进行描述；采用Hough变换方法检测目标区域(不发生磨耗的轮廓线)钢轨轮廓线上的直线和圆，直线检测

5、结果误差为0.26%，圆检测所得的圆心坐标误差为(0.382,0.78)。设计了钢轨全断面磨耗检测系统，并提出L-M优化算法处理全断面轮廓数据，获得规范化的钢轨轮廓线。L-M优化算法的仿真结果显示误差精度提高了0.02mm，验证了L-M优化算法的可靠性。搭建钢轨全断面磨耗检测系统平台进行算法验证。将钢轨全断面磨耗检测系统获得钢轨的垂直磨耗、侧面磨耗和总磨耗，与接触式的轨头廓形测量仪的相关测量数据相比，垂直磨耗之差为0.086mm、侧面磨耗之差为0.0434mm、总磨耗之差为0.1007mm，这些误差均在允许的范围内。因此L-M算法可为钢轨全断面磨耗检测提供一种快速准确地计算方法。

6、实现基于Qt平台的钢轨全断面磨耗检测系统的初步设计，包括图像采集功能的实现和GUI图形界面的设计。关键词：机器视觉，几何特征，Hough变换，Levenberg-Marquardt算法，全断面轮廓IRAILWEARDETECTIONALGORITHMBASEDONGEOMETRYFEATURESABSTRACTThevalueofrailwearisanimportantparametertoguaranteethesafe.Inthispaper,arailabrasiondetectionalgorithmbasedongeometricfeatureshasbeenpres

7、entedbasedonthetheoreticalmethodofmachinevision.Thealgorithmcanimplementfastandaccuratecalculationandhighprecisionmatchingofrailwearquantity,andithasanimportantsignificancetoguidemaintenanceandrepair,andtoguaranteethesafetyoftrain.Methodforde