高铁轨道表面缺陷的机器视觉检测算法研究

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1、當巧化号１０５３２学号Ｓ１２０９Ｗ４１６分类号ＴＰ巧１密级公开Ｗ碱讀乂參ＨＵＮＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ工程硕±学位论文高铁轨道表面缺陷的机器视觉检测算法研究学位申请人姓名尹逊帅培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称王耀南教授段峰高工学科专业控制Ｘ程硏究方向机器视觉及工业化用论文提交日期２０１５年４月２０Ｈ学校代号：１０５３２学号：Ｓ１２０９Ｗ４１６密级：公开湖南大学硕±学位论文高铁轨道表面缺陷的机器视觉检测算法研究学位申请人姓名；尹逊帅导师姓名及职称５王耀南

2、教授段峰高工培养单位；电气与信息工程学院专业名热：控制工程论文括交日期：２０１５年４月２０日论文答巧日期；２０１５年５月２７日答據委员会主巧：王辉教授Ｉｎｓｉｏｎ－ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭａｃｈｉｎｅＶｉｓｉｏｎｐｅｃｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＨｉｇｈｓｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙＴｒａｃｋＳｕｒｆａｃｅＤｅｆｅｃｔＢｙＹＩＮＸｕｎｓｈｕａｉＢ．Ｅ．ＱｉｎｇｄａｏＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ２０１２（）Ａｔｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｅｄｉｎａｒｔｉａｌｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏ打ｏｆ

3、ｔｈｅｐＲｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｑＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＣｏｎｔｒｏｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｉｎｔｈｅＧｒａｄｕａｔｅｓｃｈｏｏｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒＰｒｏｆｅｓｓｏｒＷＡＮＧＹａｏｎａｎＳｅｎｉｏｒＥｎｉｎｅｅｒＤＵＡＮＦｅｎ，ｇｇＭａｙ，２０１５湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或

4、集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；波日期：巧批月如日六叶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口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。本人授权湖南大学可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，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密□，在年解密后适用本授权书。２．不保密区Ｉ。＂＂请在Ｗ上相应

5、方框内打Ｖ（）作者签名■年；逊、日期；兴：Ｔ月如日戶＞叶导师签名；日齡／？＾年ｆ月沁日Ｉ髙铁轨道表面快陷的机器视觉检测算法研究摘要、随着高速铁路不断建设，重载列车和城市地铁控轨运营的増加，对铁路轨道安全性、可靠性的要求日渐提高。传统的人工巡检方式已不能满足现在的需求，应用机器视觉技术的高铁轨道表面缺陷检测是铁路轨道维护的发展趋势。本文研究了高铁轨道表面缺陷的机器视觉检测算法，能够快速、准确地检测高铁轨道表面缺陷。本文首先介绍了论文的研究背景和意义，简述了高铁轨道表面缺陷检测的必要性，分析了国内外高铁轨道表面缺陷检测的现状和发展

6、趋势。。接着，研究了常用的机器视觉系统分析了机器视觉检测平台设计要求及性、能指标，设计了高铁轨道表面缺陷机器视觉检测平台方案。介绍了照明方案光源、相机、镜头、存储方案等设备的性能及需求，确定了相关设备选型。通过实验验证了视觉检测平台能有效采集到符合要求的图像。然后，设计了高铁轨道表面缺陷快速检测算法。介绍了高铁轨道表面缺陷快速检测算法的总体流程及高铁轨道表面区域提取、图像预处理、缺陷区域定位、基于经验阀值和阔值区间的最大类间方差法缺陷检测等步骤。提出了竖直投影法提取高铁轨道表面区域，提出了基于经验阀值和阔值区间的最大类间方差法。通过实验验证了本文算

7、法能更加灵活适用于不同图像质量的检测情况，有着效率高、实时性好的优点，能满足检测系统的要求。接着设计了高铁轨道表面图像冗余信息的模糊匹酷算法。介绍了高铁轨道表面图像冗余信息的来源及去除冗余信息的必要性。该算法首先通过缺陷的外接矩形得到缺陷的位置信息；然后通过感知哈希算法，得到高铁轨道表面缺陷的形态信息；最后计算缺陷的位置误差和形态相似度，基于模糊匹配算法，得到匹配结果。通过实验验证，该算法能有效识别商铁轨道图像中的冗余部分。最后