基于激光扫描系统的机车车顶异物检测

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1、Ｓｏｕ化ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇｙ硕±学位论文基于激光巧描系统的机车车顶异物检测Ｉ作者姓名朱韵琳学科专业—先学■指导教师徐晓副教授＾所在学院—物理与光电学院论文提交日期？２０１６年６月ThedetectionofroofforeignobjectbasedonlaserscanningsystemADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhuYunLinSupervisor：Prof.XuXiaoSouthChinaUniversityo

2、fTechnologyGuangzhou，China学嫂代号＝１０５６１分类号；ＴＮ２４９学号：２０１３２０１２１６０８华南理工大学硕±学位论文基于激光扫描系统的机车车顶异物检测作者姓名：朱韵琳指导教师姓名、职称：徐晓、副教授：申请学位级别：理学硕±学科专业名称光学研究方向：机器视觉论文提交日期：２０１６年＾月论文答辩日期：２０１６年月日＾（：学位授予单位：华南理工大学学位授予日期年月日答辩委贝会成员：ｋ／＾主席：：委员—华南理工大学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

3、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何其他个人或集体己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：日期：真年《月日学位论文版权使用授权书、艮：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，Ｐ研究生在校攻读学位期间论文王作的知识产权单位属华南理ｘ大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可Ｗ公布学位论文的全部或部分内容，可允许采用影印、缩印或其它复制

4、手段保、汇存编学位一论。和纸。文本人电子文档的内容质论文的内容相致本：学位论文属于□适，。保密在年解密后本授权书用不上，生保密同意在校园网发布供校内享，师和与学校有共协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中学术志全国期刊光盘版电子杂社文（）ＣＮＫＫ识总出版编入中资源库》，论。和国知传播学位文的全部或部分内容＂＂上Ｖ请在ｙｘ相应方框内打（）一．告．签：《：谷作者名诚Ｈ期ｋ句ｉ倘．签：．＾４６指导教师名Ｂ＾期话：：作者联系电电子邮箱联系地址含邮编（）摘要铁路作为中国重要的基础设施和春运期间最主要的交通工具，其客、货运输系统正处于高速

5、发展阶段，同时也伴随着巨大的运行安全压力。机车车顶异物的存在是列车运行的安全隐患，如损毁列车固有设备，造成列车无法正常运行等。但是机车车顶异物的检测与定位至今仍是一个难点，目前国内外并没有一套完整的体系可以自动完成机车车顶的异物检测。本文提出了一种基于激光扫描结合点云处理的异物检测方法。首先，论文采用一台三维激光扫描仪LMS400对车顶进行扫描。扫描仪不容易受到光线等外界干扰。其次，激光扫描仪的距离传感器获得的数据经速度校正后,在空间坐标系下重构成三维点云。距离传感器获得的数据是极坐标下包括距离与角度的信息，为了获得真实的三维点云，我们在列车前进方向加入速度的因素，使点云成为实际运动过程中

6、的点云。然后，我们使用改进的ICP算法进行点云配准。最后，我们采用基于动态阈值的背景差法来查找异物。本论文在前期用MATLAB进行仿真，实现所有算法并达到检测要求后，将前期仿真的算法转换成C代码。实验仿真结果显示，基于相关熵度量的鲁棒ICP配准算法有较高的配准精度和较快的收敛速度，同时，异物也能准确地被检测出来。论文最后对本方法进行了总结并提出了一些有待改进的地方，对后续的研究任务做出了展望。关键词：机车车顶；三维点云；点云配准；相关熵；异物检测IAbstractRailwayasChina'sleadingtransportinfrastructureandthemainmeansoft

7、ransportationduringSpringFestival,thepassengerandcargotransportsystemisinastageofrapiddevelopment,butalsoaccompaniedbyahugesecurityoperationpressure.Thepresenceofroofforeignobjectisasecurityrisktotrainoperation,s