基于图像区域划分的轨道缺陷自动检测技术研究

轨道表面缺陷检测是保障铁路运输安全的重要手段之一,本文设计了基于机器视觉的轨道缺陷自动检测系统,并对钢轨表面缺陷提取技术进行了研究。改进了最大类间方差自适应阈值分割算法,提出了基于轨道峰区检测的自适应二值图像投影法快速提取钢轨表面区域;最后,采用内部点掏空法和链码跟踪算法获取并存储缺陷轮廓信息,实现了钢轨表面缺陷区域的自动检测。实验结果表明:本文所采用的方法可快速定位钢轨区域,并自动准确提取缺陷图像,平均每幅图像耗时11 ms,从而为后续缺陷的测量和识别奠定基础。     

基于CSS角点检测的快速匹配算法

为了实现准确、快速的图像匹配,从角点检测与描述子两方面入手,提出了一种基于CSS角点检测的匹配算法。首先,在曲率尺度空间下,检测图像在不同尺度下的角点并剔除不稳定角点;其次,基于曲率对图像轮廓描述的精确性,以特征点为中心划分3×4的子邻域,计算子邻域内轮廓曲线点的高斯加权曲率等4维向量特征,建立48维描述子,由于CSS角点检测包含曲率计算,因此生成描述子时避免了曲率的二次计算,提高了匹配速度;最后,提出一种"二进制距离"方法对描述子进行匹配,进一步优化匹配速度。通过实验证明,在保证精度的情况下,CSS快速匹配算法大幅度缩短了匹配时间,对旋转、亮度变化具有较好的匹配效果。     

两种不同摄动算法的优化方法增强门板的抗弯曲刚度

分别采用了两种壳体结构的形状优化算法来提高门板结构的抗弯曲刚度,它们分别是控制算法与敏度算法的壳体珠状优化方法。优化结果表明,对于壳状门板的刚度优化,这两种算法都是采用材料单元的摄动迭代来降低壳单元的最大应变能。两类算法之间的明显不同在于:控制算法在优化完成后会产生典型的珠状结构,而敏度算法产生的珠状结构则更平缓且不明显;同时,对于门板结构刚度的优化计算,控制算法的优化结果将最大单元应变能从1.83×10~(-3)J降低至1.35×10~(-3)J,而敏度算法则降低至1.49×10~(-3)J。因此对于该目标优化方法来说,控制算法更优于敏度算法。     

基于相位法的三维测量系统的相移误差分析

采用投影栅相位法进行三维测量时,光栅移动的精密控制是整个测量系统的基础。针对相移误差,对硬件系统进行设计,通过步进电机细分控制实现更小、更平稳的相移误差;并对传统的四步相位提取算法进行优化,在优化算法中,稳定的相移误差项可以作为中间变量,即其大小随机变化不再对相位计算结果产生影响。实验结果表明:设计的硬件系统调试简单,步进电机可以实现最小1/128细分;优化后的算法有效地抑制了相移误差对测量结果的影响,进一步提高了表面微观形貌的测量精度和可靠性;从而使得测量系统的整体性能指标得到提升。