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激光点源与线源激发表面波与钢轨缺陷作用的有限元仿真和实验
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作者 隋皓 高晓蓉 +2 位作者 罗林 朱宏娜 钟云杰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第8期150-158,共9页
研究了点源、线源激光激发超声波对钢轨表面缺陷检测的影响。使用有限元法对比了这两种激发方式的声场、声波信号及对钢轨表面缺陷检测的有效性。通过有限元仿真分别对水平、垂直、斜45°的钢轨表面缺陷进行了检测并进行了实验验证... 研究了点源、线源激光激发超声波对钢轨表面缺陷检测的影响。使用有限元法对比了这两种激发方式的声场、声波信号及对钢轨表面缺陷检测的有效性。通过有限元仿真分别对水平、垂直、斜45°的钢轨表面缺陷进行了检测并进行了实验验证。实验与仿真结果一致表明,由激光线源激发的声表面波指向性好、信号幅值大,更利于钢轨表面缺陷的检测,且对不同类型的钢轨表面缺陷均具有较好的检测能力。 展开更多
关键词 测量 激光超声 钢轨表面缺陷 无损检测 表面 有限元法
一种高鲁棒性的钢轨表面缺陷检测算法 预览
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作者 彭方进 《中国机械工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期266-270,共5页
利用机器视觉技术检测钢轨表面缺陷时,存在背景光照复杂、车载检测设备与钢轨相对位置发生变化等情况,严重影响了缺陷检测的准确率,为此,提出基于灰度标准差与投影积分的钢轨表面区域定位算法和基于多尺度灰度对比度的增强算法。定位算... 利用机器视觉技术检测钢轨表面缺陷时,存在背景光照复杂、车载检测设备与钢轨相对位置发生变化等情况,严重影响了缺陷检测的准确率,为此,提出基于灰度标准差与投影积分的钢轨表面区域定位算法和基于多尺度灰度对比度的增强算法。定位算法利用灰度标准差排除复杂背景的干扰,通过投影积分获取精确的钢轨表面区域;综合不同尺度空间的灰度对比度,将钢轨表面区域图像转化为灰度对比图,实现钢轨表面缺陷的增强;采用迭代阈值分割法提取钢轨表面的缺陷。实验结果表明:提出的钢轨表面缺陷检测算法在几种不同拍摄条件下漏检率均低于6%,准确率均高于93%,用于高速有砟轨道无缝钢轨表面缺陷检测时具有较高的鲁棒性。 展开更多
关键词 钢轨表面缺陷 灰度标准差 多尺度灰度对比图 鲁棒性
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粗糙集理论在钢轨表面缺陷分类中的应用 预览
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作者 王胜春 戴鹏 +2 位作者 袁伟民 杜馨瑜 王昊 《铁道建筑》 北大核心 2018年第9期109-113,共5页
基于机器视觉的钢轨表面缺陷检测系统已被广泛使用,但之前的工作大都关注于缺陷的检测,对缺陷的后分类研究却鲜有涉及。缺陷后分类不仅可实现扣件异常的归类,而且有利于去除诸如泥污、斑点、噪声、轨缝等造成的干扰。本文提出的缺陷分... 基于机器视觉的钢轨表面缺陷检测系统已被广泛使用,但之前的工作大都关注于缺陷的检测,对缺陷的后分类研究却鲜有涉及。缺陷后分类不仅可实现扣件异常的归类,而且有利于去除诸如泥污、斑点、噪声、轨缝等造成的干扰。本文提出的缺陷分类方法包括2个步骤:首先基于几何形状和灰度统计实现了缺陷分类特征的快速提取;然后利用粗糙集理论提取了缺陷的分类规则。试验结果验证了提取特征的有效性,在测试集上的分类精度达到90.8%,取得了令人满意的分类结果。 展开更多
关键词 客货共线铁路 钢轨表面缺陷 缺陷分类 模型试验 粗糙集理论
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基于机器视觉和脉冲涡流复合的在线钢轨表面缺陷检测系统设计 被引量:1
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作者 汪路明 金合丽 +2 位作者 周煊勇 王章权 刘半藤 《浙江树人大学学报:自然科学版》 2018年第1期7-11,共5页
针对钢轨表面缺陷缺少有效检测方法的问题,设计一种基于机器视觉和脉冲涡流复合的在线钢轨表面缺陷检测系统.用嵌入式技术分别搭建机器视觉检测和脉冲涡流检测平台,结合前者灵敏度高和后者虚检率低的优点,提升对钢轨表面缺陷的检测能力... 针对钢轨表面缺陷缺少有效检测方法的问题,设计一种基于机器视觉和脉冲涡流复合的在线钢轨表面缺陷检测系统.用嵌入式技术分别搭建机器视觉检测和脉冲涡流检测平台,结合前者灵敏度高和后者虚检率低的优点,提升对钢轨表面缺陷的检测能力,并采用物联网技术进行数据传输,实现实时检测和缺陷定位.测试结果表明,该系统可有效提升钢轨表面缺陷的检测准确率,能满足对钢轨表面缺陷的检测要求. 展开更多
关键词 机器视觉 脉冲涡流 钢轨表面缺陷 物联网
基于曲率滤波和改进GMM的钢轨缺陷自动视觉检测方法 被引量:2
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作者 张辉 金侠挺 +2 位作者 Wu Q.M.Jonathan 贺振东 王耀南 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期181-194,共14页
针对传统钢轨检测技术的效率低下、精度不足、安全隐患等问题,提出了基于曲率滤波和改进高斯混合模型(GMM)的钢轨表面缺陷检测方法。首先,提出了基于垂直投影的区域定位算法和灰度对比算法,克服现场工况复杂、轨面反射不均、信道噪声... 针对传统钢轨检测技术的效率低下、精度不足、安全隐患等问题,提出了基于曲率滤波和改进高斯混合模型(GMM)的钢轨表面缺陷检测方法。首先,提出了基于垂直投影的区域定位算法和灰度对比算法,克服现场工况复杂、轨面反射不均、信道噪声干扰的难题;考虑到图像信号受强工况噪声干扰,研究了具有隐式计算和曲面保持特性的曲率滤波法进行图像去噪;建立了基于马尔科夫随机场(MRF)的高斯混合模型完成表面缺陷的精确快速分割。最后,设计了"区域定位-灰度均衡化-滤波-分割"的实验流程,实验结果验证了算法的有效性,检测性能达到了精确度92.0%,相比其他方法更加精确、快速,具有更好的鲁棒性。 展开更多
关键词 钢轨表面缺陷 视觉检测 曲率滤波 马尔科夫随机场 改进高斯混合模型
基于图像灰度梯度特征的钢轨表面缺陷检测 被引量:6
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作者 闵永智 岳彪 +1 位作者 马宏锋 肖本郁 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期220-229,共10页
利用机器视觉技术检测钢轨表面缺陷时,检测结果的准确性易受光照变化、钢轨表面反射不均和锈迹等因素的影响。为此,提出了基于图像灰度梯度特征的钢轨表面缺陷检测方法。首先,在设计钢轨表面缺陷检测装置的基础上,分析了钢轨图像中不同... 利用机器视觉技术检测钢轨表面缺陷时,检测结果的准确性易受光照变化、钢轨表面反射不均和锈迹等因素的影响。为此,提出了基于图像灰度梯度特征的钢轨表面缺陷检测方法。首先,在设计钢轨表面缺陷检测装置的基础上,分析了钢轨图像中不同区域的灰度和梯度特征;然后,基于双边滤波思想设计了背景平滑滤波器,利用局部灰度和梯度变化信息自适应调整不同特征区域的平滑程度,对原图像平滑得到背景图像;最后,将原图像与背景图像差分,通过对差分图像阈值分割并利用连通区域标记法,实现钢轨表面缺陷检测。实验结果表明,该方法可以在凸显图像缺陷部分的同时,有效减弱光照变化、钢轨表面反射不均和锈迹的影响,对不同轨道环境下的疤痕和裂纹缺陷均取得了较好的检测效果,缺陷漏检率和误检率分别为5.79%和6.84%,具有一定的实用价值。 展开更多
关键词 机器视觉 钢轨表面缺陷 双边滤波 图像平滑 图像差分
基于高斯-中值的钢轨表面缺陷图像滤波研究 预览 被引量:1
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作者 顾桂梅 冉建民 周咏 《铁道科学与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第8期1943-1949,共7页
针对传统滤波算法在钢轨表面缺陷检测中噪声滤除效果的缺点,提出一种高斯-中值滤波算法。将图像反转,使缺陷及一些被氧化处与正常的钢轨表面的灰度亮度发生反转。对反转后图像的滤波模板窗口求加权平均值,将图像中的每个点的像素灰度值... 针对传统滤波算法在钢轨表面缺陷检测中噪声滤除效果的缺点,提出一种高斯-中值滤波算法。将图像反转,使缺陷及一些被氧化处与正常的钢轨表面的灰度亮度发生反转。对反转后图像的滤波模板窗口求加权平均值,将图像中的每个点的像素灰度值与其加权平均值进行比较,若该点的像素灰度值大于其加权平均值,则用中值滤波算法进行处理,否则用高斯滤波算法进行处理。将仿真结果与传统的方法相比较表明:该方法去除噪声效果更好,并能很好的保护图像细节和改善缺陷处的边缘细节。 展开更多
关键词 钢轨表面缺陷 图像 噪声 滤波 图像反转
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基于简化粒子群优化的高铁钢轨智能检测技术 预览
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作者 王曼 王姮 张华 《信息技术与网络安全》 2018年第2期77-80,共4页
钢轨图像对比度低,光照不均匀,含有阴影、锈迹、斑痕等干扰区域,使得钢轨表面缺陷实时检测成为视觉检测的难点。针对此问题,提出一种基于粒子群优化的钢轨表面缺陷分割方法,针对传统的OTSU阈值分割方法受图像对比度、信噪比等因素... 钢轨图像对比度低,光照不均匀,含有阴影、锈迹、斑痕等干扰区域,使得钢轨表面缺陷实时检测成为视觉检测的难点。针对此问题,提出一种基于粒子群优化的钢轨表面缺陷分割方法,针对传统的OTSU阈值分割方法受图像对比度、信噪比等因素影响较大的缺点,采用二维OTSU方法加以改进,提高缺陷分割的准确性,同时结合简化粒子群优化搜索方法,提高阈值分割速度,减少耗时。实验结果表明:本文方法可以有效地消除随机噪声,保留必要的缺陷信息,同时该方法具有较高的分割速度和精度,满足实时性要求。 展开更多
关键词 二维OTSU 简化粒子群优化 钢轨表面缺陷 分割
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基于改进主动轮廓模型的钢轨表面缺陷分割 预览 被引量:1
9
作者 周咏 顾桂梅 冉建民 《兰州交通大学学报》 CAS 2018年第3期49-57,共9页
针对钢轨表面图像灰度分布不均匀、目标缺陷轮廓边缘模糊的问题,提出了以C-V模型和LBF模型为基础的主动轮廓模型分割算法.首先,结合C-V模型和LBF模型建立最小化能量泛函模型,并对模型进行凸优化处理;然后,通过对局部子块进行卷积得到演... 针对钢轨表面图像灰度分布不均匀、目标缺陷轮廓边缘模糊的问题,提出了以C-V模型和LBF模型为基础的主动轮廓模型分割算法.首先,结合C-V模型和LBF模型建立最小化能量泛函模型,并对模型进行凸优化处理;然后,通过对局部子块进行卷积得到演化曲线内外局部灰度均值;最后,采用Split Bregman迭代算法进行模型求解,解决了C-V模型和LBF模型收敛速度慢、对初始轮廓位置敏感和容易陷入局部最小等问题.使用该模型对含有掉块、钢轨接缝或裂纹缺陷三类常见的钢轨表面图像进行分割,仿真实验结果表明,该模型在初始轮廓位置的选择及分割性能上明显优于单一的C-V模型和LBF模型. 展开更多
关键词 钢轨表面缺陷 图像分割 主动轮廓模型
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基于灰度均衡模型联合Gabor滤波器的钢轨表面缺陷检测方法 预览
10
作者 刘琴琴 周慧云 王兴洲 《表面技术》 CSCD 北大核心 2018年第11期290-294,共5页
目的设计一种钢轨表面缺陷检测方法,对钢轨表面存在的缺陷进行快速、准确地检测。方法首先,利用图像的灰度均值构造灰度均衡模型,对钢轨表面图像中像素点的灰度值进行修正,以克服光照不均的影响。然后,利用图像的谱残差模型与相位谱增... 目的设计一种钢轨表面缺陷检测方法,对钢轨表面存在的缺陷进行快速、准确地检测。方法首先,利用图像的灰度均值构造灰度均衡模型,对钢轨表面图像中像素点的灰度值进行修正,以克服光照不均的影响。然后,利用图像的谱残差模型与相位谱增强钢轨表面图像中的缺陷部分,引入ostu阈值分割法对增强后的图像进行二值化,对图像中的缺陷区域进行准确地分割提取。最后,利用Gabor滤波器,将二值化图像中的噪声进行滤除,并保留缺陷区域的边缘等细节特征。结果与对照组方法相比,所提方法的检测效果较好,精确率以及召回率都有所提高。直观测试结果显示,所提方法能够较为完整地检测出钢轨表面缺陷。客观测试实验结果显示,所提方法的精确率为90.11%,召回率为93.41%,且平均耗时为45.17ms,相对对照组方法而言,耗时最少。结论所提钢轨表面缺陷方法不仅能够准确地对钢轨表面缺陷进行检测,而且还具有较高的检测效率。 展开更多
关键词 钢轨表面缺陷 灰度均衡模型 相位谱 谱残差 ostu阈值分割 GABOR滤波器
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多摄像机线结构光的钢轨表面三维缺陷检测 预览 被引量:3
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作者 高军强 刘桂华 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第3期170-172,176共4页
为实现铜仇表面缺陷的实时全方位检测,提出基于多摄像机线结构光的三维检测方法。首先,通过标定线结构光和摄像机平面之间的位置参数,获取该摄像机视角下的钢轨表面线结构光的三维形状变化。其次,标定多个摄像机之间旋转平移参数,... 为实现铜仇表面缺陷的实时全方位检测,提出基于多摄像机线结构光的三维检测方法。首先,通过标定线结构光和摄像机平面之间的位置参数,获取该摄像机视角下的钢轨表面线结构光的三维形状变化。其次,标定多个摄像机之间旋转平移参数,将多个视角下的三维点云进行拼接形成完整钢轨三维模型。同时,设计了钢轨三维检测的硬件装置,通过硬件编码器获取传送带运动的距离,形成钢轨在长度方向上的全貌三维形状。针对存在缺陷的钢轨样品进行了三维轮廓测量,实验结果表明,该方法的在铜轨深度方向上的精度能达较高精度,符合钢轨表面缺陷检测的要求。 展开更多
关键词 钢轨表面缺陷 多摄像机 线结构光 相机标定 三维重建
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钢轨表面缺陷自动检测系统应用 预览
12
作者 赵铁英 田颖鹏 刘志强 《包钢科技》 2017年第4期57-59,72共4页
目前钢轨表面缺陷的检查主要依靠人工目视觉检测的方式,但这种方式存在易疲劳、检测速度慢和检出率低等缺点。钢轨在线表面缺陷检测系统,通过高速、超高分辨率数字图像采集技术,获得高清晰钢轨表面图像;运用图像处理和检测技术,准确定... 目前钢轨表面缺陷的检查主要依靠人工目视觉检测的方式,但这种方式存在易疲劳、检测速度慢和检出率低等缺点。钢轨在线表面缺陷检测系统,通过高速、超高分辨率数字图像采集技术,获得高清晰钢轨表面图像;运用图像处理和检测技术,准确定位缺陷位置;利用现代人工智能技术,计算缺陷几何和灰度特征,对缺陷进行分类识别。 展开更多
关键词 钢轨表面缺陷 自动检测 图像处理 双目立体视觉
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基于视觉注意力和 PLSA 模型的钢轨表面缺陷检测 预览 被引量:3
13
作者 王军 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期509-514,共6页
针对目前钢轨表面缺陷检测的速度,精度较低,分类较难的现状,提出一种基于视觉注意力和 PLSA 模型的钢轨表面缺陷检测方法;结合亮度和纹理特征的视觉注意力模型检测钢轨表面缺陷,提取原图像的缺陷区域,并采用 PLSA 模型对提取的缺... 针对目前钢轨表面缺陷检测的速度,精度较低,分类较难的现状,提出一种基于视觉注意力和 PLSA 模型的钢轨表面缺陷检测方法;结合亮度和纹理特征的视觉注意力模型检测钢轨表面缺陷,提取原图像的缺陷区域,并采用 PLSA 模型对提取的缺陷进行分类。实验结果表明:所提出的方法提高了检测及分类的速度与精度,能满足钢轨表面缺陷检测的要求。 展开更多
关键词 钢轨表面缺陷 视觉注意力 PLSA 缺陷分类
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基于机器视觉的钢轨表面缺陷三维检测方法 预览 被引量:4
14
作者 王时丽 刘桂华 《微型机与应用》 2015年第19期10-13,共4页
提出了一种二维视觉与三维视觉相结合的钢轨表面缺陷检测方法。该方法通过线阵相机采集二维图像,由激光扫描仪采集钢轨深度信息,最后将这两组数据传送回主机,用Halcon和VC编写上层图像处理软件,获得钢轨表面缺陷的大小、形状、位置及深... 提出了一种二维视觉与三维视觉相结合的钢轨表面缺陷检测方法。该方法通过线阵相机采集二维图像,由激光扫描仪采集钢轨深度信息,最后将这两组数据传送回主机,用Halcon和VC编写上层图像处理软件,获得钢轨表面缺陷的大小、形状、位置及深度,实现了全面检测钢轨表面缺陷。实验表明,与二维图像识别,或者与单独使用三维扫描检测相比,本系统检测效果更好。 展开更多
关键词 二维视觉 三维视觉 激光扫描仪 钢轨表面缺陷 HALCON
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基于反向P-M扩散的钢轨表面缺陷视觉检测 预览 被引量:21
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作者 贺振东 王耀南 +1 位作者 毛建旭 印峰 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期1667-1679,共13页
研制了一种基于反向P-M(Perona-Malik)扩散的钢轨表面缺陷视觉检测装置,该装置可自动获取钢轨表面图像,并实现实时检测与定位钢轨表面缺陷.钢轨图像具有光照变化、反射不均、特征少等特点,为了在运动过程中从复杂的钢轨表面图像... 研制了一种基于反向P-M(Perona-Malik)扩散的钢轨表面缺陷视觉检测装置,该装置可自动获取钢轨表面图像,并实现实时检测与定位钢轨表面缺陷.钢轨图像具有光照变化、反射不均、特征少等特点,为了在运动过程中从复杂的钢轨表面图像提取缺陷,首先将图像进行反向P-M扩散,然后将扩散后的图像与原图像进行差分,从而减小了上述因素的影响,最后将差分图像进行二值化操作,根据缺陷边缘特性和面积进行滤波,分割出缺陷图像.实验仿真和现场测试结果表明,该方法能很好地识别块状缺陷和线状缺陷,并且检测速度、精度、识别率和误检率都能很好地满足要求. 展开更多
关键词 反向P-M扩散 图像差分 钢轨表面缺陷 视觉检测
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钢轨表面缺陷检测的图像预处理改进算法 预览 被引量:19
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作者 袁小翠 吴禄慎 陈华伟 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期800-805,共6页
由于线阵相机拍摄的图像光照不均、对比度低,使得钢轨表面离散缺陷检测成为机器视觉检测的难点,为此提出局部非线性对比度增强法和改进最大熵阈值分割法对钢轨图像进行预处理.该算法将局部区域内相对较低的灰度级映射到更低的范围,... 由于线阵相机拍摄的图像光照不均、对比度低,使得钢轨表面离散缺陷检测成为机器视觉检测的难点,为此提出局部非线性对比度增强法和改进最大熵阈值分割法对钢轨图像进行预处理.该算法将局部区域内相对较低的灰度级映射到更低的范围,相对较高的灰度级映射到更高的范围,实现对比度拉伸;通过分析图像的目标熵、背景熵、灰度概率分布曲线,使用图像目标熵最大、目标概率较小的改进最大熵阈值分割法对图像进行分割,得到包含噪声相对较少的图像.实验结果表明,文中提出的非线性对比度图像增强算法简单、快速、有效,而且增强效果与光照无关;与原始的最大熵、目标最大熵、OSTU阈值分割法相比,改进的最大熵分割阈值较小,分割后的图像包含的噪声少;改进的预处理算法对测试图像的漏检率和误检率分别是6.2%和7.3%. 展开更多
关键词 机器视觉 钢轨表面缺陷 图像增强 最大熵
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一种基于LED和线激光的钢轨表面缺陷检测系统 预览 被引量:5
17
作者 张朝勇 苏真伟 +1 位作者 乔丽 陈谋钦 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第36期9877-9880,9884共5页
提出了一种二维视觉和三维视觉相结合的钢轨表面缺陷检测方法.钢轨踏面分别在LED板光源和激光线光源的照射下,由两台面阵相机单独采集图像.扫描钢轨表面并把图像传送回主机,通过特征提取和图像处理,分别获取表面缺陷的大小和形状,以及... 提出了一种二维视觉和三维视觉相结合的钢轨表面缺陷检测方法.钢轨踏面分别在LED板光源和激光线光源的照射下,由两台面阵相机单独采集图像.扫描钢轨表面并把图像传送回主机,通过特征提取和图像处理,分别获取表面缺陷的大小和形状,以及缺陷的深度信息.实现了视频和激光检测的融合与互补.实验表明,与单独使用可见光图像识别,或者单独使用线激光检测相比,系统检测效果更好. 展开更多
关键词 机器视觉 激光三角法 钢轨表面缺陷 图像处理
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钢轨表面缺陷非接触检测系统 预览
18
作者 陈铭逸 李立明 黄建坊 《数字技术与应用》 2016年第12期90-90,共1页
伴随着我国铁路和轨道交通产业的快速发展,列车运行的安全性、平稳性是当下热议的话题。为了满足日益增长的行车密度需求、确保列车运行安全,运营单位必须采用先进的技术手段来实现线路钢轨表面缺陷的高效检测。本文所设计的钢轨表面缺... 伴随着我国铁路和轨道交通产业的快速发展,列车运行的安全性、平稳性是当下热议的话题。为了满足日益增长的行车密度需求、确保列车运行安全,运营单位必须采用先进的技术手段来实现线路钢轨表面缺陷的高效检测。本文所设计的钢轨表面缺陷非接触检测系统集行进、避障、检测于一体,实现对采集数据的智能化处理。 展开更多
关键词 钢轨表面缺陷 检测 算法研究
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基于背景差分的高铁钢轨表面缺陷图像分割 预览 被引量:37
19
作者 贺振东 王耀南 +1 位作者 刘洁 印峰 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期640-649,共10页
高铁钢轨表面图像具有光照变化、反射不均、特征少等特点,使得缺陷自动检测极为困难。为了在高速运动过程中,从复杂的钢轨表面图像中分割出缺陷,根据钢轨表面图像具有沿钢轨方向像素值基本不变的特征,建立钢轨表面图像背景模型,提出了... 高铁钢轨表面图像具有光照变化、反射不均、特征少等特点,使得缺陷自动检测极为困难。为了在高速运动过程中,从复杂的钢轨表面图像中分割出缺陷,根据钢轨表面图像具有沿钢轨方向像素值基本不变的特征,建立钢轨表面图像背景模型,提出了基于背景差分的钢轨表面缺陷检测算法,主要包括钢轨区域提取、背景建模差分、阈值分割和图像滤波4个步骤,其主要特点是将视频监控中的背景差分法推广到缺陷图像分割领域,同时借助自适应阈值分割和滤波技术,在一定程度上,解决了铁轨表面缺陷分割过程中图像光照变化、反射不均、特征少等不利因素的影响。实验仿真和现场测试结果均表明,该方法对块状缺陷能很好地识别,召回率和准确率分别达96%和80.1%。 展开更多
关键词 背景差分 自适应阈值 高铁钢轨表面缺陷 图像分割
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