基于隱式形狀模型的機(jī)車(chē)走行部關(guān)鍵部件檢測(cè)算法研究.pdf

1、步入21世紀(jì)以來(lái)，伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路作為一種重要的運(yùn)輸工具也獲得了高速的發(fā)展。隨著鐵路運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展，其安全問(wèn)題也備受關(guān)注。走行部作為鐵路運(yùn)輸中的關(guān)鍵部分，其正常運(yùn)行與行車(chē)安全息息相關(guān)，所以，在日常檢修中，走行部部件的異常檢測(cè)是最重要的部分。在早期，對(duì)走行部的檢修主要以人工為主，這不僅工作量繁重，而且占用列車(chē)運(yùn)行時(shí)間。后來(lái)，隨著機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域的發(fā)展，產(chǎn)生了以機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)拍攝走行部圖像，然后人工觀看圖像的方式來(lái)對(duì)走行部異常進(jìn)行

2、判斷。這避免了鉆車(chē)帶來(lái)的工作量，提高了工作效率。以人工觀看的方式來(lái)進(jìn)行異常檢測(cè)是不可靠的，因?yàn)槿斯び^看圖像容易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞。所以，需要一種能夠自動(dòng)對(duì)走行部進(jìn)行異常判定的方式來(lái)解決問(wèn)題。
　　利用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)對(duì)走行部圖像進(jìn)行處理，以判斷其是否產(chǎn)生了異常是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。其中，對(duì)于關(guān)鍵部件的識(shí)別定位則是該項(xiàng)工作的第一步。為此，本文深入分析了復(fù)雜場(chǎng)景中目標(biāo)識(shí)別定位問(wèn)題的難點(diǎn)，提出了一種基于“預(yù)測(cè)理論”的自頂向下的目標(biāo)識(shí)別定位方法。主要

3、目的在于解決結(jié)構(gòu)性較穩(wěn)定場(chǎng)景下機(jī)車(chē)走形部的多種類(lèi)型目標(biāo)快速識(shí)別定位問(wèn)題。本文主要工作如下:
　　1.針對(duì)局部圖像的特征表達(dá)，目前較好的方法是對(duì)圖像的稀疏表征。傳統(tǒng)的稀疏表征方法中，由于沒(méi)有對(duì)每一類(lèi)原子的有效性進(jìn)行控制，所以往往容易出現(xiàn)“死神經(jīng)元”現(xiàn)象，且容易使得整個(gè)聚類(lèi)結(jié)果極其容易陷入到局部最小。針對(duì)這種情況，本文提出基于競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的聚類(lèi)分析方法，通過(guò)在訓(xùn)練時(shí)限制每一類(lèi)下樣本的數(shù)量來(lái)保證每一類(lèi)的有效性。
　　2.對(duì)圖像進(jìn)行表征

4、的第二步是利用訓(xùn)練到的原子來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行表示。在傳統(tǒng)做法中往往采用計(jì)算局部特征與原子距離的方式進(jìn)行，這種方法簡(jiǎn)單、直觀。但是，由于視覺(jué)基本圖像塊之間存在較高的相似度使得最后的分類(lèi)結(jié)果不夠穩(wěn)定。所以，本文引入了“類(lèi)間相似分量抑制”方法，通過(guò)抑制類(lèi)間相似分量的方法實(shí)現(xiàn)突出差異分量，達(dá)到提高分類(lèi)穩(wěn)定性及可靠性的目的。
　　3.由于機(jī)車(chē)走行部圖像容易受到光照、水漬及泥污影響，在邊緣提取時(shí)容易產(chǎn)生大量雜亂非有效邊緣。為此，基于視覺(jué)成像理論，提

5、出一種改進(jìn)的邊緣提取算法，主要通過(guò)訓(xùn)練得到傳統(tǒng)有效邊緣特性，然后利用邊緣特性來(lái)對(duì)檢測(cè)到的邊緣進(jìn)行有效性評(píng)估，近而是去掉有效性較低的邊緣，提高邊緣檢測(cè)可靠性。實(shí)驗(yàn)表明:提出的改進(jìn)邊緣提取算法能夠有效的去除噪聲干擾對(duì)邊緣檢測(cè)的影響。
　　4.在機(jī)車(chē)走行部異常檢測(cè)系統(tǒng)中，對(duì)關(guān)鍵目標(biāo)的識(shí)別定位是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。本文基于隱式形狀模型，結(jié)合預(yù)測(cè)理論，提出一種自項(xiàng)向下的機(jī)車(chē)走行部關(guān)鍵目標(biāo)識(shí)別定位方法。能夠針對(duì)結(jié)構(gòu)性穩(wěn)定的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)快速精確的目標(biāo)識(shí)