高铁接触线双目视觉测量技术研究

发布时间：2021-05-16 02:35

　　接触线是高速铁路接触网的关键组成部分。电力机车通过受电弓与接触线的摩擦接触获得电能,接触线参数（导高、拉出值和磨损）直接影响机车的供电稳定性和可靠性,甚至影响机车运行安全。因此,必须定期检测接触线参数,确保各参数值在技术规范要求的范围内,对不合格路段及时进行维修或更换。本文对国内外有关接触网和接触线检测的研究状况,尤其是视觉检测技术在该领域的应用研究,进行了比较全面的综述与分析。在此基础上,将双目测量系统与传统的轨距尺相结合,完成了便携式多功能接触线参数测量系统的方案设计,并对该系统进行理论分析与测量实验。首先,根据实际应用场景与测量技术要求,建立接触线双目测量系统的数学模型,导出了接触线导高和拉出值与相机内、外参数和两相机相对位置参数之间的函数关系,详细分析了相机参数和两相机相对位置关系对接触线参数测量结果的影响。第二,采用张正友平面模板两步法进行相机标定,自主设计单目相机与双目相机标定程序,并进行标定实验,得到两相机的内、外参数矩阵,畸变系数和相对位置关系。基于相机双目标定结果,进行相机坐标系姿态逆运动学分析,进一步求得两个相机坐标系之间的具体旋转位置关系。第三,采用SURF特征匹... 

【文章来源】：青岛大学山东省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 选题背景和研究意义
    1.2 接触线及其参数
    1.3 接触线检测国内外研究现状
        1.3.1 接触线检测国外研究现状
        1.3.2 接触线检测国内研究现状
        1.3.3 视觉检测技术及其在接触线检测中的应用
    1.4 本文主要研究工作
第二章 接触线双目测量系统方案设计与误差分析
    2.1 接触线参数双目视觉测量原理
    2.2 多功能接触线检测系统的组成
        2.2.1 相机与镜头参数的确定
        2.2.2 轨距测量方法及其传感器选择
        2.2.3 内外轨高度差检测方法及其传感器选择
    2.3 接触线双目视觉测量误差分析
        2.3.1 系统参数与相机参数误差引起的测量误差分析
        2.3.2 相机位姿误差引起的测量误差分析
    2.4 本章小结
第三章 双目测量系统标定方法与实验
    3.1 相机成像模型与镜头畸变模型
        3.1.1 相机成像模型
        3.1.2 镜头畸变模型
    3.2 单目相机标定方法
        3.2.1 坐标系之间的关系
        3.2.2 单应性矩阵求解
        3.2.3 相机内、外参数矩阵求解
        3.2.4 畸变的求解及结果优化
    3.3 双目相机标定方法
    3.4 双目测量系统标定实验及结果分析
        3.4.1测量系统的组成与标定实验
        3.4.2 标定结果分析
    3.5 相机坐标系姿态逆运动学分析
        3.5.1 相机滚动角、俯仰角、偏航角的求解原理
        3.5.2 MATLAB编程求解相机滚动角、俯仰角、偏航角
    3.6 本章小结
第四章 图像处理及特征点提取与匹配
    4.1 图像处理
        4.1.1 图像预处理
        4.1.2 图像的立体校正
    4.2 图像匹配与特征点描述
        4.2.1 图像匹配方法
        4.2.2 特征点及特征点描述子
    4.3 特征点提取与匹配
        4.3.1 SURF特征提取算法
        4.3.2 图像特征点匹配
    4.4 本章小结
第五章 测量系统程序设计及测量实验
    5.1 测量系统程序设计
        5.1.1 相机标定程序设计
        5.1.2 图像处理程序设计
        5.1.3 图像匹配程序设计
    5.2 测量实验设计
    5.3 实验结果处理及其分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 进一步的工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]视觉检测技术在高速软管灌装机上的使用[J]. 章金宇,马清龙,李海军.  制造业自动化. 2019(01)
[2]机器视觉技术的发展现状与应用动态研究[J]. 陈英.  无线互联科技. 2018(19)
[3]探析机器视觉技术在智能制造中的应用[J]. 张清郁.  中国设备工程. 2018(12)
[4]基于两步法的摄像机标定算法[J]. 崔凌燕,陈婧.  测试技术学报. 2018(02)
[5]基于Matlab的相机内参和畸变参数优化方法[J]. 李超,张世超.  电子科技. 2017(04)
[6]基于双目视觉的接触网磨耗在线检测研究[J]. 王延华,李腾.  计算机工程与应用. 2018(05)
[7]基于OpenCV的图像特征点匹配方法的研究及实现[J]. 彭丹妹,刘荣,刘洋.  测绘与空间地理信息. 2016(09)
[8]接触网几何参数高速动态视觉测量方法探讨[J]. 张波.  科技经济导刊. 2016(08)
[9]双目立体视觉测量系统的标定[J]. 杨景豪,刘巍,刘阳,王福吉,贾振元.  光学精密工程. 2016(02)
[10]摄像机畸变模型的比较与选择[J]. 李晓明,姚剑,张继福.  计算机辅助设计与图形学学报. 2015(05)

硕士论文
[1]接触线几何参数双目视觉测量系统理论分析与研究[D]. 刘延杰.青岛大学 2018
[2]机器视觉测量技术研究与应用[D]. 王艳.华中师范大学 2018
[3]基于机器视觉与机器学习的磨削齿面粗糙度测量研究[D]. 臧俊涛.湖南大学 2018
[4]基于视觉的高速动车组接触网关键部件的故障检测[D]. 李秋生.黑龙江大学 2018
[5]基于线阵CCD的接触网几何参数检测系统设计与实现[D]. 陈鹏.湖南大学 2017
[6]基于双线阵CCD相机的接触线磨耗检测研究[D]. 王延华.北京交通大学 2017
[7]基于激光扫描的手推式接触网状态检测装置研究[D]. 马玉琪.北京交通大学 2016
[8]基于双目立体视觉的工件测距的研究[D]. 黄晓城.广东工业大学 2016
[9]舰载多目视觉空中运动目标跟踪技术研究[D]. 易晓倩.哈尔滨工业大学 2016
[10]基于激光雷达的接触网检测检修系统设计与实现[D]. 黄立平.湖南大学 2016



本文编号：3188799