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重轨视觉检测系统的摄像机成像角度优化

学兔兔 重轨视觉检测系统的摄像机成像角度优化 Optim izationresearchofcamera imagingangleforheavyrailvision inspectionsystem 黄前德,孔建益,刘源涧,刘 钊,王兴东 HUANGQian.de,K0NGJian.yi。LIUYuan-jiong。LIUZhao,WANGXing.dong (武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室,武汉430081) 搞 耍:在机器视觉系统中摄像机的成像位姿很大程度上影响着图像质量。结合重轨的结构特点和表 面缺陷分布位置,采用六摄像机环绕布置方案,通过提出不同的优化策略对摄像机成像角度 进行优化,并研究图像清晰度评价函数建立重轨表面图像综合评价方法,分别从图像灰度均 值、灰度方差、图像熵和灰度直方图、几何特征等方面对摄像机成像角度优化的结果进行评 价,求得各摄像机的最佳成像角度,为重轨表面缺陷视觉检测系统搭建提供理论基础。 关键词:成像角度优化;图像综合评价;重轨;表面缺陷检测;机器视觉 中圈分类号 :TB96;TBI33 文献标识码:A 文章编号 ;1009-0134(z015)o3(上)-0025—03 Doi:10.3969/J.issn.1009-0134.2015.03(上).08 0 引言 腰面处最为突出,其次为表面精度和质量要求较高的 底面和踏面n-4.7】。针对这种情况,在满足性能并节约成 重轨在我国高速铁路的快速发展中扮演着不可或缺 本的基础上,视觉检测系统通常采用6-~-摄像机环绕配 的角色,其质量是保障铁路安全运输的必要条件。重轨 置,如图1所示。摄像机4和摄像机1分别拍摄轨头踏面 的生产过程中除了对材质、加工工艺、几何尺寸等有严 和轨底底面,这两个面变化平缓,比较容易拍摄 。摄像 格要求外 ,其表面质量缺陷 (如轧疤、夹杂、线纹等) 机2和摄像机6拍摄轨头侧面、轨头底面以及部分轨腰腹 也是非常重要的技术指标n】。 面,摄像机3和摄像机5拍摄轨底侧面、轨底顶面以及部 当前重轨表面缺陷的视觉检测方法已经成为了研究 分轨腰腹面,这几处位置转折面转角大,曲面变化复 的热点。国外,加拿大NDT公司开发的重轨质量监测系 杂,所需景深大,对成像效果提出较高的要求。 统和奥地~JlNcxtScnsc公司开发 的表面缺陷及轮廓检测 系统实现重轨表面三维检测。国内相关研究起步较晚, 摄像帆2 重庆大学 的叶苏茹、谢志江、欧阳奇等人I2~4】在热态重 轨辐射特性、光源及摄像机选型、图像处理以及缺陷识 别提取等方面做出大量的工作;北京科技大学的徐科 】 以及四川大学的张朝勇 等人在普通视觉检测方案的基 础上加入激光线光源,通过结构光三维视觉原理实现了 钢轨表面缺陷三维检测方法。 大量的研究均集中于检测系统中设备的选型等问题 和图像处理算法等方面 。然而在机器视觉系统 中,成像 位姿很大程度地影响着所拍摄 图像的品质,并且一幅高

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