基于攝像頭的激光光斑跟蹤系統(tǒng)的設計與實現.pdf

1、隨著我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，尤其是近十年來高速鐵路的出現，對沿線的軌道質量提出了更高的要求，其中軌道的高低平順度關乎著列車行車的安全。由于目前的軌道高低平順度檢測的效率漸漸的不能滿足實際的需要，而且現有的軌道高低平順度的檢測系統(tǒng)大都精確度偏低、系統(tǒng)的設備檢修率較高且設備昂貴，所以在認真分析了現有的軌道高低平順度的檢測方法和查閱了大量的文獻的基礎上，設計了一種計算機視覺結合激光非接觸式測量的方法，對軌道的高低平順度進行檢測。
　　 本

2、論文設計的思想是:利用圖像處理技術得到激光光斑中心的像素坐標，通過數學公式的推導，將中心像素點坐標的變化量轉化成攝像頭需要移動的實際位移量，以嵌入式運動控制器控制步進電機實現攝像頭的位置調整，保證光斑中心始終處于攝像機的視場中心，實現對激光光斑的實時跟蹤功能。其中，傳給步進電機的數據就是對軌道高低檢測的信息，這些信息可以為后續(xù)的分析提供數據參考。
　　 本設計是基于嵌入式的，減少了人為的干擾，提高了系統(tǒng)運行的效率，在理論和實際應

3、用中具有一定的價值。本論文的主要研究工作有以下幾個方面。
　　 (1)針對現有軌道高低平順度檢測系統(tǒng)的缺點，設計了本系統(tǒng)的計算機視覺結合激光的測量方法。在查閱大量文獻和分析的基礎上，規(guī)劃了本系統(tǒng)的總體結構:計算機視覺使用OpenCV庫完成對激光光斑的圖像處理;運動控制使用的是ARM開發(fā)板與57BYGH7610步進電機。
　　 (2)在硬件平臺上，完成操作系統(tǒng)Linux的移植，包括移植引導程序、內核的移植以及根文件系統(tǒng)的制

4、作。對系統(tǒng)移植進行調試工作，發(fā)現并解決相應的問題。
　　 (3)搭建基于USB攝像頭的圖像采集平臺，利用OpenCV類庫對采集到的光斑圖像進行處理;推導出圖像像素坐標與攝像機坐標之間的關系，在此基礎上，通過分析計算，找到圖像單位像素與物體實際位移之間的對應關系。
　　 (4)在攝像頭的運動控制方面，對驅動步進電機轉動的驅動電路進行分析，設計電路原理圖和相應的PCB，在加工制作成的板子上焊接相應的芯片和元器件，通過調試，要