駝峰提鉤自動化系統(tǒng)中目標(biāo)捕捉的研究.pdf

1、我國國土面積遼闊，貨物運(yùn)輸數(shù)量大、種類多，加之經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，諸多因素對鐵路運(yùn)輸提出了嚴(yán)峻的考驗，建立大型編組站來中轉(zhuǎn)貨物勢在必行。目前，我國已建成新豐鎮(zhèn)、成都北等大型編組站，并相繼使用編組站綜合自動化系統(tǒng)來提高工作效率，但是車輛解體過程中的摘鉤作業(yè)仍由人工完成。為了進(jìn)一步提高解體編組效率，改善工人勞動條件，保證人身安全，需要有一套自動摘鉤設(shè)備代替人工作業(yè)。
　　論文對提鉤自動化系統(tǒng)的研究僅限視前獲得部分，將雙目視覺技術(shù)應(yīng)用在自動摘

2、鉤過程中，用來測量車鉤與設(shè)備之間的距離，得到目標(biāo)車鉤的三維坐標(biāo)，控制機(jī)械手完成摘鉤作業(yè)。我國貨物列車車鉤類型復(fù)雜，但這里將捕捉目標(biāo)車鉤轉(zhuǎn)化為獲取摘鉤手柄的三維信息，極大降低了圖像處理難度。
　　大型編組站作業(yè)量大，且晝夜連續(xù)工作，采集圖像的背景復(fù)雜多變，圖像采集和傳輸過程與室外環(huán)境和光照變化密切相關(guān)。因此，論文用改進(jìn)的圖像預(yù)處理方法提高圖像質(zhì)量，消除光照和噪聲的影響，并且用改進(jìn)的邊緣檢測方法進(jìn)行圖像分割，減少圖像信息量，保留圖像特

3、征。為了在復(fù)雜的圖像背景中分辨出摘鉤手柄的位置，論文用圖像處理中的模板匹配方法。要保證解體效率，摘鉤作業(yè)必須在車輛和設(shè)備都處于運(yùn)動狀態(tài)的情況下完成，圖像中會出現(xiàn)手柄位置發(fā)生平移、伸縮放的情況，論文采用基于幾何特征的模板匹配方法在圖像中匹配感興趣區(qū)域，并用添加相似度量計算終止條件、改進(jìn)搜索策略、最小二乘法提高匹配精度等方法對算法進(jìn)行優(yōu)化，從技術(shù)角度盡量避免這些問題出現(xiàn)。
　　采用雙目視覺技術(shù)的目的是獲取摘鉤手柄的三維坐標(biāo)信息。首先，

4、用改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定，得到圖像坐標(biāo)與世界坐標(biāo)之間的映射關(guān)系。其次，用模板匹配和特征匹配相結(jié)合的方法，對提取到包含摘鉤手柄信息的區(qū)域再進(jìn)行立體匹配，以該區(qū)域邊緣點(diǎn)為特征點(diǎn)，利用點(diǎn)在兩個成像平面上的對應(yīng)關(guān)系計算視差，得到手柄的深度信息。最后，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)定建立的映射關(guān)系，得到摘鉤手柄在世界坐標(biāo)系中的二維平面坐標(biāo)，得到手柄深度信息后即可獲取摘鉤手柄的三維信息。
　　論文研究結(jié)果就是通過雙目視覺技術(shù)獲取與目標(biāo)車鉤相連的摘鉤手柄