TFDS圖像自動識別技術的分析

李 軍 上海鐵路局杭州北車輛段

1 系統(tǒng)需求說明

目前，貨車運行故障圖像檢測系統(tǒng)TFDS主要采用圖像自動采集、人工判讀的方式來對車輛故障進行檢測。采用人工判讀的檢測方式，增加了對車輛故障判斷的主觀性，并且要耗費大量人力，效率不高。

TFDS圖像自動識別技術是嵌入在貨車運行故障圖像檢測系統(tǒng)中的一套集高速數字圖像采集、大容量圖像數據實時處理精確定位技術、模式識別技術、智能化、網絡化和信息化技術于一體的智能系統(tǒng)，能對貨車隱蔽和常見故障進行動態(tài)檢測。

室內檢車員對采集的圖像通過人機結合的方式進行分析，關鍵部件故障計算機自動識別，發(fā)現故障及時向列檢值班員報告，通知室外檢車員進行處理，可預防車鉤分離、制動閘件脫落、搖枕、側架、基礎制動裝置發(fā)生裂折等危及行車安全的故障，有效縮短技檢時間，提高車輛的檢修質量，減輕了檢車員的勞動強度，保證列車安全運行，實現過車信息、故障及其圖像、檢修處理信息和車輛部件圖像等數據的精確采集和及時上報。

系統(tǒng)通過布置于鋼軌之間的高速相機陣列，拍攝通過列車整車車底、側下部圖像，存儲于計算機。通過對拍攝圖像信息進行檢測和分析，給出貨車車輛的檢測結果報告。通過對圖像的處理，檢測出關鍵部件是否有異常情況，并可以自動完成異常圖像的自動位置定位和異常類型的歸類，從而可以實現貨車車輛檢測的自動化。通過建立標準的圖庫，運用模式識別技術可以有效提高系統(tǒng)檢測的準確性和檢測效率。

2 系統(tǒng)資源

系統(tǒng)軟件環(huán)境要求：

系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境：Microsoft Studio6.0

系統(tǒng)使用環(huán)境：Microsoft 2000/XP/2003

數據庫要求： MicrosoftAccess

硬件環(huán)境要求：CPU：1.73GHz

內存： 1.0GB

硬盤： 20GB

3 系統(tǒng)構成

根據對項目需求的分解，系統(tǒng)分為四個主要功能模塊：圖像采集管理模塊，圖像異常檢測模塊，標準圖庫管理模塊，檢測結果管理模塊。

3.1 圖像采集管理模塊

主要完成系統(tǒng)檢測圖像的采集和組織管理功能。系統(tǒng)設計支持讀取文件夾方式，直接讀取CCD采集圖像方式和數據庫讀取等圖像輸入方法；支持對讀取到的圖像進行有效的組織和管理等功能。

3.2 圖像異常檢測模塊

是本系統(tǒng)的關鍵功能模塊，主要完成對異常圖像的自動檢測，給出判斷結果。該模塊支持對待處理圖像進行相關的預處理功能；提供變化檢測和模式識別兩種方式的異常檢測手段；提供對圖像的定位等功能。

圖像異常檢測模塊又細分為圖像預處理，變化檢測，模式識別，圖像匹配等四個功能模塊。

3.2.1 圖像預處理模塊

主要完成對圖像的除噪，增強等提供圖像質量的功能；也可以通過預處理功能對圖像進行整體的灰度調整，來彌補因外界光照條件變化而造成的樣本庫圖像與待檢測圖像之間的灰度色調不一致問題。

3.2.2 變化檢測模塊

是該系統(tǒng)的核心模塊，主要完成待檢測圖像與樣本庫圖像的匹配功能，計算出圖像的相似度，定位圖像異常的位置，同時可以提取異常區(qū)域的輪廓信息，進而給出異常檢測結果。

3.2.3 模式識別模塊

主要完成待檢測圖像與樣本庫圖像之間的相似度計算，進而判斷出圖像是否有異常情況發(fā)生，給出異常檢測結果。

3.2.4 圖像匹配模塊

主要負責不同類型貨車車輛在圖像采集過程中，因標準圖像采集時與待檢測圖像采集時貨車車輛的位置上的偏移造成的對應部件不能完全匹配上的問題。經過圖像匹配，可以提取待檢測圖像與標準樣本庫中對應的圖像的公共部分提取出來，作為系統(tǒng)的待檢測圖像進行系統(tǒng)輸入。

3.3 標準圖庫管理模塊

主要完成對采集到的標準圖像進行有效的組織、訓練，對訓練后提取的圖像特征向量進行有效的組織。該模塊支持用戶向標準樣本庫添加樣本分類、樣本；對樣本進行訓練等功能。

3.4 檢測結果管理模塊

主要完成對貨車車輛進行異常檢測后的結果進行有效的組織和管理的功能。具體包括三個功能模塊：檢測結果報表生成模塊，檢測結果管理模塊和檢測結果統(tǒng)計分析模塊。我們同時可以把檢測結果管理模塊做成一個MIS系統(tǒng)，提供更強的用戶信息管理功能。

檢測結果報表生成模塊主要接受系統(tǒng)對貨車車輛的檢測結果，自動生成一個默認格式的檢測報告，提供給檢測人員和用戶。

4 結束語

通過對TFDS圖像自動識別技術的運用，不僅提高了貨車車輛檢測的準確性，提高了檢測效率，同時更好地保證了車輛運行和鐵路運輸安全。