【摘 要】
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随着我国高铁的迅猛发展,以及城市地铁交通的推进,人们对轨道交通的安全性越来越重视,特别是暴露在自然界中,易受损的铁路轨道。采用非接触方式获取铁道图像再由图像算法判断状况,具有成本低、精度高、速度快的优势,这种方法受到越来越多的关注。本文针对现阶段轨道检测系统存在的问题,基于FPGA平台设计了一款铁道图像实时预处理系统,提出了两种改进的图像预处理方法,并用硬件编程语言将算法移植于FPGA,实现预处理
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随着我国高铁的迅猛发展,以及城市地铁交通的推进,人们对轨道交通的安全性越来越重视,特别是暴露在自然界中,易受损的铁路轨道。采用非接触方式获取铁道图像再由图像算法判断状况,具有成本低、精度高、速度快的优势,这种方法受到越来越多的关注。本文针对现阶段轨道检测系统存在的问题,基于FPGA平台设计了一款铁道图像实时预处理系统,提出了两种改进的图像预处理方法,并用硬件编程语言将算法移植于FPGA,实现预处理算法的实时处理。在硬件设计上根据图像预处理硬件系统的结构,设计以面阵CCD作为成像传感器的系统硬件平台,进行了面阵CCD驱动时序分析和驱动电路的设计;充分利用FPGA并行运算特点,实现像素的流水线处理结构,达到图像预处理算法的硬件实现目的。在软件仿真上根据铁道图像的特点,针对图像预处理中的自适应中值滤波和拉普拉斯增强进行深入研究,提出改进的自适应中值滤波方法和带阈值的图像增强方法,通过仿真对比,本文方法有较好的去噪和增强效果。最后,对整个预处理系统进行试验。用示波器测量面阵CCD驱动板的波形是否正确,对CCD信号采集处理后驱动液晶显示屏显示,得到较好的成像效果;搭建FPGA试验平台运行改进后的算法,将预处理后的结果用PSNR和NMSE两个指标进行评价,并对系统的处理速度进行了测试。试验结果验证了预处理算法的正确性、有效性和实时性,研究工作为后续进一步铁道检测奠定了基础。
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