In this project, a TFDS image pre-processing method combining image edge enhancement and sparrow search algorithm is proposed to address the problems of underexposure, low contrast and blurred edge details of train images in the Trouble of moving Freight car Detection System (TFDS). The method first uses the Gauss-Laplace operator to detect and sharpen the edges of the image to enhance the sharpness of the edge details of train parts, and then uses the sparrow search algorithm to search for the optimal parameters of the non-complete Beta function to achieve adaptive enhancement of low-illumination images. The experimental results show that the method outperforms common TFDS image pre-processing algorithms in terms of information entropy, average gradient and contrast. This project can reduce the error rate of manual identification in current applications and can be applied to TFDS critical part matching algorithms in future research to achieve intelligent fault identification.
项目组人员:
李昱林,2019级通信工程专业
包维,2019级通信工程专业
赵一璇,2019级环境工程专业
指导教师:周航
项目级别:国家级
项目简介:
在本项目中,针对货车运行故障动态图像检测系统(Trouble of moving Freight car Detection System,TFDS)中存在的列车图像曝光不足、对比度低以及边缘细节模糊的问题,提出了图像边缘增强与麻雀搜索算法相结合的TFDS 图像预处理方法。项目处理流程如下:首先,利用高斯-拉普拉斯算子对图像进行边缘检测与锐化处理,增强列车零部件边缘细节清晰度;其次,利用麻雀搜索算法寻找非完全Beta 函数的最佳参数;最后,实现低照度图像的自适应增强。实验结果表明:该方法在信息熵、平均梯度以及对比度等方面优于TFDS 图像预处理常用算法。本项目在当前的应用中可以降低人工识别的出错率,并且在未来的研究中可以应用于TFDS关键部位匹配算法中,从而实现智能化故障识别。
项目创新点:
1. 通过程序编写提升图片质量,降低成本
2. 替代传统的模拟退火,人工蜂群等优化算法
3. 对基于麻雀搜索算法的自适应图像增强方法进行改良
项目成果:
1. 完成一套针对于低照度TFDS图像增强的算法设计
2. 完成论文撰写:《结合图像边缘增强与麻雀搜索算法的TFDS图像自适应增强方法》。论文投稿于国内学术期刊:《信息与电脑》,已被知网、维普、万方等数据库收录。
项目算法处理效果展示:
图1a 原图;图1b CLAHE处理图;图1c MSR处理图;图1d 反锐化掩膜处理图;图1e本文算法处理图
图1 不同算法对零部件样例一的增强效果
图2a原图灰度直方图;图2b CLAHE处理灰度直方图; 图2c MSR处理灰度直方图; 图2d 反锐化掩膜处理灰度直方图; 图2e 本文算法处理灰度直方图
图2 不同算法对零部件样例一处理的灰度直方图
图3a 原图; 图3b CLAHE处理图;图3c MSR处理图;图3d 反锐化掩膜处理图; 图3e 本文算法处理图
图3 不同算法对零部件样例二的增强效果
图4a 原图灰度直方图; 图4b CLAHE处理灰度直方图; 图4c MSR处理灰度直方图; 图4d 反锐化掩膜处理灰度直方图; 图4e 本文算法处理灰度直方图
图4 不同算法对零部件样例二处理的灰度直方图
图5a 原图; 图5b CLAHE处理图; 图5c MSR处理图; 图5d 反锐化掩膜处理图; 图5e 本文算法处理图
图5 不同算法对零部件样例三处理的增强效果
图6a 原图灰度直方图; 图6b CLAHE处理灰度直方图; 图6c MSR处理灰度直方图; 图6d 反锐化掩膜处理灰度直方图; 图6e 本文算法处理灰度直方图
图6 不同算法对零部件样例三处理的灰度直方图
图7a 原图; 图7b CLAHE处理图; 图7c MSR处理图; 图7d 反锐化掩膜处理图; 图7e 本文算法处理图
图7 不同算法对零部件样例四的增强效果
图8a 原图灰度直方图; 图8b CLAHE处理灰度直方图; 图8c MSR处理灰度直方图; 图8d 反锐化掩膜处理灰度直方图; 图8e 本文算法处理灰度直方图
图8 不同算法对零部件样例四处理的灰度直方图