基于三维点云的轨道扣件关键几何参数测量技术研究
这是一篇关于一枕一档,点云,PointNet,部件分割,关键几何参数的论文, 主要内容为中国铁路技术经过多年的快速发展,整体技术状态已处于国际领先水平,铁路维修也改变了粗放、原始的管理模式,数字化、信息化和综合维修生产的一体化的趋势日益明显。为了更好地科学配置资源、实施精准作业,实现轨枕相关工作的精细化管理,研发和建立“一枕一档信息库”也开始受到行业的重视,哈尔滨铁路局率先提出为每一轨枕的状态信息、生命周期、超限问题、病害数据、养修过程、成本消耗等建档立卡,实施数字台账管理,以方便轨枕信息的维护与跟踪,其中一类重要的科目是轨道扣件类型、规格等关键几何参数尺寸。“一枕一档信息库”能够显著改善轨道几何状态检测和平顺性控制的作业模式,改变目前只能提供扣件调整量而不能直接给出待更换扣件的规格参数的局面,从而方便备料、减少现场作业的换算工作量和降低差错率、提高作业效率。但是,由于在铁路建设及运营过程中,铁路部门没有可信赖的相关统计资料,也缺乏数字化的自动检测手段,建档初期的信息采集和未来轨枕档案的持续维护都需要人工逐枕检查和手工录入,这将是一项工作量巨大的任务,成为推进“一枕一档信息库”研究与应用的巨大障碍。本文采用线激光轮廓传感器,以轨道检查仪为平台开发了一套轨道扣件关键几何参数测量系统,能快速获取轨道扣件的类型与关键几何参数的尺寸。考虑到扣件种类繁多,为了更加专注于基础技术与算法的研究和实验,选择了国内最常用的三种扣件即WJ-8、WJ-7、福斯罗300-1型扣件作为研究和实验测试对象。在分析和研究基于线激光轮廓传感器的非接触测量方法适用性的基础上,提出了轨道扣件关键几何参数测量系统总体方案,完成了三维线激光传感器扫描装置的设计与制作,包括测量系统的总体结构、线激光轮廓传感器型号选择、机械结构设计、测量系统硬件设计、数据采集与处理和分析、测量系统应用软件及其界面设计等。该系统能够与轨道检查仪协同工作,并可方便地进行拆卸和组装。为了全面去除非目标点云干扰,精确提取单个扣件点云,提出了基于扣件高度和基于单帧点云高度最大值的提取方法。分析了Point Net算法,并针对该算法在局部特征提取方面的劣势,提出了将多维特征与Point Net相结合,用于轨道扣件点云分类的方法。为了进行扣件的部件分割,针对传统欧式聚类分割效果不理想的情况,提出了改进的欧式聚类分割算法,具有更好的鲁棒性,可以提高分割结果的准确性。在分析不同类型扣件的结构特征的基础上,提出了轨道扣件关键几何参数测量的方法,并针对该方法的检测精度和效率展开了测试和实验,结果表明,研究成果能够满足预期的测量需要。
基于平均视觉和仿射变换的自监督部件分割方法及其应用
这是一篇关于部件分割,自监督,仿射变换,细粒度识别,行人重识别,脸部编辑的论文, 主要内容为利用部件分割算法提取对象的部件表征,从部件层次上感知和分析对象得到了越来越多的关注。与语义分割相比,部件分割需要更精细的数据标注和部件层次的框架设计,面临的挑战更大。目前自监督部件分割方面的工作较少,同时低数据依赖的语义分割工作也难以迁移到该任务上来。本文优化并提出了多种自监督的部件分割算法,降低对标注数据样本的依赖,并探究了自监督算法生成的部件在下游任务中的应用。本文的主要工作和创新点如下:(1)针对基于约束的工作仅在特征空间定位部件的问题,本文提出了一种基于平均视觉约束的自监督部件分割算法MVCPS,在图像空间而非特征空间寻找对象本身的视觉一致性。首先按部件分割结果提取各部件内的平均像素,接着按部件填充平均像素以生成重构图像,约束原始图像与重构图像的差异,指导网络生成更准确的部件分割结果。相较于SCOPS算法,在CUB-200-2011数据集上整体MAE误差降低了6.4%。(2)针对仅利用单一静态图像定位部件的问题,本文结合对象运动信息,提出了一种基于仿射变换的自监督部件分割算法AFFPS,并针对易导致模型无法收敛的四个挑战给出了相应的解决方法。该方法通过部件拆分、仿射矩阵获取和部件独立仿射变换生成重构图像。通过约束重构图像和参考图像之间的差异,生成准确的部件分割结果。相较于目前性能最好的MSCS和MRAA算法,在Tai-ChiHD数据集上MAE误差降低了3%-12%,IOU指标提升了5%-11%。在Vox-Celeb数据集上MAE误差降低了6%-19%。(3)探索自监督部件在下游任务中的应用。针对细粒度识别任务,提出了基于部件的Part Mix数据增强算法,使Res Net-50在CUB-200-2011数据集上的细粒度识别精度提升1.34;针对行人重识别任务,提出了基于部件的全局-部件-前景三特征分支行人重识别框架Part Re ID,在Market-1501和Duke MTMC-re ID数据集上的m AP分别达到87.3和78.0,相较于基准算法Reid-strong,在课题组构建的行人数据集HNU-re ID上的跨域重识别m AP和Rank-1分别提升了6.5-7.3和9.4-12.4;针对脸部编辑任务,设计了基于部件的脸部编辑框架Partfake,并开发了便于用户使用的脸部编辑演示系统。本文针对现有工作仅在特征空间定位部件和仅利用单一静态图像定位部件的问题,提出了基于平均视觉约束的自监督部件分割算法MVCPS和基于仿射变换的自监督部件分割算法AFFPS,并通过多个下游视觉任务中的实际应用验证了算法的有效性,为部件分割技术的实际应用提供了借鉴和思路。
基于三维点云的轨道扣件关键几何参数测量技术研究
这是一篇关于一枕一档,点云,PointNet,部件分割,关键几何参数的论文, 主要内容为中国铁路技术经过多年的快速发展,整体技术状态已处于国际领先水平,铁路维修也改变了粗放、原始的管理模式,数字化、信息化和综合维修生产的一体化的趋势日益明显。为了更好地科学配置资源、实施精准作业,实现轨枕相关工作的精细化管理,研发和建立“一枕一档信息库”也开始受到行业的重视,哈尔滨铁路局率先提出为每一轨枕的状态信息、生命周期、超限问题、病害数据、养修过程、成本消耗等建档立卡,实施数字台账管理,以方便轨枕信息的维护与跟踪,其中一类重要的科目是轨道扣件类型、规格等关键几何参数尺寸。“一枕一档信息库”能够显著改善轨道几何状态检测和平顺性控制的作业模式,改变目前只能提供扣件调整量而不能直接给出待更换扣件的规格参数的局面,从而方便备料、减少现场作业的换算工作量和降低差错率、提高作业效率。但是,由于在铁路建设及运营过程中,铁路部门没有可信赖的相关统计资料,也缺乏数字化的自动检测手段,建档初期的信息采集和未来轨枕档案的持续维护都需要人工逐枕检查和手工录入,这将是一项工作量巨大的任务,成为推进“一枕一档信息库”研究与应用的巨大障碍。本文采用线激光轮廓传感器,以轨道检查仪为平台开发了一套轨道扣件关键几何参数测量系统,能快速获取轨道扣件的类型与关键几何参数的尺寸。考虑到扣件种类繁多,为了更加专注于基础技术与算法的研究和实验,选择了国内最常用的三种扣件即WJ-8、WJ-7、福斯罗300-1型扣件作为研究和实验测试对象。在分析和研究基于线激光轮廓传感器的非接触测量方法适用性的基础上,提出了轨道扣件关键几何参数测量系统总体方案,完成了三维线激光传感器扫描装置的设计与制作,包括测量系统的总体结构、线激光轮廓传感器型号选择、机械结构设计、测量系统硬件设计、数据采集与处理和分析、测量系统应用软件及其界面设计等。该系统能够与轨道检查仪协同工作,并可方便地进行拆卸和组装。为了全面去除非目标点云干扰,精确提取单个扣件点云,提出了基于扣件高度和基于单帧点云高度最大值的提取方法。分析了Point Net算法,并针对该算法在局部特征提取方面的劣势,提出了将多维特征与Point Net相结合,用于轨道扣件点云分类的方法。为了进行扣件的部件分割,针对传统欧式聚类分割效果不理想的情况,提出了改进的欧式聚类分割算法,具有更好的鲁棒性,可以提高分割结果的准确性。在分析不同类型扣件的结构特征的基础上,提出了轨道扣件关键几何参数测量的方法,并针对该方法的检测精度和效率展开了测试和实验,结果表明,研究成果能够满足预期的测量需要。
基于三维点云的轨道扣件关键几何参数测量技术研究
这是一篇关于一枕一档,点云,PointNet,部件分割,关键几何参数的论文, 主要内容为中国铁路技术经过多年的快速发展,整体技术状态已处于国际领先水平,铁路维修也改变了粗放、原始的管理模式,数字化、信息化和综合维修生产的一体化的趋势日益明显。为了更好地科学配置资源、实施精准作业,实现轨枕相关工作的精细化管理,研发和建立“一枕一档信息库”也开始受到行业的重视,哈尔滨铁路局率先提出为每一轨枕的状态信息、生命周期、超限问题、病害数据、养修过程、成本消耗等建档立卡,实施数字台账管理,以方便轨枕信息的维护与跟踪,其中一类重要的科目是轨道扣件类型、规格等关键几何参数尺寸。“一枕一档信息库”能够显著改善轨道几何状态检测和平顺性控制的作业模式,改变目前只能提供扣件调整量而不能直接给出待更换扣件的规格参数的局面,从而方便备料、减少现场作业的换算工作量和降低差错率、提高作业效率。但是,由于在铁路建设及运营过程中,铁路部门没有可信赖的相关统计资料,也缺乏数字化的自动检测手段,建档初期的信息采集和未来轨枕档案的持续维护都需要人工逐枕检查和手工录入,这将是一项工作量巨大的任务,成为推进“一枕一档信息库”研究与应用的巨大障碍。本文采用线激光轮廓传感器,以轨道检查仪为平台开发了一套轨道扣件关键几何参数测量系统,能快速获取轨道扣件的类型与关键几何参数的尺寸。考虑到扣件种类繁多,为了更加专注于基础技术与算法的研究和实验,选择了国内最常用的三种扣件即WJ-8、WJ-7、福斯罗300-1型扣件作为研究和实验测试对象。在分析和研究基于线激光轮廓传感器的非接触测量方法适用性的基础上,提出了轨道扣件关键几何参数测量系统总体方案,完成了三维线激光传感器扫描装置的设计与制作,包括测量系统的总体结构、线激光轮廓传感器型号选择、机械结构设计、测量系统硬件设计、数据采集与处理和分析、测量系统应用软件及其界面设计等。该系统能够与轨道检查仪协同工作,并可方便地进行拆卸和组装。为了全面去除非目标点云干扰,精确提取单个扣件点云,提出了基于扣件高度和基于单帧点云高度最大值的提取方法。分析了Point Net算法,并针对该算法在局部特征提取方面的劣势,提出了将多维特征与Point Net相结合,用于轨道扣件点云分类的方法。为了进行扣件的部件分割,针对传统欧式聚类分割效果不理想的情况,提出了改进的欧式聚类分割算法,具有更好的鲁棒性,可以提高分割结果的准确性。在分析不同类型扣件的结构特征的基础上,提出了轨道扣件关键几何参数测量的方法,并针对该方法的检测精度和效率展开了测试和实验,结果表明,研究成果能够满足预期的测量需要。
基于三维点云的轨道扣件关键几何参数测量技术研究
这是一篇关于一枕一档,点云,PointNet,部件分割,关键几何参数的论文, 主要内容为中国铁路技术经过多年的快速发展,整体技术状态已处于国际领先水平,铁路维修也改变了粗放、原始的管理模式,数字化、信息化和综合维修生产的一体化的趋势日益明显。为了更好地科学配置资源、实施精准作业,实现轨枕相关工作的精细化管理,研发和建立“一枕一档信息库”也开始受到行业的重视,哈尔滨铁路局率先提出为每一轨枕的状态信息、生命周期、超限问题、病害数据、养修过程、成本消耗等建档立卡,实施数字台账管理,以方便轨枕信息的维护与跟踪,其中一类重要的科目是轨道扣件类型、规格等关键几何参数尺寸。“一枕一档信息库”能够显著改善轨道几何状态检测和平顺性控制的作业模式,改变目前只能提供扣件调整量而不能直接给出待更换扣件的规格参数的局面,从而方便备料、减少现场作业的换算工作量和降低差错率、提高作业效率。但是,由于在铁路建设及运营过程中,铁路部门没有可信赖的相关统计资料,也缺乏数字化的自动检测手段,建档初期的信息采集和未来轨枕档案的持续维护都需要人工逐枕检查和手工录入,这将是一项工作量巨大的任务,成为推进“一枕一档信息库”研究与应用的巨大障碍。本文采用线激光轮廓传感器,以轨道检查仪为平台开发了一套轨道扣件关键几何参数测量系统,能快速获取轨道扣件的类型与关键几何参数的尺寸。考虑到扣件种类繁多,为了更加专注于基础技术与算法的研究和实验,选择了国内最常用的三种扣件即WJ-8、WJ-7、福斯罗300-1型扣件作为研究和实验测试对象。在分析和研究基于线激光轮廓传感器的非接触测量方法适用性的基础上,提出了轨道扣件关键几何参数测量系统总体方案,完成了三维线激光传感器扫描装置的设计与制作,包括测量系统的总体结构、线激光轮廓传感器型号选择、机械结构设计、测量系统硬件设计、数据采集与处理和分析、测量系统应用软件及其界面设计等。该系统能够与轨道检查仪协同工作,并可方便地进行拆卸和组装。为了全面去除非目标点云干扰,精确提取单个扣件点云,提出了基于扣件高度和基于单帧点云高度最大值的提取方法。分析了Point Net算法,并针对该算法在局部特征提取方面的劣势,提出了将多维特征与Point Net相结合,用于轨道扣件点云分类的方法。为了进行扣件的部件分割,针对传统欧式聚类分割效果不理想的情况,提出了改进的欧式聚类分割算法,具有更好的鲁棒性,可以提高分割结果的准确性。在分析不同类型扣件的结构特征的基础上,提出了轨道扣件关键几何参数测量的方法,并针对该方法的检测精度和效率展开了测试和实验,结果表明,研究成果能够满足预期的测量需要。
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