圖像處理技術(shù)在地鐵屏蔽門系統(tǒng)百萬次測(cè)試中的應(yīng)用

胡揚(yáng)超，李　雪

（中船重工集團(tuán)公司第七一三研究所，河南鄭州450052）

圖像處理技術(shù)在地鐵屏蔽門系統(tǒng)百萬次測(cè)試中的應(yīng)用

胡揚(yáng)超，李雪

（中船重工集團(tuán)公司第七一三研究所，河南鄭州450052）

針對(duì)地鐵屏蔽門系統(tǒng)樣機(jī)在測(cè)試中遇到的問題，成功地將圖像處理技術(shù)應(yīng)用到此百萬次壽命測(cè)試中去，節(jié)省了人工費(fèi)用，提高了測(cè)試質(zhì)量，取得了良好的應(yīng)用效果。

屏蔽門系統(tǒng)；百萬次測(cè)試；圖像處理技術(shù)

0　引言

站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)是地鐵重要設(shè)備之一，它將軌行區(qū)和候車區(qū)隔離開來，保障了列車、乘客進(jìn)出站的絕對(duì)安全，同時(shí)也限制降低了噪音、活塞風(fēng)對(duì)候車區(qū)的影響，給乘客提供了安全舒適的候車環(huán)境。

百萬次壽命測(cè)試是屏蔽門系統(tǒng)的最重要考核指標(biāo)，它直接反映屏蔽門系統(tǒng)能否適應(yīng)高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間、不間歇等測(cè)試環(huán)境。但是在測(cè)試過程中，由于測(cè)試不間歇、時(shí)間跨度長(zhǎng)等多種因素的影響，測(cè)試人員不可能全天24小時(shí)呆在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)。若在測(cè)試過程中出現(xiàn)問題，測(cè)試人員極有可能不在現(xiàn)場(chǎng)，因此也無法第一時(shí)間獲知出錯(cuò)的時(shí)間、原因，無法更好地查找、分析、解決問題。

本文將圖像處理技術(shù)引入到百萬次測(cè)試當(dāng)中去，利用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)百萬次測(cè)試中計(jì)數(shù)器的監(jiān)視，利用不知疲倦的機(jī)器代替昂貴的人工費(fèi)用，從而實(shí)現(xiàn)無間隙監(jiān)視，測(cè)試人員也可根據(jù)計(jì)數(shù)器的計(jì)錄次數(shù)推測(cè)出問題所發(fā)生的時(shí)間，為查找、分析、解決問題提供必要的幫助。測(cè)試計(jì)數(shù)裝置如圖1所示。

圖1　百萬次測(cè)試計(jì)數(shù)裝置

1　圖像處理技術(shù)

圖像處理，又稱影像處理，是指用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析處理，達(dá)到期望的技術(shù)。本質(zhì)而言，是指用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、照相機(jī)、掃描儀等設(shè)備經(jīng)過采樣得到了一個(gè)二維的數(shù)組，數(shù)組中每數(shù)值均在0～255之間，稱其為灰度值。

圖像處理技術(shù)的主要內(nèi)容包括圖像壓縮、增強(qiáng)和復(fù)原、匹配、描述和識(shí)別等4個(gè)部分。

1.1圖像處理關(guān)鍵技術(shù)

圖像處理技術(shù)應(yīng)用于此系統(tǒng)中，其關(guān)鍵點(diǎn)在于最終字符的匹配和識(shí)別，可通過Hopfield、BP（Back Propagation）、自組織、小波、細(xì)胞、模糊等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。結(jié)合此系統(tǒng)的特點(diǎn)，本課題采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。

1.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，主要特點(diǎn)是其誤差反向傳播，由信息的正向傳播和誤差的反向傳播兩個(gè)過程組成。如圖2所示。

圖2　BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

該算法的具體實(shí)現(xiàn)步驟為［1］：

（1）初始化，隨機(jī)給定層級(jí)間連接權(quán)及閥值；

（2）由給定的輸入輸出模式對(duì)計(jì)算隱層、輸出層各單元輸出；

（3）計(jì)算新的連接權(quán)及閥值；

（4）選取下一個(gè)輸入模式對(duì)返回第2步反復(fù)訓(xùn)練直到網(wǎng)絡(luò)輸出誤差達(dá)到要求結(jié)束訓(xùn)練。流程圖如圖3所示。

圖3　BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法流程圖

2　 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的改進(jìn)

傳統(tǒng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法中，由于隨意設(shè)置了權(quán)值和閥值，易造成結(jié)果的隨機(jī)性較大，而且在樣本數(shù)量較多的情況下，算法運(yùn)算量較大，造成運(yùn)算速度緩慢，實(shí)時(shí)性差，因此有必要對(duì)此算法進(jìn)行改進(jìn)。

百萬次測(cè)試系統(tǒng)中應(yīng)用的計(jì)數(shù)器一般通過LED七段碼來顯示，通過研究0、1、2、3、4、5、6、7、8、9等十個(gè)LED七段碼發(fā)現(xiàn)，數(shù)字0、2、3、4、5等五個(gè)數(shù)字經(jīng)灰度化得到的二維數(shù)組中1的個(gè)數(shù)基本相同，同樣的道理，6、9、8等三個(gè)數(shù)字也可分為一組，1、7等兩個(gè)數(shù)字同分為一組。這樣，就將一組10個(gè)輸入變成了三組不同的輸入，這三組每組再分別經(jīng)過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，求得每組對(duì)應(yīng)的輸出值。

采用此種方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的訓(xùn)練量減少了40%以上，而且數(shù)字識(shí)別準(zhǔn)確率也有所提升。

3　結(jié)語

如今，圖像處理技術(shù)的研究不僅是一項(xiàng)傳統(tǒng)的課題，有很多學(xué)者在研究，而且它也是一個(gè)熱門很有應(yīng)用價(jià)值的課題。百萬次屏蔽門壽命測(cè)試借助于圖像處理技術(shù)，不但節(jié)省了人力資源，自動(dòng)化、智能化地分析數(shù)據(jù)，而且從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果來看，數(shù)字識(shí)別率達(dá)99%以上，成功地替代人工資源。因此，這種技術(shù)在此領(lǐng)域中的應(yīng)用有著很好的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

［1］（加）海金神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

Application of Image Processing Technology for the Subway Platform Screen Door System of a Million Test

HU Yang-chao，LI Xue
（The 713th Research Institute of China Shipbuilding Industry Corporation，Zhengzhou450052，China）

Considering the faced question of a million times the test process of subway platform screen door system，the paper has applied the image processing technology to the test system successfully，saved the labor cost，and improved the quality of the test，achieved good effect.

platform screen door system；million test；image processing technology

TP391.41

A文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：1009-9492（2015）12-0138-02

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.040

胡揚(yáng)超，男，1984年生，河南濮陽人，碩士研究生，工程師。研究領(lǐng)域：伺服控制，屏蔽門系統(tǒng)。已發(fā)表論文5篇。

（編輯：王智圣）

2015-07-10