機器視覺技術是人工智能技術的一個分支，是一門涉及人工智能、神經生物學、心理物理學、計算機科學、圖像處理、模式識別等諸多領域的交叉學科。機器視覺技術主要通過計算機來模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理并加以理解，最終用于實際檢測、測量和控制。機器視覺的誕生和應用，大幅解放了人類勞動力，同時提高了生產檢測的智能化水平，提升裝備的使用效率、可靠性及穩(wěn)定性。

隨著新技術、新理論在機器視覺系統中的應用，機器視覺技術將在國民經濟的各領域中發(fā)揮更大作用，其廣闊的應用前景，將為社會的發(fā)展帶來新的技術革命。我國正處于由勞動密集型向技術密集型轉型的時期，對提高生產效率、提高檢測精度、降低人工成本的機器視覺方案有著迫切的市場需求，已成為全球機器視覺技術發(fā)展最為活躍的地區(qū)之一。

我國對“十三五”后三年中國交通運輸工作已進行了全面部署，主要包括8個方面，共76項任務，涉及深化交通運輸供給側結構性改革、高品質建設現代交通運輸體系、高層次建設交通創(chuàng)新體系、高要求建設交通安全體系等目標，其中計劃明確，到2020年，中國高速鐵路里程達到3萬公里，覆蓋80%以上的城區(qū)常住人口100萬以上的城市；高速公路總里程達到15萬公里，基本覆蓋城鎮(zhèn)人口20萬以上城市及地級行政中心。

此外，根據新《中長期鐵路網規(guī)劃》，到2030年，我國高速鐵路網規(guī)模將達到4.5萬公里左右，鐵路網規(guī)模將達到20萬公里左右。隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，我國已成為軌道交通最長、運輸密度最高、成網運營場景最復雜的國家。在軌道交通高速發(fā)展的背后，在如此龐大的運營體系下，如何能夠高效、精準地維護軌道交通安全運營、有效避免未知事故及風險的發(fā)生，成為各鐵路部門亟待解決的問題。鐵路相關部門必須加強安全風險源的控制和排除，防患于未然，提前檢測、及時維護。眾所周知，在軌道交通車輛高速運行過程中，其基礎設施、設備的健康狀態(tài)已成為車輛能否安全、穩(wěn)定、高速運營的關鍵，鐵路安全事關千家萬戶、億萬人民，確保高鐵和旅客安全的責任極其重大。

隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，依靠以往人工視覺、量尺等傳統檢測技術已無法滿足現代高速鐵路網日趨增長的技術需求，而基于機器視覺的檢測系統及設備具有速度快、精度高、非接觸的特點，被廣泛應用于軌道交通裝備及設施的監(jiān)測、檢測中。目前，成熟的機器視覺的技術及產品主要還是依靠進口，雖然國內已有幾家企業(yè)意在進入該領域，但整體技術水平仍處于相對初級階段，無法全部滿足檢測需求。大連維德集成電路有限公司通過8年的不斷努力，以機器視覺技術為核心，專注開發(fā)與制造高端智能視覺檢測設備及系統，在前端圖像采集、智能算法、實時傳輸等方面擁有全球領先的技術水平和完全自主知識產權，通過與各行業(yè)緊密合作，已開發(fā)出一系列視覺感知準確、可靠性高、速度快、一體化的國內領先智能視覺產品。尤其是在軌道交通領域取得了突破性成果，在供電、工務、車輛、地鐵領域全面開花，已研發(fā)出多款檢測精度高、檢測速度快、定位準確、誤報率低的高端智能視覺檢測設備，填補了多項技術和產品的市場空白，部分產品性能已完全可與國外產品相媲美。

供電段：接觸網懸掛狀態(tài)檢測系統（4C）

我國電氣化鐵路的快速發(fā)展，對鐵路牽引供電設備的安全性、可靠性、穩(wěn)定性提出了更高的要求。因接觸網設備多為露天設備、處于動態(tài)工作狀態(tài)，一旦發(fā)生故障就會直接影響牽引供電系統的正常運行，導致列車延誤停運，嚴重的會危及到旅客和工作人員的生命財產安全。而早期建設的電氣化鐵路沿線已陸續(xù)進入檢修維護階段，接觸網設備故障包括幾何參數超限、零部件缺失損壞、磨耗、變形等，通過檢測發(fā)現這些問題，分析原因，可以提前采取相應措施進行檢修維護，規(guī)避風險，從而提高接觸網工作的可靠性，保證高速列車的安全平穩(wěn)運行。既有的巡檢方式主要依靠簡易的檢測器械，由人工作業(yè)的方式進行目視和部分機械檢測方式進行檢測，而由于高速鐵路工作環(huán)境的特殊性，僅能利用夜間天窗點進行巡檢，進一步降低了檢測效率。

隨著軌道交通里程的快速增加，運營時間增長，傳統巡檢無法滿足現代化鐵路運營的需求，接觸網懸掛狀態(tài)檢測系統（4C）應運而生。德國在電氣化鐵路領域起步較早，是最早一批采用高分辨率攝像機和圖像處理技術來實現接觸網非接觸式檢測的國家，接觸網檢測技術先進且研究深入，大多數國家都引進了其先進的技術和設備，我國在圖像處理檢測系統的研究主要是在德國技術的基礎上發(fā)展起來的。大連維德通過多年的技術累積和現場試驗，采用機器視覺+激光+3D成像技術創(chuàng)新性研發(fā)了一款集腕臂、包絡線、吊弦、導線高度、拉出值、接觸網磨耗、三維對標等諸多結構的綜合性矩陣式智能檢測系統，解決了鐵路接觸網設備檢測精度差、效率低、風險高的難題，完全符合《高速鐵路供電安全檢測監(jiān)測系統（6C系統）》標準。在2014年，該產品就通過了武漢鐵路局科委在武漢組織的“接觸網懸掛狀態(tài)檢測監(jiān)測系統”技術評審，是國內唯一一個可以在接觸網懸掛狀態(tài)檢測系統中檢測出吊弦部件的智能化檢測系統，依托機器視覺技術的創(chuàng)新研究，現已實現接觸網全結構件狀態(tài)的實時監(jiān)測檢測技術，已在上海、武漢等地進行試驗應用，得到行業(yè)用戶的一致好評。

工務段：便攜式軌道結構件智能檢測儀

在鐵路運輸系統中，鋼軌起著支撐列車和引導車輛車輪前進的作用，如果出現軌面斷裂、扣件丟失、軌枕裂紋等故障，將會造成列車出軌、傾覆等重大行車安全事故，直接造成難以估量的生命、財產損失。此外，隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展和多次提速，導致鋼軌受到擠壓和沖擊的程度越來越大，鋼軌發(fā)生損傷的頻率也不斷增大。因此，為保證鐵路列車的安全高效運營，必須進一步提升和優(yōu)化鐵路軌道檢測的能力與性能，來緊跟我國鐵路快速發(fā)展的步伐。

目前，日本、德國、意大利、法國等國家針對軌道檢測均已有先進、成熟的檢測技術及產品，且比我國起步早，在軌檢車和便攜式檢測儀方面均有較高的技術水平。我國各路局也相繼在國外產品技術的基礎上進行研發(fā)試用，生產出適應不同速度的軌檢車。我國幅員遼闊，各路局所在偏遠地區(qū)仍下設多個路段和班組，在環(huán)境、資源等條件影響下仍有很多工務段不具備軌檢車使用條件，因此，一種便攜式軌道結構件智能檢測儀將滿足在該條件下的應用需求。目前，我國各路局通過國外采購，相繼從德國、瑞士等國引進該類檢測儀器，其中德國的GEDO_CE軌道檢測小車已在武廣建總16局、溫福18局、鄭西客運專線等多個路局和線路實現應用。

為實現技術革新和市場拓展，大連維德以多年在軌道交通領域項目的研發(fā)經驗為基礎，采用芯片級智能視覺識別技術和高速實時壓縮算法，研發(fā)了一款可自動識別、檢測軌道結構部件如斷、裂、丟失等異常現象的智能化檢測裝置。該裝置按雙軌同步的思路進行模塊化設計，對可能影響行車舒適性、危及行車安全的軌道結構件故障信息做到及時發(fā)現、精確定位、自動抓拍和記錄，并實現智能化的定性/定量分析、實時顯示/回放及自動報警，圖像分辨率最高可達0.2mm，大大提高了現有檢測精度，為提高鐵路工務段的工作效率提供了可能。

車輛段：貨車裝載狀態(tài)高清視頻監(jiān)控系統

貨運列車在社會物資生產運輸過程中，因具有運送量大、速度快、成本較低的特點，已成為鐵路交通運輸的重要組成部分。但由于貨物列車在運行過程中，貨物裝載狀態(tài)會隨列車速度、司機操縱狀態(tài)、運行線路狀態(tài)、天氣狀況等因素的變化而變化，導致貨物裝載狀態(tài)不良和狀態(tài)改變造成的行車事故時有發(fā)生。我國鐵路貨運部門對貨車裝載狀態(tài)的檢測手段相對落后，全路貨檢站、貨運站等交接站由人工視覺、一些簡單的尺具及依靠人工查看高清圖像方式來觀察貨物的裝載狀態(tài)，這三種方式均會因視覺疲勞、人工經驗誤差等因素造成看不準、看不清的現象，直接影響作業(yè)質量。所以實現貨物列車裝載狀態(tài)全智能化檢測系統，對鐵路貨運列車的運輸安全有著十分緊迫和重要的現實意義。

維德貨車裝載狀態(tài)高清視頻監(jiān)控系統采用自主研發(fā)的高清彩色線陣攝像機，通過實時采集運行中列車及貨物的裝載狀態(tài)，生成高清晰彩色視頻圖像并按車廂進行準確分割，實現預檢作業(yè)的快速發(fā)現、快速定位、快速標記、及時報警等功能，通過優(yōu)化的壓縮算法，使網絡傳輸數據流量小、視頻質量高，完全符合貨檢安全監(jiān)控三級聯網系統的應用要求，實現貨車裝載狀態(tài)的全智能化檢測技術。該系統已經過沈陽鐵路局科技成果鑒定，在國內處于技術領先地位，代表著貨檢領域的發(fā)展方向。

地鐵：弓網關系智能視覺檢測系統

目前世界上已有40多個國家和地區(qū)的127座城市都建造了地鐵，截至2018年底，我國已有36座城市開通地鐵，總里程接近6000公里，在建、新建城市40座，預計2020年，我國城市地鐵總里程將接近7000公里。我國地鐵建設事業(yè)雖起步較晚，但隨著我國社會經濟的快速發(fā)展以及城市化進程的加快，城市人口數量劇增，人口密度極大，日益嚴峻的交通狀況已成為急需解決的城市問題，地鐵以其運量大、速度快、準時、安全、環(huán)保等優(yōu)勢成為了緩解城市交通運輸壓力的最佳方案。地鐵能夠安全高效穩(wěn)定的運行，對其中的受電弓、車頂高壓設備、弓網動態(tài)具有極高的要求，原有依靠人工目視檢測的方式效率低、精度差，無法滿足城市地鐵檢測需求。而定點檢測系統只能實現弓網一定范圍內的設備監(jiān)測，無法滿足全路段的實時檢測需求。大連維德專門研制了一款車載式系統架構，通過智能觸發(fā)、自動抓拍、智能視覺識別技術，可實現地鐵接觸網導線高度、拉出值、受電弓燃弧、受電弓異物等典型弓網故障的實時在線檢測，同傳統技術相比，基于智能視覺檢測技術的弓網檢測系統具有動態(tài)采集、高速高清成像、故障自動報警、智能分析等突出優(yōu)勢，真正實現了設備故障判斷的智能化，為地鐵供電安全檢測和安全運行提供了有力的技術保障。目前大連維德集成電路有限公司所研發(fā)的地鐵弓網關系智能視覺檢測系統是第一家在地鐵正線上運行的視覺檢測系統，其中的高速實時抓拍技術可實現時速在350km/h條件下的智能抓拍，檢測精度可達毫米級，該項技術處于國內外領先水平。

相對于我國軌道交通的快速發(fā)展，機器視覺技術在軌道交通行業(yè)的應用整體上還屬于起步階段，一款成熟的軌道交通智能視覺監(jiān)測檢測系統需要一個較長的研發(fā)周期和試驗周期，由于項目研發(fā)資金投入大、專業(yè)技術人員匱乏，對研發(fā)企業(yè)在資金、人才、創(chuàng)新能力等方面都有極大的考驗。為不斷提升軌道交通在運維檢修領域的技術水平和創(chuàng)新能力，相關研發(fā)企業(yè)需加大科研經費投入、提高人才引進待遇、加大人才培養(yǎng)力度、加強與高?？蒲性核?a target="_blank">技術交流、促進科技成果轉化，在國家利好政策的支持下，持續(xù)為軌道交通運維領域的智能化提供創(chuàng)新動力。

現如今，機器視覺技術因其廣泛的適用性在全球范圍內的行業(yè)布局逐年增大，未來進入機器視覺的企業(yè)會越來越多，國內外的企業(yè)競爭將成白熱化的發(fā)展趨勢。世界各國已經認識到人工智能技術是未來國家之間競爭的關鍵賽場，紛紛開始部署人工智能發(fā)展戰(zhàn)略，以期占領新一輪科技革命的制高點。對于中國而言，人工智能的發(fā)展是一個歷史性的戰(zhàn)略機遇，對提高科技創(chuàng)新能力，應對可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)以及促進經濟結構轉型升級都具有重要意義。在國家多項政策的大力推進下，我國人工智能研發(fā)企業(yè)要牢牢抓住機遇，提高自身科技創(chuàng)新能力，實現技術攻關，強化自主知識產權建設，構筑民族自有品牌，共同為國家智能化建設添磚加瓦。
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