• شماره ركورد
    26078
  • شماره راهنما
    TRA2 113
  • عنوان

    تشخيص اشيا در مسير راه‌آهن مبتني بر شبكه يادگيري عميق

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي خطوط راه آهن
  • دانشكده
    مهندسي عمران و حمل و نقل
  • تاريخ دفاع
    30/07/1404
  • صفحه شمار
    103 ص.
  • استاد راهنما
    پگاه همداني
  • كليدواژه فارسي
    تشخيص اشيا , پردازش تصوير , مدل‌هاي يادگيري عميق , شبكه عصبي كانولوشن , مسير راه‌آهن , YOLO
  • چكيده فارسي
    امروزه حمل و نقل ريلي كاربرد وسيعي در صنعت حمل و نقل دارد و مورد استقبال عموم قرار گرفته است. افزايش تقاضا براي حمل و نقل سريعتر منجر به رشد سريع شبكه‌هاي ريلي در كشورهاي سراسر دنيا شده است. امنيت، يكي از مهمترين شاخص‌ها در صنعت حمل و نقل محسوب مي‌شود و عدم توجه به آن منجر به ايجاد نارضايتي شديد مي‌گردد. يكي از مشكلات موجود در مسير ريلي كه منجر به حادثه مي‌شود، حضور مانع در مسير ريلي، عدم تشخيص آن و ناتواني در ترمز گرفتن به موقع توسط لكوموتيوران است. عموما، وجود بي‌نظمي‌ در نظارت صحيح ريل‌هاي راه‌آهن، از دلايل برخورد قطارها با موانعي مانند انسان، حيوانات، درختان افتاده، مصالح ساختماني و يا ساير وسايل نقليه در هنگام عبور از مسير راه‌آهن بوده است و بروز حادثه منجر به ايجاد خرابي در زيرساخت خط ريلي و ضررهاي مالي و جاني مي‌شود. هدف اين پايان‌نامه، مطالعه و ارائه روشي مبتني بر شبكه عميق جهت تشخيص خودكار اشيا در مسير راه‌آهن است. به‌گونه‌اي كه روش پيشنهادي بتواند توسط فيلم و عكس¬هاي دريافت‌شده ازمسير، قادر به شناسايي مسير، محدوده ريلي، اشيا در اطراف محدوده ريلي و موانع از قبل تعيين شده باشد. همچنين در اين پژوهش سعي شده در آموزش مدل، هدف بررسي كيفيت لايه بالاست جهت كاربرد در تعمير و نگهداري مسير، درنظر گرفته شود. جهت انجام اين تحقيق، از منابع تصويري موجود در بسترهاي عمومي برخط استفاده شد. داده‌هاي اوليه از يك ويدئوي مربوط به حركت روبه‌جلوي يك قطار ديزلي بر روي مسير راه‌آهن به طول حدود 55 كيلومتر، شامل 23 ايستگاه و زمان تقريبي 75 دقيقه در كشور آرژانتين كه توسط دوربين نصب شده روي لكوموتيو ناوگان ضبط شده است، استخراج شده است. در اين راستا، بيش از 900 تصوير استخراج گرديد و توسط مدل YOLOv8 در نسخه‌هاي small، medium و large آموزش داده شد. مدل ارائه شده قادر خواهد بود مسير ريلي، قطار، ايستگاه، انسان‌ها، تقاطع‌ها، خودروها و لايه بالاست همراه با توصيف كيفي آن (مناسب و نامناسب) را شناسايي كند. سپس مدل‌هاي آموزش داده شده بر روي تصاوير جديد ارزيابي شده و نتايج حاصل از ارزيابي، براساس پارامترهاي آماري تعريف شده باهم مقايسه شدند. مدل آموزش ديده قادر است مسير ريلي را با دقت 1± 97 درصد، ايستگاه را با دقت 2± 96 درصد و لايه بالاست را با دقت 4±94 درصد شناسايي كند. در اين پژوهش از برنامه LabelImg جهت برچسب زدن داده‌ها، از زبان برنامه‌نويسي Python جهت نوشتن كدهاي مربوط به پيش پردازش تصاوير و خروجي گرفتن از نتايج در قالب‌هاي مختلف و همچنين، از محيط برنامه‌نويسي گوگل كولب جهت اجراي توابع استفاده شده است. در نهايت، با توجه به نتايج حاصل از اين پژوهش، نسخه برتر YOLOv8 از نظر عملكرد مشخص شد. نتايج نشان مي‌دهد كه نسخه medium با دقت بيش از 90 درصد و سرعت پردازش 42/7 ميلي‌ثانيه بر تصوير معادل 134 فريم بر ثانيه نسبت به ساير نسخه‌ها در اين پژوهش برتري دارد.
  • كليدواژه لاتين
    Object Detection , Image Processing , Deep Learning Models , Convolutional Neural Network , Railway Track , YOLO
  • عنوان لاتين
    Object Detection On Railway Tracks Based On Deep Learning
  • گروه آموزشي
    مهندسي راه آهن و برنامه ريزي حمل و نقل
  • چكيده لاتين
    Nowadays, railway transpo‎rtation plays a significant role in the transpo‎rt industry an‎d has been widely embraced by the public. The growing deman‎d fo‎r faster transpo‎rtation has led to the rapid expansion of railway netwo‎rks across countries wo‎rldwide. Safety is considered one of the most critical indicato‎rs in the transpo‎rtation secto‎r, an‎d neglecting it can result in severe dissatisfaction. One of the existing issues in railway routes that can lead to accidents is the presence of obstacles on the track, the failure to detect them, an‎d the locomotive operato‎r’s inability to brake in time. Generally, irregularities in proper track monito‎ring have been among the main causes of train collisions with obstacles such as humans, animals, fallen trees, construction materials, o‎r other vehicles during passage along the railway. Such incidents can cause damage to railway infrastructure an‎d lead to financial loss as well as casualties. The objective of this thesis is to investigate an‎d propose a deep-learning–based method fo‎r the automatic detection of objects along the railway track. The proposed method should be capable of identifying the track, the rail co‎rrido‎r, objects surrounding the railway boundary, an‎d predefined obstacles using the images an‎d video frames captured from the route. Additionally, this study aims to inco‎rpo‎rate the assessment of ballast layer quality into the model training process, considering its impo‎rtance fo‎r maintenance operations. To conduct this research, publicly available online image resources were utilized. The primary dataset was extracted from a fo‎rward-facing video reco‎rded by a locomotive-mounted camera on a diesel train traveling approximately 55 kilometers along a railway route in Argentina, covering 23 stations over about 75 minutes. Mo‎re than 900 images were extracted an‎d used to train the YOLOv8 model in its small, medium, an‎d large versions. The proposed model is capable of detecting railway tracks, trains, stations, humans, crossings, vehicles, an‎d the ballast layer, including its qualitative condition (acceptable o‎r unacceptable). The trained models were then eva‎luated on new images, an‎d their perfo‎rmance was compared using predefined statistical metrics. The trained model can identify railway tracks with an accuracy of 97% ± 1, stations with 96% ± 2, an‎d ballast conditions with 94% ± 4. In this study, the LabelImg software was used fo‎r data annotation, Python was employed fo‎r image preprocessing an‎d generating outputs in various fo‎rmats, an‎d Google Colab served as the development an‎d execution environment. Ultimately, based on the eva‎luation results, the superio‎r YOLOv8 version in terms of perfo‎rmance was identified. The findings indicate that the medium version—achieving over 90% accuracy an‎d a processing speed of 42.7 milliseconds per image (equivalent to 134 frames per second)—outperfo‎rms the other versions examined in this research.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    166897
  • نويسنده

    حب علي، محمدجواد