專利名稱：一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)支持裝置的光學(xué)成像檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣化鐵路接觸網(wǎng)的安全檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及支持裝置中各零部件的計(jì)算機(jī)檢測技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著高速鐵路運(yùn)輸技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展及其廣泛應(yīng)用，高鐵接觸網(wǎng)作為向機(jī)車提供電能的重要設(shè)施，其是否處于安全的工作狀態(tài)也越來越受到關(guān)注。為保證接觸網(wǎng)處于良好工作狀態(tài)，以利于電氣化鐵道的安全運(yùn)營，應(yīng)盡早發(fā)現(xiàn)并處理接觸網(wǎng)故障。實(shí)際中接觸網(wǎng)故障主要由零部件的松、脫、缺、裂等造成，而目前，一般的處理模式是在天窗作業(yè)時(shí)人工上線巡檢，但由于現(xiàn)場條件有限，以及職工的業(yè)務(wù)素質(zhì)不均等因素，及有可能會(huì)出現(xiàn)漏檢的情況，從而造成隱患。本發(fā)明通過安裝在列車車頂?shù)氖彝鈭D像采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集所運(yùn)行線路中的每桿的接觸支持定位裝置的高清圖像，并對這些獲取的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)在線分析處理，從而獲得各定位裝置的狀態(tài)參數(shù)，并通過與歷史圖像的參數(shù)對比實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)支持定位裝置的變化狀態(tài)的檢測。本發(fā)明主要包括通過圖像處理技術(shù)對于接觸網(wǎng)定位裝置的定位狀態(tài)的檢測以及各零部件之間的距離參數(shù)的檢測、各桿件之間的相對角度參數(shù)，并通過與歷史圖像參數(shù)的對比從而檢測得到支持定位裝置是否由于其上的各零部件的“松、脫、斷、裂、缺”等原因而引起桿結(jié)構(gòu)參數(shù)變化，若分析得到的參數(shù)與歷史圖像參數(shù)相差超出一定的范圍，則給出預(yù)警信息，從而方便高鐵接觸網(wǎng)的維護(hù)，可減小維護(hù)周期，提高維護(hù)效率，隨著中國高鐵建設(shè)里程的迅速發(fā)展，該發(fā)明對保證高鐵線路供電安全具有重要作用。本發(fā)明是通過非接觸式成像檢測系統(tǒng)對接觸網(wǎng)支持定位裝置的成像圖片進(jìn)行分析，從而獲得接觸網(wǎng)支持定位裝置的定位方式及狀態(tài)參數(shù)，并提出了利用圖像檢測出來的參數(shù)與歷史參數(shù)的對比而發(fā)現(xiàn)所檢裝置的缺陷的接觸網(wǎng)支持定位裝置圖像檢測方法。目前，國內(nèi)外，利用成像方式抓拍接觸網(wǎng)支持裝置的檢測系統(tǒng)有多種，但都是利用人工查看的方式進(jìn)行故障查詢，由于支持定位裝置本身的復(fù)雜性，利用圖像檢測實(shí)現(xiàn)故障檢測的方法還尚未成熟，本發(fā)明提出的方法填補(bǔ)了國內(nèi)在電氣化鐵路接觸網(wǎng)支持定位裝置缺陷的成像檢測方法的空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明首先通過均值濾波等圖像預(yù)處理突出感興趣區(qū)域的特征，進(jìn)而利用直線檢測算法檢測接觸網(wǎng)的主體結(jié)構(gòu)，并依據(jù)先驗(yàn)的幾何拓?fù)潢P(guān)系來確定和識(shí)別各支持裝置。其中絕緣子的識(shí)別是基礎(chǔ)，由于其特有的材料反射特性及形狀特征，很容易將其從全局圖像中分割并提取出來，繼而應(yīng)用各個(gè)桿裝置與橫、斜腕臂絕緣子之間的相對關(guān)系準(zhǔn)確識(shí)別出橫腕臂、斜腕臂、斜撐、定位器、定位管。其次，通過各個(gè)支撐桿裝置所在直線分別求出橫腕臂與斜撐的交點(diǎn)、橫腕臂與斜腕臂的交點(diǎn)、斜腕臂與斜撐的交點(diǎn)、斜腕臂與定位管的交點(diǎn)。以及各個(gè)桿件之間的夾角，包括:橫腕臂與斜腕臂之間的夾角、橫腕臂與斜撐之間的夾角、斜腕臂與定位管之間的夾角。再次，求出上、下方腕臂絕緣子中心點(diǎn)的坐標(biāo)，然后計(jì)算上述各個(gè)交點(diǎn)到上、下方絕緣子中心的距離，包括:橫腕臂與斜撐交點(diǎn)到上方絕緣子中心的距離、橫腕臂與斜腕臂交點(diǎn)到上方絕緣子中心的距離、斜撐與斜腕臂交點(diǎn)到下方絕緣子中心的距離，橫腕臂與斜腕臂交點(diǎn)到下方絕緣子中心的距離，斜腕臂與定位管交點(diǎn)到下方絕緣子中心的距離。并將上述距離、以及上述夾角作為此支持裝置的幾何參數(shù)，并將此參數(shù)保存，再次成像后將兩次成像計(jì)算得到的幾何參數(shù)進(jìn)行比對，如若變化范圍超出一定的門限值，則說明此支持裝置存在缺陷，具有安全隱患，需要進(jìn)一步確認(rèn)。本發(fā)明的特征在于，一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)支持裝置的光學(xué)成像檢測方法，其特征在于，是在計(jì)算機(jī)中依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)的:步驟(I)輸入一個(gè)電氣化鐵路接觸網(wǎng)支持裝置的全局圖像，用像素表示的圖像大小為2448*2048,其中圖像左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為χ軸正方向，豎直向下為y軸正方向，圖像視野所包含的實(shí)際范圍為6m*5m ；步驟(2)依次按以下步 驟對所述電氣化鐵路接觸網(wǎng)支持裝置的全局圖像進(jìn)行均值濾波: 步驟(2.1)新建一個(gè)濾波模板:所述濾波模板的高為MaskHeight=50,寬為MaskWidth=50,單位是像素；步驟(2.2)將所述大小為2448*2048圖像逐像素點(diǎn)的對準(zhǔn)所述濾波模板的幾何中心，所述模板大小為50*50,并求模板中所有像素的均值，g (x, y) =1/Num Σ f (x，y)，其中Num為該模板中包含當(dāng)前像素在內(nèi)的像素總個(gè)數(shù)，即Num=MaskHeight*MaskWidth,再把該均值賦予當(dāng)前像素點(diǎn)(X，y)作為處理后圖像在該點(diǎn)上的灰度值，用g (X，y)表示；步驟(3)用Bernsen算法對步驟(2)得到的均值濾波后的圖像進(jìn)行二值化處理:構(gòu)造一個(gè)以像素點(diǎn)(x,y)為中心的(2w+l)* (2w+l)窗口，2w+l為窗口的邊長，w=3，單位為像素，按下式計(jì)算步驟(2)得到的均值濾波圖像中各個(gè)像素點(diǎn)(x，y)的閾值T(x，y):
權(quán)利要求
1.一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)支持裝置的光學(xué)成像檢測方法，其特征在于，是在計(jì)算機(jī)中依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)的: 步驟(I)輸入一個(gè)電氣化鐵路接觸網(wǎng)支持裝置的全局圖像，用像素表示的圖像大小為2448*2048，其中圖像左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為X軸正方向，豎直向下為y軸正方向，圖像視野所包含的實(shí)際范圍為6m*5m ； 步驟(2)依次按以下步驟對所述電氣化鐵路接觸網(wǎng)支持裝置的全局圖像進(jìn)行均值濾波: 步驟(2.1)新建一個(gè)濾波模板: 所述濾波模板的高為MaskHeight=50,寬為MaskWidth=50,單位是像素； 步驟(2.2)將所述大小為2448*2048圖像逐像素點(diǎn)的對準(zhǔn)所述濾波模板的幾何中心，所述模板大小為50*50,并求模板中所有像素的均值，g (x,y) =1/Num Σ f (x,y),其中Num為該模板中包含當(dāng)前像素在內(nèi)的像素總個(gè)數(shù)，即Num=MaskHeight*MaskWidth,再把該均值賦予當(dāng)前像素點(diǎn)(X，y)作為處理后圖像在該點(diǎn)上的灰度值，用g (X，y)表示； 步驟(3)用Bernsen算法對步驟(2)得到的均值濾波后的圖像進(jìn)行二值化處理: 構(gòu)造一個(gè)以像素點(diǎn)(x，y)為中心的(2w+l)* (2w+l)窗口，2w+l為窗口的邊長，w=3，單位為像素，按下式計(jì)算步驟(2)得到的均值濾波圖像中各個(gè)像素點(diǎn)(X，y)的閾值T(x，y):
全文摘要
一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)支持裝置的光學(xué)成像檢測方法，屬于電氣化鐵路安全檢測技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，把接觸網(wǎng)支持裝置的全局圖像經(jīng)過均值濾波、二值化后，從中提取支持裝置的整體結(jié)構(gòu)，并按其形狀特征及其坐標(biāo)位置等識(shí)別出上、下方絕緣子，以及橫腕臂、斜腕臂、斜撐、定位管、定位器。并用直線擬合算法擬合得到其所在的直線方程，并求出各桿件之間的夾角，及各桿件兩兩之間的交點(diǎn)，然后計(jì)算上述各個(gè)交點(diǎn)到上下方絕緣子中心的距離，并以距離和夾角作為參數(shù)，將前后兩次成像處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，以比對后的值是否超出一定的閾值作為判定是否存在故障缺陷的條件，實(shí)現(xiàn)了接觸網(wǎng)支持裝置中由于預(yù)張力和沖擊力綜合作用而造成的故障的自動(dòng)檢測。
文檔編號(hào)G01B11/02GK103196372SQ20131012383
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者王漣, 王蘋, 王學(xué)武, 王翠娟, 唐小林, 李先軍 申請人:北京和潤科儀科技有限公司, 湖南華宏鐵路高新科技開發(fā)有限公司