一種在接觸網(wǎng)圖像中定位出定位線夾的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對高鐵接觸網(wǎng)的圖像進行處理的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在接觸網(wǎng)圖像中定位出定位線夾的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]接觸網(wǎng)是電氣化鐵道的重要設(shè)備，由于接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)、力學(xué)、工作環(huán)境等工作特點，易造成松脫裂斷等故障，且接觸網(wǎng)沿線架設(shè)無備用，是整個牽引供電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，其技術(shù)參數(shù)是否符合要求將直接影響鐵路供電和行車安全，因此鐵路供電部門要有計劃地進行接觸網(wǎng)檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)隱患，保證電氣化鐵路的安全運營。
[0003]由于高速鐵路接觸線及承力索的張力增大，各接觸網(wǎng)零部件的受力及震動也大幅增加，接觸網(wǎng)零部件的安全問題尤為突出，實際運營過程中已發(fā)生多起由接觸網(wǎng)關(guān)鍵部件引發(fā)的事故，因此為了高速鐵路安全運行，需要對接觸網(wǎng)懸掛狀態(tài)進行有效的監(jiān)測，定位線夾作為接觸網(wǎng)懸掛的關(guān)鍵部件，處于接觸線和受電弓的連接部位，受到的沖擊力很大，一旦發(fā)生松動或脫落等故障，會造成接觸線脫落引發(fā)弓網(wǎng)事故，因此需要針對定位線夾狀態(tài)進行監(jiān)測。
[0004]目前現(xiàn)階段接觸網(wǎng)定位線夾是否存在故障主要采用人工定期巡視檢測和技術(shù)人員查看定位線夾圖像的方式，但是存在勞動強度大，工作效率低，工作周期長，隱患不易發(fā)現(xiàn)等缺點。相對于人工巡線的方式，通過查看圖像的方式檢測裝置故障可大大縮短工作周期，但通過高清成像系統(tǒng)得到的接觸網(wǎng)關(guān)鍵懸掛圖像數(shù)量巨大，工人容易產(chǎn)生視覺疲勞從而發(fā)生誤檢漏檢。因此，采用圖像處理的方式自動檢測圖像中關(guān)鍵部件的故障成為亟待解決的實際工程問題，其中在高精度成像的圖像中準確定位到定位線夾就是第一個步驟，定位的準確率直接影響后續(xù)檢測的準確率，是關(guān)鍵的一步。另外即使是采用技術(shù)人員人工查看圖像的方式，單獨提取定位線夾部分顯示查看也可以大大提高效率，對于定位線夾的監(jiān)測具有重要的意義。
[0005]目前的檢測方式仍限制在后期人工查看高清圖像的階段，國內(nèi)外基于圖像處理的定位線夾智能檢測方法的研宄很少，在實際工程應(yīng)用中，利用圖像處理的定位線夾故障檢測也尚無先例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了在接觸網(wǎng)圖像中定位出定位線夾以方便查看或者后期檢測，本發(fā)明公開了一種在接觸網(wǎng)圖像中定位出定位線夾的方法。
[0007]本發(fā)明的【具體實施方式】如下:
一種在接觸網(wǎng)圖像中定位出定位線夾的方法，其具體包括以下的步驟:步驟一、設(shè)置在機車頂部的接觸網(wǎng)巡檢裝置拍攝接觸網(wǎng)圖像，并對拍攝到的圖像進行邊緣檢測；步驟二、檢測圖像中的直線，分別得到橫向直線和縱向直線；步驟三、排除圖像中的受電弓；步驟四、判斷橫向直線和縱向直線相交處是否形成T形，若判斷為T形相交，繼續(xù)步驟五，否則結(jié)束；步驟五、提取該T形相交處的圖像輪廓并檢測其高斯分布，同時將該圖像與預(yù)設(shè)模板進行匹配，若高斯分布滿足預(yù)設(shè)定條件或者圖像與預(yù)設(shè)模板匹配則判定該T形相交處為定位線夾，并獲取該處的坐標(biāo)值，否則結(jié)束。
[0008]更進一步地，上述方法還包括先對圖像進行預(yù)處理，然后再進行邊緣檢測，所述預(yù)處理包括縮小圖像并對圖像進行中值濾波。
[0009]更進一步地，上述邊緣檢測的具體過程為:對縮小后的圖像使用直方圖統(tǒng)計像素，并計算全圖像素平均值，根據(jù)計算出的全圖像素平均值采用不同閾值的邊緣檢測算子進行邊緣檢測。
[0010]更進一步地，上述檢測圖像中的直線的具體過程為:應(yīng)用Hough變換檢測直線，在檢測到的直線中篩選符合位置和角度的直線進行平行線聚類，分別查找中心線，得到各結(jié)構(gòu)中心線。
[0011]更進一步地，上述排除圖像中的受電弓的具體過程為:先根據(jù)中心線以及受電弓在圖像中的固定位置粗略分割圖像去除受電弓，再利用受電弓輪廓信息精細排除受電弓。
[0012]更進一步地，上述T形相交的具體判斷過程為:將各結(jié)構(gòu)端點作為感興趣區(qū)域，針對正定位和反定位的定位器，分別選擇左端點和右端點區(qū)域作為感興趣區(qū)域，對于每一個感興趣區(qū)域內(nèi)，分別得到橫向的定位器直線和縱向的接觸線直線，根據(jù)縱向直線和橫向直線相交處的像素值跳變點個數(shù)判斷是否是定位線夾。
[0013]更進一步地，上述根據(jù)縱向直線和橫向直線相交處的像素值跳變點個數(shù)判斷是否是定位線夾的具體過程為:以區(qū)域內(nèi)橫向和縱向直線的交點為圓心取圓，采集該圓上像素值由255跳變到O的點的個數(shù)，當(dāng)跳變點個數(shù)為3時，判斷為T形相交。
[0014]更進一步地，上述高斯分布判斷具體包括以下的步驟:在所選定的端點區(qū)域進行輪廓提取并進行多邊形近似，選擇橫向定位器直線的邊緣以下區(qū)域進行角點檢測，并檢測其高斯分布，判定其中心點的相對位置關(guān)系是否符合矩形的特征，以此判斷是否是定位線夾。
[0015]本發(fā)明還公開了一種在接觸網(wǎng)圖像中定位出定位線夾的系統(tǒng)，其具體包括接觸網(wǎng)圖像獲取裝置、邊緣檢測模塊、直線提取模塊、受電弓排除模塊和定位線夾判斷模塊；所述接觸網(wǎng)圖像獲取裝置用于拍攝接觸網(wǎng)圖像；所述邊緣檢測模塊用于對圖像進行邊緣檢測；所述直線提取模塊用于檢測圖像中的直線，分別得到橫向直線和縱向直線；所述受電弓排除模塊用于排除圖像中的受電弓；所述定位線夾判斷模塊用于判斷橫向直線和縱向直線相交處是否形成T形，若判斷為T形相交，則提取該T形相交處的圖像輪廓并檢測其高斯分布，同時將該圖像與預(yù)設(shè)模板進行匹配，若高斯分布滿足預(yù)設(shè)定條件或者圖像與預(yù)設(shè)模板匹配則判定該T形相交處為定位線夾，并獲取該處的坐標(biāo)值，否則結(jié)束。
[0016]通過采用以上的技術(shù)方案，本發(fā)明具備以下的有益效果:本發(fā)明率先實現(xiàn)了基于圖像處理實現(xiàn)定位線夾的自動識別及定位，其優(yōu)點主要有:1)針對不同類型、不同的光照條件和背景干擾的圖片可自適應(yīng)處理，使得定位線夾檢測的不在局限于晚上；2可以快速實現(xiàn)定位線夾的定位，并將其單獨成像，大大提高現(xiàn)場技術(shù)人員查看的效率，并為后續(xù)定位線夾的缺陷檢測做好了基礎(chǔ)準備工作；3)該方法針對定位線夾的特征設(shè)計，有效的降低了誤識別率和漏識別率，提高了可靠性。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的在接觸網(wǎng)圖像中定位出定位線夾的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合說明書附圖，詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0019]本發(fā)明公開了一種在接觸網(wǎng)圖像中定位出定位線夾的方法，其具體包括以下的步驟:步驟一、設(shè)置在機車頂部的接觸網(wǎng)巡檢裝置拍攝接觸網(wǎng)圖像，并對拍攝到的圖像進行邊緣檢測；步驟二、檢測圖像中的直線，分別得到橫向直線和縱向直線；步驟三、排除圖像中的受電弓；步驟四、判斷橫向直線和縱向直線相交處是否形成T形，若判斷為T形相交，繼續(xù)步驟五，否則結(jié)束；步驟五、提取該T形相交處的圖像輪廓并檢測其高斯分布，同時將該圖像與預(yù)設(shè)模板進行匹配，若高斯分布滿足預(yù)設(shè)定條件或者圖像與預(yù)設(shè)模板匹配則判定該T形相交處為定位線夾，并獲取該處的坐標(biāo)值，否則結(jié)束。通過上述方法，從接觸網(wǎng)圖像中定位出定位夾的具體位置，這個位置的圖片可以放大直接顯示給技術(shù)人員人工查看，也可以作為后續(xù)智能檢測接觸網(wǎng)的基礎(chǔ)。本發(fā)明通過對邊緣檢測后的圖像進行直線提取并判斷，針對不同類型、不同光照條件和背景干擾的圖片可自適應(yīng)進行處理，通過本發(fā)明的方法快速實現(xiàn)定位線夾的定位，并將其單獨成像，大大提高現(xiàn)場技術(shù)人員查看的效率，并為后續(xù)定位線夾的缺陷檢測做好了基礎(chǔ)準備工作。該方法針對定位線夾的特征設(shè)計，有效的降低了誤識別率和漏識別率，提高了可靠性。
[0020]圖1為本發(fā)明的在接觸網(wǎng)圖像中定位出定位線夾的方法的流程圖，其具體實現(xiàn)步驟如圖1所示。
[0021]更進一步地，上述方法還包括先對圖像進行預(yù)處理，然后再進行邊緣檢測，所述預(yù)處理包括縮小圖像并對圖像進行中值濾波。此處目的是為提高算法運行速度，將2900萬圖像縮小并采用中值濾波進行圖像去噪處理。
[0022]更進一步地，上述邊緣檢測的具體過程為:對縮小后的圖像使用直方圖統(tǒng)計像素，并計算全圖像素平均值，根據(jù)計算出的全圖像素平均值采用不同閾值的邊緣檢測算子進行邊緣檢測。比如Canny邊緣檢測算子，當(dāng)然這里也可以