專利名稱：一種基于視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是鐵路電力機(jī)車自動(dòng)過分相的技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種基于視頻
識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在我國(guó)鐵路電氣化區(qū)段，牽引供電采用單相工頻交流供電方式。由于我國(guó)的交流 電采用三相供電方式，為使電力系統(tǒng)三相負(fù)荷平衡，以及降低損耗提高利用率，要求電氣化 鐵路接觸網(wǎng)分段分相供電，不同相電壓之間的切換過程就是機(jī)車過分相，為防止相間短路， 每?jī)蓚€(gè)相之間必須有一個(gè)絕緣區(qū)，一般每個(gè)一定的距離換一次相，例如20-30公里，那么就 要同時(shí)設(shè)一個(gè)分相絕緣區(qū)。分相絕緣區(qū)由分相絕緣器界定，分相絕緣器是由絕緣元件組成 的絕緣設(shè)備，其安裝在絕緣區(qū)內(nèi)。當(dāng)兩側(cè)接觸網(wǎng)由不同的相供電時(shí)，為保證列車安全通過， 而不發(fā)生短接事故，故電力機(jī)車在通過絕緣區(qū)前一定要先斷電，也即是降弓，然后無(wú)電驅(qū) 動(dòng)，靠慣性通過分相絕緣區(qū)，然后重新接上電源，也即升弓。傳統(tǒng)的電力機(jī)車過分相技術(shù)是 車上手動(dòng)切換的，因?yàn)樵诮^緣分相區(qū)附近，設(shè)有提示標(biāo)志，司機(jī)根據(jù)線路上的提示牌進(jìn)行手 動(dòng)操作，通過絕緣分相區(qū)。手動(dòng)過分相存在的問題司機(jī)根據(jù)鐵路沿線的提示進(jìn)行操作，影 響了行車速度和過分相的精度；該方法沒有技術(shù)保障，行車安全完全依賴于司機(jī)，依賴于司 機(jī)的精神狀態(tài)、注意力還有技術(shù)水平等等。顯然手動(dòng)過分相技術(shù)嚴(yán)重影響鐵路的提速，已經(jīng) 不能適應(yīng)我國(guó)高速電氣鐵路的發(fā)展要求。所以必須考慮機(jī)車的自動(dòng)過分相。雖然現(xiàn)存有許 多自動(dòng)過分相技術(shù)，但是很多都需要在鐵路沿線重新施工，現(xiàn)有設(shè)備沒有得到充分的利用， 而且又增加了新設(shè)備，代價(jià)花費(fèi)高，施工工程量大，存在明顯的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有機(jī)車手動(dòng)通過過分相區(qū)時(shí)存在的大幅度降速以及存 在的安全隱患，具體的提供了一種使電力機(jī)車自動(dòng)加手動(dòng)的安全通過分相絕緣區(qū)、且投資 少、利用現(xiàn)有設(shè)備安裝方便的車載自動(dòng)過分相系統(tǒng)與方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)解決方案解決 —種基于視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相系統(tǒng)，包括電力機(jī)車(4)、機(jī)車受電弓 (5)。其特征還包括機(jī)車上的高速攝像機(jī)(6)，以及機(jī)車上的控制器(7)，其中控制器(7)安 裝在機(jī)車內(nèi)部，高速攝像機(jī)(6)安裝在電力機(jī)車(4)前方，其中的控制器(7)的圖像采集模 塊(8)與高速攝像機(jī)(6)相連。 所述的控制器(7)由四個(gè)部分構(gòu)成，包括圖像采集模塊(8)、圖像處理與識(shí)別模塊
(9) 、電源管理模塊(10)、人機(jī)交互模塊(11)。其中人機(jī)交互模塊(11)與圖像采集模塊(8) 相連；人機(jī)交互模塊(11)與圖像處理與識(shí)別模塊(9)相連；圖像處理與識(shí)別模塊(9)與電 源管理模塊(10)相連。圖像采集模塊(8)主要是完成把高速攝像機(jī)(6)得到的視頻流轉(zhuǎn) 化為幀圖像，圖像處理與識(shí)別模塊(9)主要是從幀圖像中識(shí)別過分相路標(biāo)；電源管理模塊
(10) 根據(jù)視頻識(shí)別結(jié)果傳送控制信息給控制終端，執(zhí)行控制命令，管理機(jī)車電源系統(tǒng)；人機(jī)交互模塊(11)提供提示信息的輸出以及控制信息的輸入接口。 當(dāng)電力機(jī)車(4)在電力接觸網(wǎng)導(dǎo)線區(qū)域內(nèi)運(yùn)行時(shí)，高速攝像機(jī)(6)不斷采集鐵路 沿線路標(biāo)信息，控制器(7)中的圖像處理與識(shí)別模塊(9)不斷檢測(cè)圖像采集模塊(8)采集 到的幀圖像信號(hào)，當(dāng)電力機(jī)車(4)快進(jìn)入分相絕緣區(qū)前，圖像處理與識(shí)別模塊(9)檢測(cè)到 進(jìn)入分相絕緣區(qū)的路標(biāo)時(shí)，圖像處理與識(shí)別模塊(9)發(fā)出信號(hào)給電源管理模塊(10)。電源 管理模塊(10)斷開主斷路器，電力機(jī)車(4)無(wú)電通過分相絕緣區(qū)；當(dāng)電力機(jī)車(4)通過分 相絕緣區(qū)后，圖像處理與識(shí)別模塊(9)檢測(cè)到通過分相絕緣區(qū)的路標(biāo)后，圖像處理與識(shí)別 模塊(9)發(fā)出信號(hào)給電源管理模塊(IO)，電源管理模塊(10)主斷路器閉合，恢復(fù)電力機(jī)車 (4)供電。 本發(fā)明的另一個(gè)目的還通過以下技術(shù)解決方案解決
—種基于視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相方法的步驟為
步驟一 系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作；
步驟二 高速攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集視頻信號(hào)； 步驟三控制器(11)中的圖像采集模塊(8)把高速攝像機(jī)(6)采集的視頻信號(hào)轉(zhuǎn) 化為幀圖像，并分成兩路，一路信號(hào)用于人機(jī)交互模塊(11)的輸入，一路信號(hào)用于圖像處 理與識(shí)別模塊(9)的輸入； 步驟四判斷是否收到電力機(jī)車司機(jī)的控制信號(hào)，是則運(yùn)行步驟五；否則跳轉(zhuǎn)運(yùn) 行步驟六； 步驟五對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行判斷，控制信號(hào)為"禁止雙弓"信號(hào)則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟八，否 則執(zhí)行步驟六； 步驟六控制器(7)讀取幀圖像，并對(duì)幀圖像進(jìn)行處理與識(shí)別；
步驟七判斷圖像是否為"禁止雙弓"路標(biāo)，是則運(yùn)行步驟八，否則返回步驟四；
步驟八檢測(cè)當(dāng)前機(jī)車的狀態(tài)，判斷是否為雙弓，是則進(jìn)行降弓操作使其滿足單弓 運(yùn)行，否則運(yùn)行步驟九； 步驟九判斷是否收到司機(jī)的控制信號(hào)，是則運(yùn)行步驟十；否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步驟 十一； 步驟十對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行判斷，控制信號(hào)為"T斷"信號(hào)或者"斷"信號(hào)則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行 步驟十三，否則執(zhí)行步驟十一 ； 步驟十一 控制器(7)讀取幀圖像，并對(duì)幀圖像進(jìn)行處理與識(shí)別； 步驟十二 圖像是"T斷"路標(biāo)或"斷"路標(biāo)則繼續(xù)執(zhí)行步驟十三，否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步
驟九； 步驟十三控制器(7)中的電源管理模塊(10)控制斷開電力機(jī)車(4)主斷路器， 電力機(jī)車(4)進(jìn)入分相絕緣區(qū)； 步驟十四判斷是否收到司機(jī)的控制信號(hào)，是則運(yùn)行步驟十五；否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步 驟十六； 步驟十五對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行判斷，控制信號(hào)為"T斷"信號(hào)或"斷"信號(hào)則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行 步驟十八，否則執(zhí)行步驟十六； 步驟十六控制器(7)讀取幀圖像，并對(duì)幀圖像進(jìn)行處理與識(shí)別； 步驟十七圖像是"合"路標(biāo)則繼續(xù)執(zhí)行步驟十八，否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步驟十四；
步驟十八控制器(7)中的電源管理模塊(10)控制合上電力機(jī)車(4)主斷路器， 電力機(jī)車(4)離開分相絕緣區(qū)，進(jìn)入常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)；
步驟十九返回運(yùn)行步驟四。
所述的過分相控制器(7)中圖像處理與識(shí)別模塊(9)圖像識(shí)別方法包括圖像預(yù)
處理、目標(biāo)區(qū)域定位、過分相路標(biāo)識(shí)別。 所述的圖像預(yù)處理包括灰度線性變換、二值化。 所述的灰度線性變換是指由于光照等因素，照相機(jī)獲取圖像時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生光照 不足的情況，使得整幅圖像變暗，或者光照太強(qiáng)的情況，使得整幅圖變亮。為了增強(qiáng)路標(biāo)圖 像和背景圖像的對(duì)比度，使其明暗鮮明，有利于路標(biāo)識(shí)別，需要在圖像灰度化后對(duì)圖像進(jìn)行 灰度線性變換，以便突出路標(biāo)圖像。 所述的二值化是對(duì)幀圖像進(jìn)行二值化可以給后續(xù)的分割識(shí)別工作帶來(lái)很大的方
便。本發(fā)明采用了一種迭代求圖像最佳分割閾值的動(dòng)態(tài)閾值法。該算法步驟如下 (1)求出圖像灰度的最小值Z^、次小值Z一、最大值Zmaxl和次大值Zmax2，令閾值初
值為y(o) = (Zmini十Z隨t十Z^2 +2鵬2) (" "—'
(2)根據(jù)閾值T(k)將圖像分割成目標(biāo)和背景2部分，求出2部分的平均灰度值Z。和 Zn =
》(/,力x7V(/,/
z(,v)<r("
(2)
(3)
式中z(i， j)為圖像上(i， j)點(diǎn)的灰度值；N(i， j)為(i， j)點(diǎn)的權(quán)重系數(shù)，一般 N(i， j)為z(i， j)的個(gè)數(shù)；T^為閾值。
(3)求出新的閾值
(4)
(4)如果T(k) = T(k+"，則結(jié)束，否則K —K+l，轉(zhuǎn)(1)
所述的目標(biāo)定位是利用提示牌的形狀特征為矩形這一顯著特征，利用Hough變換 進(jìn)行矩形檢測(cè)，確定矩形區(qū)域，提取目標(biāo)。 所述的Hough變換矩形檢測(cè)，是指利用Hough變換檢測(cè)直線，進(jìn)而達(dá)到檢測(cè)矩形的 目的。Hough變換常用來(lái)檢測(cè)直線，在xy平面下的任何直線都可以用極坐標(biāo)方程描述P
=xcose+y sine，讓e取遍其定義域 內(nèi)的所有值，并根據(jù)上式計(jì)算出p，再根據(jù)e 和p的值對(duì)累加數(shù)組c(Pk， e》累加，由c(Pk， e》的局部最大值可檢測(cè)圖像內(nèi)的直線
7段。然后根據(jù)直線的位置及平行關(guān)系，確定矩形區(qū)域。 所述的路標(biāo)識(shí)別，是利用模板匹配的方法實(shí)現(xiàn)，由于過分相的提示牌只有四個(gè) "合"、"禁止雙弓"、"斷"、"T斷"，預(yù)先存儲(chǔ)這四個(gè)提示牌的模板信息，這主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí) 驗(yàn)測(cè)得。檢測(cè)時(shí)計(jì)算待識(shí)別的圖像與模板圖像間的誤差，把誤差和閾值進(jìn)行比較，達(dá)到識(shí)別 的目地，方法如下
(l)求出匹配誤差<formula>formula see original document page 8</formula> 式中i， j分別為提取出的目標(biāo)圖像區(qū)域上點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)，Z(i， j)為提取出的目 標(biāo)圖像區(qū)域上點(diǎn)(i， j)的灰度值；t(i， j)為模板圖像上點(diǎn)(i， j)灰度值；
(2)比較匹配誤差，輸出匹配結(jié)果 若是E《T'，則滿足匹配原則，認(rèn)為所識(shí)別的圖像就是模板圖像。
若是E > T'，則不滿足匹配原則，認(rèn)為所識(shí)別的圖像非模板圖像。
其中E'為(1)步所計(jì)算出的匹配誤差，T'為匹配閾值


下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述
圖1為本發(fā)明一具體實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2，3，4為本發(fā)明一具體實(shí)施例的整體方法的流程圖；
圖5為本發(fā)明一具體實(shí)施例的圖像識(shí)別的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例 —種基于視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相系統(tǒng)，參見附圖l，主要由電力接觸網(wǎng) (16)和(17)、分相絕緣器(1)和(3)、分相絕緣區(qū)(2)、電力機(jī)車(4)、機(jī)車受電弓(5)、鐵路 軌道(18)、車道旁的路標(biāo)(12) 、 (13) 、 (14)和(15)，其特征還包括機(jī)車上的高速攝像機(jī)(6)， 以及機(jī)車上的控制器(7)，其中控制器(7)安裝在機(jī)車內(nèi)部，高速攝像機(jī)(6)安裝在電力機(jī) 車(4)前方，其中的控制器(7)與高速攝像機(jī)(6)相連。 當(dāng)電力機(jī)車(4)以如圖示的方向行駛時(shí)，剛開始電力機(jī)車(4)的受電弓(5)與電 力接觸網(wǎng)(16)接觸，隨著電力機(jī)車(4)的運(yùn)行，高速攝像機(jī)(6)不斷地采集圖像信號(hào)，機(jī) 車上的控制器(7)不斷識(shí)別采集到的圖像信號(hào)，當(dāng)識(shí)別出"禁止雙弓"路標(biāo)(12)后，控制器 (7)中的電源管理模塊(10)檢測(cè)電源轉(zhuǎn)狀態(tài)，并確保電力機(jī)車(4)在單弓狀態(tài)下運(yùn)行；隨 著電力機(jī)車(4)的繼續(xù)前行，控制器(7)識(shí)別到"T斷"路標(biāo)(13)或"斷"路標(biāo)(14)，控制 器(7)中的電源管理模塊(10)控制斷開主斷路器，電力機(jī)車(4)無(wú)電通過分相絕緣區(qū)(2); 隨著機(jī)車?yán)^續(xù)前行，控制器(7)識(shí)別到"合"路標(biāo)(15)，機(jī)車電源管理器(10)控制合上主斷 路器，電力機(jī)車(4)的受電弓(5)與電力接觸網(wǎng)(17)接觸，恢復(fù)電力機(jī)車(4)供電，電力機(jī) 車(4)順利完成自動(dòng)過分相。 參見附圖2，3，4，一種視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相方法的步驟為
步驟一 系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作；
步驟二 高速攝像機(jī)(6)實(shí)時(shí)采集視頻信號(hào)； 步驟三控制器(7)中的圖像采集模塊(8)把高速攝像機(jī)(6)采集的視頻信號(hào)轉(zhuǎn) 化為幀圖像，并分成兩路，一路幀圖像用于人機(jī)交互模塊(11)的輸入，一路幀圖像用于圖 像處理與識(shí)別模塊(9)的輸入； 步驟四判斷是否收到司機(jī)的控制信號(hào)，是則運(yùn)行步驟五；否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步驟六；
步驟五對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行判斷，控制信號(hào)為"禁止雙弓"信號(hào)則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟八，否 則執(zhí)行步驟六； 步驟六控制器(7)讀取幀圖像，并對(duì)幀圖像進(jìn)行處理與識(shí)別；
步驟七判斷圖像是否為"禁止雙弓"路標(biāo)，是則運(yùn)行步驟八，否則返回步驟四；
步驟八檢測(cè)當(dāng)前電力機(jī)車(4)的狀態(tài)，判斷是否為雙弓，是則進(jìn)行降弓操作使其 滿足單弓運(yùn)行，否則運(yùn)行步驟九； 步驟九判斷是否收到司機(jī)的控制信號(hào)，是則運(yùn)行步驟十；否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步驟 十一； 步驟十對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行判斷，控制信號(hào)為"T斷"信號(hào)或者"斷"信號(hào)則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行 步驟十三，否則執(zhí)行步驟十一 ； 步驟十一 控制器(7)讀取幀圖像，并對(duì)幀圖像進(jìn)行處理與識(shí)別 步驟十二 圖像是"T斷"路標(biāo)或"斷"路標(biāo)則繼續(xù)執(zhí)行步驟十三，否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步 驟九； 步驟十三控制器(7)中的電源管理模塊(10)控制斷開機(jī)車主斷路器，機(jī)車進(jìn)入 分相絕緣區(qū)； 步驟十四判斷是否收到司機(jī)的控制信號(hào)，是則運(yùn)行步驟十五；否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步 驟十六； 步驟十五對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行判斷，控制信號(hào)為"T斷"信號(hào)或"斷"信號(hào)則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行 步驟十八，否則執(zhí)行步驟十六； 步驟十六控制器(7)讀取幀圖像，并對(duì)幀圖像進(jìn)行處理與識(shí)別 步驟十七圖像是"合"路標(biāo)則繼續(xù)執(zhí)行步驟十八，否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步驟十四； 步驟十八控制器(7)中的電源管理模塊(10)控制合上電力機(jī)車(4)主斷路器，
機(jī)車離開分相絕緣區(qū)，進(jìn)入常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)； 步驟十九返回運(yùn)行步驟四。 如圖5所示，所述的控制器(7)中圖像處理與識(shí)別模塊(9)進(jìn)行圖像處理與識(shí)別 的內(nèi)部控制方法包含下列步驟
步驟1 :模塊初始化； 步驟2 :獲得有高速攝像機(jī)的圖像信號(hào)； 步驟3 :對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括灰度線性變換、二值化； 步驟4 :圖像目標(biāo)區(qū)域提??； 步驟5 :圖像模板匹配，判斷標(biāo)志的種類，發(fā)出控制信息。 本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員， 在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以 權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種基于視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相系統(tǒng)，其特征在于包括電力機(jī)車4、機(jī)車受電弓5、高速攝像機(jī)6，控制器7，進(jìn)一步所述控制器7安裝在電力機(jī)車4內(nèi)部，控制器7具體包括圖像采集模塊8、圖像處理與識(shí)別模塊9、電源管理模塊10、人機(jī)交互模塊11；其中所述高速攝像機(jī)6安裝在電力機(jī)車4前方，高速攝像機(jī)6與圖像采集模塊8相連；人機(jī)交互模塊11與圖像采集模塊8相連；人機(jī)交互模塊11與圖像處理與識(shí)別模塊9相連；圖像處理與識(shí)別模塊9與電源管理模塊10相連；電源管理模塊10與機(jī)車受電弓5相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相系統(tǒng)，其特征在于所述的圖像采集模塊8將高速攝像機(jī)6得到的視頻流轉(zhuǎn)化為幀圖像，并將幀圖像分成兩路，一路幀圖像用于人機(jī)交互模塊11的輸入，一路幀圖像用于圖像處理與識(shí)別模塊9的輸入。
3. —種基于視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相方法，其特征在于具體步驟包括步驟一 系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作；步驟二 高速攝像機(jī)6實(shí)時(shí)采集視頻信號(hào)；步驟三控制器7中的圖像采集模塊8把高速攝像機(jī)6采集的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為幀圖像，并分成兩路，一路幀圖像用于人機(jī)交互模塊11的輸入，一路幀圖像用于圖像處理與識(shí)別模塊9的輸入；步驟四判斷是否收到司機(jī)的控制信號(hào)，是則運(yùn)行步驟五；否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步驟六；步驟五對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行判斷，控制信號(hào)為"禁止雙弓"信號(hào)則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟八，否則執(zhí)行步驟六；步驟六控制器7讀取幀圖像，并對(duì)幀圖像進(jìn)行處理與識(shí)別；步驟七判斷圖像是否為"禁止雙弓"路標(biāo)，是則運(yùn)行步驟八，否則返回步驟四；步驟八檢測(cè)當(dāng)前電力機(jī)車4的狀態(tài)，判斷是否為雙弓，是則進(jìn)行降弓操作使其滿足單弓運(yùn)行，否則運(yùn)行步驟九；步驟九判斷是否收到司機(jī)的控制信號(hào)，是則運(yùn)行步驟十；否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步驟十一 ；步驟十對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行判斷，控制信號(hào)為"T斷"信號(hào)或者"斷"信號(hào)則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟十三，否則執(zhí)行步驟十一；步驟十一 控制器7讀取幀圖像，并對(duì)幀圖像進(jìn)行處理與識(shí)別；步驟十二 圖像是"T斷"路標(biāo)或"斷"路標(biāo)則繼續(xù)執(zhí)行步驟十三，否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步驟九；步驟十三控制器7中的電源管理模塊10斷開電力機(jī)車4主斷路器，電力機(jī)車4進(jìn)入分相絕緣區(qū)；步驟十四判斷是否收到司機(jī)的控制信號(hào)，是則運(yùn)行步驟十五；否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步驟十六；步驟十五對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行判斷，控制信號(hào)為"T斷"信號(hào)或"斷"信號(hào)則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟十八，否則執(zhí)行步驟十六；步驟十六控制器7讀取幀圖像，并對(duì)幀圖像進(jìn)行處理與識(shí)別；步驟十七圖像是"合"路標(biāo)則繼續(xù)執(zhí)行步驟十八，否則跳轉(zhuǎn)運(yùn)行步驟十四；步驟十八控制器7中的電源管理模塊10合上電力機(jī)車4主斷路器，電力機(jī)車4離開分相絕緣區(qū)，進(jìn)入常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)；步驟十九返回運(yùn)行步驟四。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相方法，其特征在于所述的控制器7對(duì)幀圖像進(jìn)行處理與識(shí)別的過程具體由圖像處理與識(shí)別模塊9完成，具體包含下列步驟1) 圖像預(yù)處理；2) 圖像目標(biāo)區(qū)域定位；3) 過分相路標(biāo)識(shí)別。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種基于視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相方法，其特征在于所述的圖像預(yù)處理，是指對(duì)幀圖像進(jìn)行的圖像預(yù)處理，包括灰度線性變換、二值化所述的灰度線性變換是指對(duì)幀圖像進(jìn)行灰度線性變換，增強(qiáng)路標(biāo)圖像和背景圖像的對(duì)比度，以突出路標(biāo)圖像；所述的二值化是對(duì)幀圖像進(jìn)行二值化，具體采用一種迭代求幀圖像最佳分割閾值的動(dòng)態(tài)閾值法，其步驟如下(1) 求出幀圖像灰度的最小值Zmin ^次小值Zmin 2、最大值Zmax工和次大值Zmax 2，令閾值初值為(2) 根據(jù)閾值T(K)將幀圖像分割成目標(biāo)和背景兩個(gè)部分，求出兩個(gè)部分的平均灰度值Z。和ZG:<formula>formula see original document page 3</formula>式中i，j分別為幀圖像上點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)，z(i，j)為幀圖像上(i，j)點(diǎn)的灰度值；N(i，j)為(i， j)點(diǎn)的權(quán)重系數(shù)，一般N(i， j)為Z(i， j)的個(gè)數(shù);T汰)為閾值;(3) 求出新的閾值(4) 如果T汰)二T汰+D，則結(jié)束，否則K —K+l，轉(zhuǎn)步驟l。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種基于視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相方法，其特征在于所述的圖像目標(biāo)區(qū)域定位，利用目標(biāo)路標(biāo)的形狀進(jìn)行目標(biāo)提取，由于提示牌的形狀都是矩形，利用Hough變換進(jìn)行矩形檢測(cè)，確定矩形區(qū)域，提取目標(biāo)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種基于視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相方法，其特征在于所述的過分相路標(biāo)識(shí)別，是利用模板匹配的方法實(shí)現(xiàn)，過分相的提示牌分別是"合"、"禁止雙弓"、"斷"、"T斷"，預(yù)先存儲(chǔ)這四個(gè)過分相的提示牌的模板信息作為模板圖像，檢測(cè)時(shí)計(jì)算待識(shí)別的圖像與模板圖像間的誤差，把誤差和閾值進(jìn)行比較，達(dá)到識(shí)別的目地，方法如下1) 求出匹配誤差<formula>formula see original document page 4</formula>式中i， j分別為提取出的目標(biāo)圖像區(qū)域上點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)，Z(i， j)為提取出的目標(biāo)圖像區(qū)域上點(diǎn)(i， j)的灰度值；t(i， j)為模板圖像上點(diǎn)(i， j)灰度值；2) 比較匹配誤差，輸出匹配結(jié)果E《T'則滿足匹配原則，則所識(shí)別的圖像就是模板圖像；E > T'則不滿足匹配原則，則所識(shí)別的圖像非模板圖像；其中E'為步驟l)所計(jì)算出的匹配誤差，T'為匹配閾值。
全文摘要
一種基于視頻識(shí)別的鐵路電力機(jī)車過分相系統(tǒng)及方法。其中系統(tǒng)包括高速攝像機(jī)、控制器、電力機(jī)車、機(jī)車受電弓，系統(tǒng)通過識(shí)別高速攝像機(jī)采集的鐵路標(biāo)進(jìn)行模式匹配，然后根據(jù)識(shí)別結(jié)果執(zhí)行相關(guān)操作。其中方法具體包括以下步驟系統(tǒng)初始化；高速攝像機(jī)采集視頻流；視頻數(shù)據(jù)處理；判斷機(jī)車是否進(jìn)入過分相準(zhǔn)備階段，判斷機(jī)車與過分相點(diǎn)的距離，根據(jù)機(jī)車速度執(zhí)行過分相操作；語(yǔ)音提示并顯示信息。本發(fā)明解決了人工手動(dòng)過分相可能出現(xiàn)的因人工疲勞誤判或者判斷出現(xiàn)偏差等問題，而且安裝維護(hù)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性強(qiáng)。
文檔編號(hào)B60M3/00GK101746284SQ200910214559
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者吳宗澤, 林光華, 謝勝利 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)