專利名稱：通過圖像處理來測(cè)量架空線的磨損的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于通過圖像處理來測(cè)量架空線的磨損的設(shè)備、或通 過圖像處理測(cè)量架空線磨損的裝置。更具體地講，本發(fā)明涉及通過實(shí) 際使用圖像處理測(cè)量架空線的磨損，并具體地涉及用于測(cè)量架空線的 磨損部分的寬度的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
向有軌電車供給電力的架空線在每一次車經(jīng)過時(shí)經(jīng)受著與車的 集電器的滑動(dòng)接觸。因此，隨著有軌電車行駛時(shí)間，架空線逐漸磨損。 因此，如果不適當(dāng)或定期地進(jìn)行更換，則架空線會(huì)最終損壞，并引起 軌道事故。
考慮到上述內(nèi)容，架空線被形成為具有磨損極限標(biāo)記，并為了有 軌電車的安全，通過檢查該磨損極限標(biāo)記來執(zhí)行架空線的更換。
為了測(cè)量架空線的磨損，通常存在兩種方法， 一種是直接測(cè)量架 空線的厚度的方法，另一種是計(jì)算或推導(dǎo)架空線的磨損部分的寬度， 并將計(jì)算的磨損部分的寬度變換為架空線的厚度。
在直接測(cè)量架空線的厚度的方法中，存在使用諸如游標(biāo)卡尺等的 測(cè)量工具的方法。在該方法中，由操作者用這樣的測(cè)量工具手動(dòng)地測(cè) 量架空線的預(yù)定部分的厚度。在該情況下，獲得架空線的精確厚度。 然而，這樣的手動(dòng)測(cè)量需要繁雜的工作并難以自動(dòng)化，因此不可能用 這樣的手動(dòng)測(cè)量來進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)量。
作為直接測(cè)量架空線的厚度的另一種方法，存在使用光傳感器的 方法。在該方法中，使用測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括可旋轉(zhuǎn)地放置 在底座上的輥、安裝在底座的一端上的激光發(fā)射器和安裝在底座的另 一端上的激光接收器。在測(cè)量時(shí)，向具有夾持在激光發(fā)射器和激光接收器之間的一部分架空線的架空線按壓輥，并且檢測(cè)該部分架空線接 收到的激光量，并將檢測(cè)到的激光量變換為架空線的厚度。盡管該方 法使得連續(xù)測(cè)量成為可能，但由于測(cè)量裝置與架空線之間的接觸的性 質(zhì)，高速連續(xù)測(cè)量是不可能的。此外，由于架空線夾在激光發(fā)射器和 激光接收器之間的這樣的構(gòu)造的性質(zhì)，該方法的實(shí)際使用被限制在架
空線上不具有凸起(諸如，點(diǎn)、氣段(air section)、錨鉤等)的區(qū) 域。如果在連續(xù)測(cè)量期間看到這樣的凸起，則必須暫時(shí)地從架空線移 除測(cè)量裝置。
在測(cè)量架空線的磨損部分的寬度的方法中，存在如日本未審專利 申請(qǐng)(Tokkaihei) 10-194015中描述的方法，通過將鈉燈或激光器的 光投影到磨損部分來執(zhí)行架空線的磨損部分的測(cè)量。該方法是通過利 用架空線的葫蘆形狀(gourd-shaped)的下部分的獨(dú)特構(gòu)造特征而想 到的，在所述葫聲形狀中，隨著架空線由于摩擦而變得水平地磨損， 磨損部分的寬度增加。也就是說，通過變換磨損部分的寬度，獲得部 分架空線的厚度。
作為測(cè)量架空線的磨損部分的方法，存在其中激光或來自諸如鈉 燈的光源的光或光被照射到架空線的磨損部分，準(zhǔn)確地調(diào)整磨損部分 和光接收部分的線傳感器之間的位置關(guān)系，以由線傳感器接收在磨損 部分處被規(guī)則反射的光，用該規(guī)則反射的強(qiáng)光對(duì)磨損部分成像來提供 磨損部分的白化圖像(white out image)，并根據(jù)磨損部分的白化圖 像的寬度推導(dǎo)或計(jì)算架空線的磨損部分的寬度。因?yàn)樵摲椒ㄊ欠墙佑| 型的，所以可以進(jìn)4亍高速測(cè)量。
然而，該方法趨向于容易被由諸如夾住架空線的夾子的結(jié)構(gòu)、在 背景中成像的結(jié)構(gòu)等引起的噪聲所影響，并且即使由于這樣的噪聲， 不希望地獲得了錯(cuò)誤的結(jié)果，也沒有檢查錯(cuò)誤結(jié)果的方法。由此，必 須通過使用其中直接測(cè)量架空線的厚度的上述方法來檢查架空線的 磨損部分。此外，在該方法中，為了接收規(guī)則反射的光，必須準(zhǔn)確地 調(diào)整光源的位置和光接收裝置的位置。
與上述技術(shù)相反，已經(jīng)發(fā)展了一種通過向由線傳感器提供的圖像
5應(yīng)用圖像處理，測(cè)量磨損部分的寬度并將測(cè)量的磨損部分寬度變換為
架空線厚度的技術(shù)(日本專利申請(qǐng)2006-273523: TROLLEY WIRE WEAR MEASURING DEVICE BY IMAGING PROCESSING )。在
該現(xiàn)有技術(shù)中，在節(jié)約時(shí)間的同時(shí)可以進(jìn)行長(zhǎng)距離和連續(xù)測(cè)量而無需 接觸。
如圖13所示，現(xiàn)有技術(shù)中使用的圖像處理的基本想法是使用線 傳感器IO作為圖像的輸入裝置并使用普通照明器而非鈉燈或激光器。
也就是說，在現(xiàn)有技術(shù)中，將線傳感器IO安裝在檢查車3的車 頂上，使其恰好面向上，從而線傳感器10的掃描線與檢查車3行駛 的行進(jìn)方向成直角，并且掃描線與架空線4交叉。在檢查車3的車頂 上，安裝了與架空線4相接觸的伸縮繪圖器(pantograph) 5。其中 架空線4通過與伸縮繪圖器5接觸而被磨損的區(qū)域被照明裝置2照射， 同時(shí)由線傳感器10拍攝架空線4的圖像。
由線傳感器IO成像的架空線4的圖片信號(hào)(或圖像信號(hào))被輸 入至安裝在檢查車3中的測(cè)量個(gè)人計(jì)算機(jī)6中。在個(gè)人計(jì)算機(jī)6中， 以時(shí)間順序排列線傳感器10準(zhǔn)備的掃描線的亮度信號(hào)，以產(chǎn)生線傳 感器圖像(或平面圖像)，并且將圖像作為輸入圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝 置7中。
例如，如圖17所示，測(cè)量個(gè)人計(jì)算機(jī)6是包括線傳感器圖像產(chǎn) 生部20、存儲(chǔ)器30和40、區(qū)別分析二進(jìn)制編碼處理部50，噪聲消除 部60、架空線磨損部分邊緣檢測(cè)部70和架空線磨損部分寬度計(jì)算部 80的計(jì)算機(jī)。
根據(jù)圖16所示的流程圖的編程步驟，個(gè)人計(jì)算機(jī)6對(duì)輸入的線 傳感器圖像執(zhí)行圖像處理，并通過采取下述步驟來推導(dǎo)架空線的磨損 部分的寬度。
當(dāng)噪聲被去除的二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像通過存儲(chǔ)器40與參 數(shù)一起被引導(dǎo)至架空線磨損部分邊緣檢測(cè)部70時(shí)，架空線磨損部分 邊緣檢測(cè)部70檢測(cè)在二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像上的白色區(qū)域中示 出的架空線磨損部分的相對(duì)的邊緣(步驟S5)。
為了檢測(cè)相對(duì)的邊緣，可使用下述方法。也就是說，如果從左側(cè) 對(duì)某行執(zhí)行搜索，則其中背景的黑色區(qū)域變?yōu)槟p部分的白色區(qū)域的 點(diǎn)可被檢測(cè)為磨損部分的左側(cè)邊緣，而其中磨損部分的白色區(qū)域變?yōu)?背景的黑色區(qū)域的另 一 個(gè)點(diǎn)可被檢測(cè)為磨損部分的右側(cè)。
通過從上到下為圖像上的每一行執(zhí)行上述搜索，在 一 個(gè)二進(jìn)制編 碼的線傳感器圖像上示出的架空線的磨損部分的邊緣可被檢測(cè)為如 圖15所示。
[架空線的磨損部分的寬度的計(jì)算
根據(jù)二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像檢測(cè)的架空線磨損部分的相對(duì) 邊緣的數(shù)據(jù)通過存儲(chǔ)器40與參數(shù)和架空線的高度數(shù)據(jù)一起被引導(dǎo)至 架空線磨損部分寬度計(jì)算部80,并且架空線磨損部分寬度計(jì)算部80 計(jì)算線傳感器10的一條掃描線上的相對(duì)邊緣之間的距離作為架空線 的磨損部分的成像寬度(步驟S6)。
也就是說，根據(jù)從線傳感器10到架空線4的距離(或高度)、 透鏡的焦距、傳感器的寬度和傳感器的像素?cái)?shù)量，計(jì)算圖像分辨率 (mm/pix )，所述圖像分辨率是實(shí)際尺寸(mm )相對(duì)于一個(gè)像素(pix ) 的比率，并且通過將架空線磨損部分的成像寬度與圖像分辨率相乘， 獲得架空線的磨損部分的實(shí)際寬度。
用于計(jì)算的從線傳感器10到架空線4的距離(或高度)是從本 申請(qǐng)人:以前提出的合適的裝置獲得的數(shù)據(jù)獲得的。
存儲(chǔ)邊緣的數(shù)據(jù)、架空線的磨損部分、用于計(jì)算的線傳感器圖像 和相應(yīng)的行數(shù)。
如上所述，因?yàn)橹疤岢龅睦脠D像處理的架空線磨損測(cè)量裝置是非接觸型的，所以可以進(jìn)行高速測(cè)量并因此可在短時(shí)間內(nèi)測(cè)量長(zhǎng)距 離。
此外，由于裝置的構(gòu)造的性質(zhì)，與其中通過使用輥和光學(xué)傳感器 直接測(cè)量架空線的厚度的測(cè)量方法相比，傳感器被安裝在遠(yuǎn)離諸如 點(diǎn)、氣段和錨鉤的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的位置，所以不必?fù)?dān)心可能與現(xiàn)有結(jié)枸相 沖突，因此可以在架空線的基本上所有的區(qū)域中產(chǎn)生線傳感器圖像， 因此可獲得位于測(cè)量區(qū)域中的架空線附近的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和架空線的圖 像數(shù)據(jù)。
此外，與使用可能影響人體的激光器的測(cè)量裝置的情況不同，無 需使用特別的照明，并且操作本發(fā)明的裝置也沒有難度。此外，無需 進(jìn)行光源和光接收裝置之間的精確定位。
此外，在每個(gè)成像環(huán)境中，自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)合適的閾值的計(jì)算，并且 抑制了當(dāng)閾值固定時(shí)出現(xiàn)的不希望的問題，即其中由于低亮度而不能 實(shí)現(xiàn)架空線的采樣。此外，因?yàn)榫€傳感器圖像被存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)，所以如 果在架空線的磨損部分的測(cè)量中發(fā)生問題，則可以通過觀看磨損部分 的圖像來檢查原因。

發(fā)明內(nèi)容
為了測(cè)量架空線的磨損部分，存在各種方法，例如，其中利用游
標(biāo)卡尺直接測(cè)量架空線的厚度的方法；其中利用光傳感器直接測(cè)量架 空線的厚度的方法；其中利用光學(xué)傳感器直接測(cè)量架空線的厚度的方 法；其中通過投影鈉燈或激光器的光來測(cè)量架空線的磨損部分的寬 度，并通過使用轉(zhuǎn)換技術(shù)從測(cè)量的寬度推導(dǎo)架空線的厚度的方法；以 及其中通過由相同的申請(qǐng)人已經(jīng)在之前提出的圖像處理技術(shù)來測(cè)量 架空線的磨損部分的方法。下面將描述其中通過圖像處理技術(shù)來測(cè)量 磨損部分的方法中存在的缺點(diǎn)。
(1)使用圖像處理技術(shù)的方法具有這樣的弱點(diǎn)錯(cuò)誤地將噪聲 (成像的結(jié)構(gòu))識(shí)別為架空線。也就是說，存在幾種用于從架空線柱 懸掛架空線的方法。最常見的是其中與伸縮繪圖器相接觸的架空線通過被稱為掛鉤的金屬桿從懸掛線懸桂的懸鏈線(catenary)系統(tǒng)。另 一個(gè)是主要在地鐵中使用的剛性體架線系統(tǒng)，其中如圖18所示，架 空線4直接固定在剛性體(或剛性體懸桂線)9上，所述剛性體9被 連接至隧道的壁表面8。通過將固定在隧道壁表面8的剛性體底座框 架9a與支撐架空線4的剛性體支持部分(在下面將被稱為架空線保 持部分)9b相耦合來產(chǎn)生剛性體懸掛線9。
當(dāng)懸鏈線系統(tǒng)中的架空線的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)受架空線磨損測(cè)量方法 (基于由相同申請(qǐng)人提出的圖像處理技術(shù))中的二進(jìn)制編碼處理時(shí)， 如圖14所示，架空線的磨損部分由白色區(qū)域表示，并且背景(即， 沒有磨損的架空線的部分)由黑色區(qū)域表示。
然而，在剛性體架線系統(tǒng)的情況下，剛性體底座框架9a和架空 線保持部分9b與架空線4平行地延伸，并且當(dāng)這些結(jié)構(gòu)由反射光的 金屬制成時(shí)，如圖19所示，架空線的磨損部分由白色區(qū)域"A"表示， 并且剛性體底座框架9a的光反射部分和架空線保持部分9b也由白色 區(qū)域"B，，和"C，，表示，而背景區(qū)域(包括沒有磨損的架空線的部分)由 黑色區(qū)域表示。因此，在對(duì)架空線的磨損部分采樣時(shí)，不能區(qū)分架空 線4的磨損部分和光反射部分。
(2)在由相同申請(qǐng)人在之前提出的架空線磨損測(cè)量中使用的圖 像處理中，當(dāng)在夜間時(shí)間拍攝圖像時(shí)，對(duì)圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用二進(jìn)制編碼處 理導(dǎo)致背景被示出為黑色區(qū)域。然而，當(dāng)在白天時(shí)間拍攝圖像時(shí)，如 圖20所示，僅架空線4沒有磨損的部分被示出為黑色區(qū)域，并且背 景和磨損部分被示出為白色區(qū)域。為了對(duì)架空線4的磨損部分采樣， 必須僅使架空線4的磨損部分被示出為白色區(qū)域，并使背景被示出為 黑色區(qū)域。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，如本發(fā)明的權(quán)利要求1限定的架空線磨損測(cè) 量裝置包括通過使用線傳感器來產(chǎn)生線傳感器圖像并將產(chǎn)生的線傳 感器圖像作為輸入圖像存儲(chǔ)的裝置；向線傳感器圖像應(yīng)用區(qū)別分析二 進(jìn)制編碼處理，以產(chǎn)生強(qiáng)化架空線的磨損部分的二進(jìn)制編碼的線傳感 器圖像的裝置；從二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像消除噪聲的裝置；從經(jīng)
10過噪聲消除的二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像檢測(cè)架空線的磨損部分的
邊緣的裝置；以及計(jì)算架空線的磨損部分的邊緣之間的距離并將計(jì)算 的距離確定為架空線的磨損部分的寬度的裝置，其特征在于還添加如 下裝置，通過所述裝置，通過預(yù)先設(shè)定架空線的類型，根據(jù)架空線的 最大寬度、從線傳感器到架空線的高度、透鏡的焦距、傳感器的寬度 和傳感器的像素?cái)?shù)，為其圖像將要被分析的每個(gè)行單元計(jì)算圖像分辨 率[mm/pix，其是實(shí)際尺寸[mm與像素[pix的比率，并且線傳感器圖 像中其像素多于對(duì)應(yīng)于架空線的最大寬度的像素的白色區(qū)域被變換
為黑色區(qū)域。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，如本發(fā)明的權(quán)利要求2限定的架空線磨損測(cè) 量裝置是權(quán)利要求1中限定的裝置，其特征在于還添加如下裝置，通 過所述裝置，將由被采樣為二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像上的白色區(qū)域 的架空線的磨損部分和剛性體部分構(gòu)成的圖案預(yù)先登記為一個(gè)單元， 并且根據(jù)為每個(gè)單元登記的架空線的磨損部分的位置識(shí)別架空線的 磨損部分。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，如本發(fā)明的權(quán)利要求3限定的架空線磨損測(cè) 量裝置是權(quán)利要求2限定的裝置，其特征在于還添加如下裝置，通過 該裝置，當(dāng)從二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像采樣的白色區(qū)域的數(shù)量與之 前已經(jīng)登記的單元的數(shù)量的倍數(shù)不同時(shí)，逐步地重新調(diào)整區(qū)別分析二 進(jìn)制編碼處理中所使用的閾值。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，如本發(fā)明的權(quán)利要求4限定的架空線磨損測(cè) 量裝置是如權(quán)利要求l、 2或3限定的裝置，如權(quán)利要求l、 2或3所 述的處理一樣，其特征在于還添加如下裝置，通過該裝置，從二進(jìn)制 編碼的線傳感器圖像采樣的白色區(qū)域被全部變換為磨損部分的寬度， 將變換的磨損部分的寬度與之前登記的剛性體部分的檢測(cè)寬度相比 較，并基于比較結(jié)果，具有緊密對(duì)應(yīng)于剛性體檢測(cè)寬度的磨損部分的 白色區(qū)域被識(shí)別為剛性體部分，并且在除了被識(shí)別為剛性體部分的白 色區(qū)域以外的白色區(qū)域上的磨損部分的寬度被識(shí)別為架空線的磨損 部分的寬度。
ii下面將描述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。 (1)根據(jù)由本發(fā)明的權(quán)利要求1限定的利用圖像處理的架空線 磨損測(cè)量裝置，期望下述優(yōu)點(diǎn)。
u)在利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量裝置中，在通過使白天
時(shí)間拍攝的圖像經(jīng)過二進(jìn)制編碼處理而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中，可將示出背景 的區(qū)域從白色區(qū)域變換為黑色區(qū)域，從而產(chǎn)生了與根據(jù)如下數(shù)據(jù)而產(chǎn) 生的圖像構(gòu)造相同的圖像構(gòu)造(背景-黑色區(qū)域，磨損部分-白色區(qū) 域)，所述數(shù)據(jù)是通過使夜間時(shí)間拍攝的圖像經(jīng)過二進(jìn)制編碼處理產(chǎn) 生的數(shù)據(jù)。因此，即使在白天拍攝圖像，也可使用利用圖像處理的架 空線磨損測(cè)量裝置來測(cè)量架空線的磨損部分的寬度。
(b)在利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量裝置中，在通過使剛性 體架線系統(tǒng)的架空線的圖像進(jìn)行二進(jìn)制編碼處理而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中，示 出了剛性體部分的區(qū)域從白色區(qū)域被變換為黑色區(qū)域，從而產(chǎn)生了與 根據(jù)如下數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的圖像構(gòu)造相同的圖像構(gòu)造(背景=黑色區(qū)域， 磨損部分-白色區(qū)域)，所述數(shù)據(jù)是通過使懸鏈線系統(tǒng)的架空線的圖 像進(jìn)行二進(jìn)制編碼處理而產(chǎn)生的。因此，即使在剛性體架線系統(tǒng)的架 空線的圖像數(shù)據(jù)中，也可通過使用利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量裝 置來測(cè)量架空線的磨損部分的寬度。
(2 )根據(jù)如權(quán)利要求2所述的利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量 裝置，假如其中在權(quán)利要求1中提及的處理之后設(shè)置架空線的磨損部 分和剛性體部分，則剛性體部分和架空線的單元構(gòu)造、和架空線的磨 損部分的位置被登記在裝置中，并且根據(jù)從經(jīng)過了二進(jìn)制編碼處理的 圖像數(shù)據(jù)采樣的架空線磨損部分和剛性體部分，僅提取架空線磨損部 分，從而無需進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)，就可由利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量 裝置測(cè)量架空線的磨損部分的寬度。
(3)根據(jù)如權(quán)利要求3限定的利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量 裝置，除了從權(quán)利要求2的發(fā)明期望的優(yōu)點(diǎn)以外，還獲得下述優(yōu)點(diǎn)。 也就是說，即使在其中由于在剛性體部分上聚集的塵土或灰塵，不能 檢測(cè)剛性體部分，從而剛性體部分和架空線部分不能構(gòu)成登記單元時(shí)，以這樣的方式逐步調(diào)整閾值在已進(jìn)行了二進(jìn)制編碼處理的圖像 數(shù)據(jù)上應(yīng)由黑色區(qū)域示出的剛性體部分被示出為白色區(qū)域，從而預(yù)先 登記的構(gòu)造被設(shè)置為剛性體部分和架空線的單元。利用上述方法，僅 提取架空線的磨損部分，或由于閾值的調(diào)整，校正了變得比原始寬度 更大的架空線的磨損部分的白色區(qū)域的寬度，使得磨損部分的寬度成 為磨損部分的原始寬度。利用上述方法，可由利用圖像處理的架空線 磨損測(cè)量裝置測(cè)量架空線的磨損部分的寬度。
(4 )根據(jù)如權(quán)利要求4限定的利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量 裝置，在其中由于在剛性體部分上聚集的塵土或灰塵，不能檢測(cè)剛性 體部分，并且即使當(dāng)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求3時(shí)，剛性體部分和架空線也不能 構(gòu)成預(yù)先登記的構(gòu)造，通過在實(shí)際中使用剛性體部分不是可被磨損的 部件從而寬度保持不變的事實(shí)，采樣的規(guī)定的磨損部分的連續(xù)白色區(qū) 域(包括剛性體部分的連續(xù)白色區(qū)域)被全部變換為磨損部分的寬度， 并且對(duì)于連續(xù)白色區(qū)域的每個(gè)相同行比較變換的磨損部分的寬度和 之前登記的剛性體部分檢測(cè)寬度。基于比較結(jié)果，具有緊密對(duì)應(yīng)于剛 性體部分檢測(cè)寬度的磨損部分寬度的連續(xù)白色區(qū)域被識(shí)別為剛性體
部分，并且沒有被識(shí)別為剛性體部分的另一個(gè)連續(xù)白色區(qū)域的磨損部 分的寬度被確定為架空線的磨損部分的寬度。由此，可通過使用利用 圖像處理的架空線磨損測(cè)量裝置來測(cè)量架空線的磨損部分的寬度。


圖1是示出了由本發(fā)明的第一實(shí)施例的架空線磨損測(cè)量裝置采
取的操作步驟的流程圖。
圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例的架空線磨損測(cè)量裝置的框圖。
圖3是示出了其中向沒有磨損的部分應(yīng)用噪聲消除處理的例子
的結(jié)果的示例。
圖4是示出了由本發(fā)明的第二實(shí)施例的架空線磨損測(cè)量裝置采 取的操作步驟的流程圖。
圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施例的架空線磨損測(cè)量裝置的框圖。圖6是示出了其中留下比架空線的最大寬度窄的架空線保持部
分，其由白色區(qū)域示出，而不被變換為黑色區(qū)域的示例。 圖7是示出了架空線的開關(guān)部分的圖像數(shù)據(jù)的示例。 圖8是示出了由本發(fā)明的第三實(shí)施例的架空線磨損測(cè)量裝置采
取的操作步驟的流程圖。
圖9是本發(fā)明的第三實(shí)施例的架空線磨損測(cè)量裝置的框圖。
圖IO是示出了其中由于聚集在剛性體上的塵土， 一部分剛性體
沒有被示出為白色區(qū)域的例子的圖示。
圖11是示出了由本發(fā)明的第四實(shí)施例的架空線磨損測(cè)量裝置采
取的操作步驟的流程圖。
圖12是本發(fā)明的第四實(shí)施例的架空線磨損測(cè)量裝置的框圖。 圖13是示出了架空線磨損測(cè)量裝置的線傳感器的示例性布置的
示意圖。
圖14是示出了架空線的磨損部分的二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像 的例子的圖示。
圖15是示出了其中檢測(cè)架空線的磨損部分的邊緣的例子的圖示。
圖16是示出了由現(xiàn)有技術(shù)的架空線磨損測(cè)量裝置采取的操作步 驟的流程圖。
圖17是現(xiàn)有技術(shù)的架空線磨損測(cè)量裝置的框圖。 圖18是剛性體架線系統(tǒng)的示意圖。
圖19是示出了其中檢測(cè)在剛性體架線系統(tǒng)中使用的架空線的磨 損部分的例子的圖示。
圖20是示出了其中檢測(cè)被拍攝為在白天時(shí)間拍攝的圖像數(shù)據(jù)的 架空線的磨損部分的例子的圖示。
具體實(shí)施例方式
在下述內(nèi)容中，將描述本發(fā)明的實(shí)施例。在每個(gè)實(shí)施例中，在利 用圖像處理的架空線磨損測(cè)量裝置中使用改進(jìn)的噪聲消除裝置，從而
14增加了對(duì)架空線的磨損部分的檢測(cè)準(zhǔn)確度。 第一實(shí)施例 (1)第一實(shí)施例
圖l和圖2示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例的利用圖像處理的架空線 磨損測(cè)量裝置。圖l示出了流程圖，而圖2示出了裝置的框圖。
在該實(shí)施例中，如圖2所示，代替上述現(xiàn)有技術(shù)中的架空線磨損 測(cè)量裝置中使用的噪聲消除部60，使用噪聲消除處理部61，除了磨 損部分的噪聲消除以外，所述噪聲消除處理部61還實(shí)現(xiàn)了對(duì)除了磨 損部分以外的部分的噪聲消除。
也就是說，如圖2所示，當(dāng)二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像通過存儲(chǔ) 器40被引導(dǎo)至噪聲消除處理部61時(shí)，如圖1所示，在步驟S4的噪 聲消除步驟之前，噪聲消除處理部61對(duì)除了磨損部分以外的部分執(zhí) 行噪聲消除處理(步驟S3)。
現(xiàn)在，應(yīng)注意"對(duì)除了磨損部分以外的部分進(jìn)行噪聲消除處理" 是這樣的處理，其中像素多于與行中的架空線的最大寬度相對(duì)應(yīng)的像 素的白色區(qū)域被變換為黑色區(qū)域。
例如，在分析圖像的處理之前，進(jìn)行設(shè)定以獲得架空線的類型， 然后，對(duì)于對(duì)其應(yīng)用了圖像分析的每一行，根據(jù)架空線的最大寬度、 從線傳感器到架空線的高度(或距離)、透鏡的焦距、傳感器的寬度 和傳感器的像素?cái)?shù)量，計(jì)算圖像分辨率(mm/pk )，其為實(shí)際尺寸(mm ) 相對(duì)于一個(gè)像素(pix)的比率，并且像素多于與行中的架空線的最大 寬度相對(duì)應(yīng)的像素的白色區(qū)域變換為黑色區(qū)域。
因此，同樣，假如其中對(duì)剛性體架線系統(tǒng)的架空線成像，則如圖 3所示，二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像的剛性體部分從白色區(qū)域被變換 為黑色區(qū)域，所述圖像具有與懸鏈線系統(tǒng)的情況相同的圖像構(gòu)造(即， 背景-黑色區(qū)域，磨損部分-白色區(qū)域)。
因此，通過向當(dāng)剛性體架線系統(tǒng)的架空線被成像時(shí)提供的圖像數(shù) 據(jù)應(yīng)用圖像處理，可測(cè)量架空線的磨損部分。
此外，即使當(dāng)在白天時(shí)間拍攝架空線的圖像時(shí)，如圖3所示，二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像中的背景從白色區(qū)域被變換為黑色區(qū)域，所 述圖像具有與在夜間時(shí)間拍攝的圖像相同的圖像構(gòu)造(即，背景-黑 色區(qū)域，磨損部分-白色區(qū)域)。
因此，即使當(dāng)數(shù)據(jù)基于在白天時(shí)間拍攝的圖像時(shí)，也可通過本發(fā) 明的利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量裝置來測(cè)量架空線的磨損部分 的寬度。
如上文中描述的，在該實(shí)施例中，在噪聲消除處理部60中，執(zhí) 行這樣的噪聲處理，其包括對(duì)除磨損部分以外的部分應(yīng)用的噪聲消除 處理。因此，可去除在白天時(shí)間拍攝的圖像的背景中的噪聲和剛性體 部分中的噪聲。
應(yīng)注意，除了上述構(gòu)造和處理以外的構(gòu)造和處理與圖16和17 中示出的相同，并執(zhí)行相似的操作。架空線的最大寬度由JIS(即， 日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定的架空線的類型來限定。
第二實(shí)施例 (2) 第二實(shí)施例
圖4和5示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例的利用圖像處理的架空線磨 損測(cè)量裝置。圖4示出了流程圖而圖5示出了裝置的框圖。
在該第二實(shí)施例中，如圖5所示，代替第一實(shí)施例中所使用的上 述架空線磨損部分寬度計(jì)算部80,使用除了部分80的功能以外還實(shí) 現(xiàn)了剛性體圖案識(shí)別處理的架空線磨損部分寬度計(jì)算部81。
也就是說，如圖5所示，當(dāng)從二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像獲得的 架空線的磨損部分的兩個(gè)邊緣上的數(shù)據(jù)通過存儲(chǔ)器40與參數(shù)和架空 線的高度數(shù)據(jù)一起被引導(dǎo)至架空線磨損部分寬度計(jì)算部分80時(shí)，架 空線磨損部分寬度計(jì)算部80如圖7所示在步驟S6實(shí)現(xiàn)架空線的磨損 部分寬度計(jì)算之前執(zhí)行剛性體部分圖案識(shí)別處理(步驟7)。
應(yīng)注意，剛性體部分圖案識(shí)別處理是這樣的處理，其中由架空線 的磨損部分和剛性體部分構(gòu)成的二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像上的圖 案被預(yù)先登記為一個(gè)單元，根據(jù)為每個(gè)單元登記的架空線磨損部分的 位置來識(shí)別架空線的磨損部分。
16也就是說，在剛性體部分圖案識(shí)別處理中，通過使用這樣的事實(shí) 首先登記由架空線的磨損部分和剛性體部分構(gòu)成的圖案，所述事實(shí)
為在剛性體架線系統(tǒng)的架空線的情況下，架空線的磨損部分和剛性 體部分被檢測(cè)為在整個(gè)二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像上的白色區(qū)域。
例如，如果在二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像上這樣進(jìn)行成像，則從 左側(cè)示出剛性體部分、架空線的磨損部分和剛性體部分，這些部分被 登記為每個(gè)單元具有三個(gè)連續(xù)的白色區(qū)域的圖案。在該情況下，左起 的第二個(gè)連續(xù)白色區(qū)域被登記為磨損部分。
為了輔助解釋，利用應(yīng)用于剛性體架線系統(tǒng)的圖像處理識(shí)別的連 續(xù)區(qū)域被解釋為具有從左側(cè)起布置的剛性體部分、架空線的磨損部分 和剛性體部分。然而，基于剛性體架線系統(tǒng)中使用的剛性底座的構(gòu)造， 架空線的磨損部分的位置和剛性體部分的數(shù)量會(huì)改變。
然后，在剛性體圖案識(shí)別處理之后，在架空線磨損部分寬度計(jì)算 部81中，根據(jù)圖案登記來執(zhí)行磨損部分的寬度計(jì)算，在上述例子中， 該圖案登記識(shí)別出僅第二連續(xù)白色區(qū)域是磨損部分(步驟S6)。
關(guān)于上述處理，通過僅從二進(jìn)制編碼的圖像對(duì)架空線的磨損部分
采樣，可計(jì)算磨損部分的寬度。
假如與其中剛性體部分的全部范圍沒有被去除的架空線的最大
寬度相比，其中諸如架空線保持部分等的部分較小，則本實(shí)施例是有 效的。
例如，當(dāng)平行于架空線延伸的剛性體底座框架的寬度大于架空線 的最大寬度時(shí)，如圖6所示，在剛性體底座框架中實(shí)現(xiàn)從白色區(qū)域到 黑色區(qū)域的改變或轉(zhuǎn)換。然而，當(dāng)架空線保持部分的寬度小于架空線 的最大寬度時(shí)，不實(shí)現(xiàn)這樣的改變或轉(zhuǎn)換。也就是說，架空線保持部 分保持由白色區(qū)域"B"表示。
在實(shí)施例中，預(yù)先地，將磨損部分登記為左側(cè)的第二個(gè)連續(xù)白色 區(qū)域"A"，從而可對(duì)磨損部分的寬度執(zhí)行處理，使得僅第二連續(xù)白色 區(qū)域"A"為磨損部分。
此外，在實(shí)施例中，如從圖7理解的，并且在架空線的開關(guān)部分的成像數(shù)據(jù)的情況下，可以對(duì)多條架空線的每個(gè)單元的磨損部分的連續(xù)白色區(qū)域進(jìn)行采樣。
在上述例子中，三個(gè)連續(xù)白色區(qū)域被登記為一個(gè)單元，從而從左起的第二個(gè)白色區(qū)域(即包括第一、第二和第三連續(xù)白色區(qū)域的第一單元的第二個(gè)白色區(qū)域)和從左起的第五白色區(qū)域(即包括第四、第五和第六連續(xù)白色區(qū)域的第二單元的第二個(gè)白色區(qū)域)被采樣為磨損部分。其中對(duì)連續(xù)白色區(qū)域進(jìn)行計(jì)數(shù)的方向取決于其中在圖像處理的時(shí)間期間對(duì)行進(jìn)行搜索的方向。
除了上述的構(gòu)造和處理之外的構(gòu)造和處理基本上與上述第一實(shí)施例相同，因此執(zhí)行相似的操作。
第三實(shí)施例
(3)第三實(shí)施例
圖8和9示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例的利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量裝置。圖8示出了流程圖，而圖9示出了裝置的框圖。
在該第三實(shí)施例中，如圖9所示，代替第一實(shí)施例中所使用的上述架空線磨損部分寬度計(jì)算部80，使用架空線磨損部分寬度計(jì)算部82，除了部分80的功能以外，所述部分82還實(shí)現(xiàn)剛性體圖案識(shí)別處理和單元類型判斷處理。
也就是說，如圖9所示，當(dāng)從二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像獲得的架空線的磨損部分的兩個(gè)邊緣通過存儲(chǔ)器40與架空線的高度數(shù)據(jù)和參數(shù)一起被引導(dǎo)至架空線磨損部分寬度計(jì)算部82時(shí)，如圖8所示，架空線磨損部分寬度計(jì)算部82在實(shí)現(xiàn)了剛性體部分圖案識(shí)別處理(步驟S7)之后，在步驟S6實(shí)現(xiàn)架空線的磨損部分的寬度計(jì)算之前，執(zhí)行單元結(jié)構(gòu)判斷處理(步驟S8)。
請(qǐng)注意，單元結(jié)構(gòu)判斷處理是這樣的處理，其中當(dāng)二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像上的連續(xù)白色區(qū)域的數(shù)量不是由剛性體部分圖案識(shí)別處理提供的單元結(jié)構(gòu)的數(shù)量的倍數(shù)時(shí)，將區(qū)別分析二進(jìn)制編碼處理的閾值逐步地重新調(diào)整為強(qiáng)制性地引入剛性體部分的識(shí)別。
在稍后建立的剛性體架線系統(tǒng)的剛性體部分和幾年前建立的剛性體架線式部分的剛性體部分之間，在金屬表面處存在反射率的差異。此外，因?yàn)閯傂泽w部分不是如架空線一樣會(huì)被伸縮繪圖器磨損的部件，所以剛性體部分逐漸地覆蓋了塵土，并且最終剛性體部分變得不能具有令人滿意的反射行為。
因此，在實(shí)施例中，當(dāng)在剛性體圖案識(shí)別處理中，二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像上的連續(xù)白色區(qū)域的數(shù)量不能表現(xiàn)出之前登記的單元
結(jié)構(gòu)的數(shù)量的倍數(shù)時(shí)，單元結(jié)構(gòu)判斷為NG (不好)并且調(diào)整區(qū)別分析二進(jìn)制編碼處理的閾值(步驟S9)。
在步驟S9調(diào)整閾值之后，重復(fù)從區(qū)別分析二進(jìn)制編碼處理的步驟(步驟S2)，直到當(dāng)二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像上的連續(xù)白色區(qū)域的數(shù)量變得與之前登記的單元結(jié)構(gòu)數(shù)量的倍數(shù)相匹配時(shí)，也就是說，直到當(dāng)單元結(jié)構(gòu)判斷發(fā)出OK時(shí)。
應(yīng)注意，步驟S9處的閾值調(diào)整為這樣的處理，其中強(qiáng)制性地改變或校正在區(qū)別分析二進(jìn)制編碼處理時(shí)獲得的合適的閾值，并且基于重試的次數(shù)逐步地增加校正級(jí)別。
在這樣的情況下，容易出現(xiàn)這樣的情況，即，由于對(duì)剛性體部分應(yīng)用強(qiáng)制性處理，磨損部分的連續(xù)白色區(qū)域的寬度(即，磨損部分的寬度)變得大于合適的值。因此，如果需要的話，可基于閾值的逐步調(diào)整，校正通過調(diào)整閾值而增加的架空線的磨損部分的白色區(qū)域的寬度，使得所述寬度返回到磨損部分的原始寬度。
除了上述構(gòu)造和處理以外的構(gòu)造和處理與上述第二實(shí)施例基本上相同，且因此執(zhí)行相似操作。
第四實(shí)施例(4) 第四實(shí)施例
圖ll和圖12示出了本發(fā)明的第四實(shí)施例的利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量裝置。圖ll示出了流程圖而圖12示出了所述裝置的框圖。
在該實(shí)施例中，如圖12所示，代替第一實(shí)施例中使用的上述架空線磨損部分寬度計(jì)算部80，使用了除了部分80的功能以外還實(shí)現(xiàn)架空線選擇處理的架空線磨損部分寬度計(jì)算部82。
19也就是說，如圖12所示，當(dāng)從二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像獲得的架空線的磨損部分的兩個(gè)邊緣的數(shù)據(jù)通過存儲(chǔ)器40與架空線的高度數(shù)據(jù)和參數(shù)一起被引導(dǎo)至架空線磨損部分寬度計(jì)算部83時(shí)，如圖11所示，架空線磨損部分寬度計(jì)算部83在實(shí)現(xiàn)了步驟S6處的架空線的磨損部分的寬度計(jì)算之后，執(zhí)行架空線選擇處理(步驟SIO)。
應(yīng)注意，架空線選擇處理是其中規(guī)定的采樣磨損部分的連續(xù)白色區(qū)域(包括剛性體部分的連續(xù)白色區(qū)域)被全部變換為磨損部分的寬度，并且對(duì)于連續(xù)白色區(qū)域的每一相同行比較磨損部分的變換寬度與之前登記的剛性體部分檢測(cè)寬度，并基于比較的結(jié)果，將具有緊密地對(duì)應(yīng)于剛性體檢測(cè)寬度的磨損部分寬度的連續(xù)白色區(qū)域識(shí)別為剛性體部分，并且將沒有被識(shí)別為剛性體部分的另一個(gè)連續(xù)白色區(qū)域的磨損部分的寬度確定為架空線的磨損部分的寬度。
在從其建立起已有幾年的剛性體架線系統(tǒng)的剛性體部分的情況下，與其中對(duì)兩個(gè)支持部分采樣的圖6中的情況不同，其趨向于如圖IO所示發(fā)生右和左架空線保持部分中的一個(gè)不被采樣的情況。
在這樣的情況下，架空線的規(guī)定的磨損部分與單元結(jié)構(gòu)的數(shù)量不匹配，從而計(jì)算所有采樣的連續(xù)白色區(qū)域的磨損部分(即磨損部分和剛性體部分)的寬度，并基于計(jì)算的結(jié)構(gòu)，釆用或選擇被視為合理值的連續(xù)白色區(qū)域的值。
如圖7所示，考慮架空線的開關(guān)部分的成像數(shù)據(jù)，如果在公共行上，白色區(qū)域彼此相隔的距離大于架空線的最大寬度的距離(實(shí)際上，像素的數(shù)量對(duì)應(yīng)于寬度)，則判斷白色區(qū)域構(gòu)成了不同的單元。
在下述內(nèi)容中，將描述從包括架空線的磨損部分和剛性體部分的檢測(cè)的連續(xù)白色區(qū)域識(shí)別架空線的磨損部分和剛性體部分的方法。為每個(gè)單元執(zhí)行識(shí)別的操作。
(a) 預(yù)先登記剛性體部分的檢測(cè)寬度。
(b) 考慮剛性體支持部分和剛性體底座框架不是將要被磨損的部件，從而它們的寬度保持不變，則判斷連續(xù)白色區(qū)域中的哪一個(gè)的寬度最接近每一行上登記的剛性體部分的檢測(cè)寬度?；谠摻Y(jié)果，包括其寬度最接近檢測(cè)寬度的連續(xù)白色區(qū)域的部分被識(shí)別為剛性體 部分，并且包括沒有被識(shí)別為剛性體部分的連續(xù)白色區(qū)域的另一個(gè)部 分被識(shí)別為架空線的磨損部分。
除了上述構(gòu)造和處理以外的構(gòu)造和處理與第一實(shí)施例中的相同， 從而執(zhí)行相似的操作。
權(quán)利要求
1、一種利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量裝置，包括通過使用線傳感器來產(chǎn)生線傳感器圖像，并將產(chǎn)生的線傳感器圖像存儲(chǔ)為輸入圖像的裝置；向線傳感器圖像應(yīng)用區(qū)別分析二進(jìn)制編碼處理，以產(chǎn)生強(qiáng)化架空線的磨損部分的二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像的裝置；從二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像消除噪聲的裝置；從經(jīng)過噪聲消除的二進(jìn)制編碼的線傳感器圖像檢測(cè)架空線的磨損部分的邊緣的裝置；以及計(jì)算架空線的磨損部分的邊緣之間的距離并將計(jì)算的距離確定為架空線的磨損部分的寬度的裝置，其特征在于還添加如下裝置，通過所述裝置，通過之前設(shè)定架空線的類型，根據(jù)架空線的最大寬度、從線傳感器到架空線的高度、透鏡的焦距、傳感器的寬度和傳感器的像素?cái)?shù)，為其圖像將被分析的每個(gè)行單元計(jì)算圖像分辨率，所述圖像分辨率是實(shí)際尺寸與像素的比率，并且其像素多于與架空線的最大寬度相對(duì)應(yīng)的像素的線傳感器圖像中的白色區(qū)域被變換為黑色區(qū)域。
2、 如權(quán)利要求1所述的利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量裝置， 其特征在于還添加如下裝置，通過所述裝置，將由被采樣為二進(jìn)制編 碼的線傳感器圖像上的白色區(qū)域的架空線的磨損部分和剛性體部分 構(gòu)成的圖案預(yù)先登記為一個(gè)單元，并且根據(jù)為每個(gè)單元登記的架空線 的磨損部分的位置識(shí)別架空線的磨損部分。
3、 如權(quán)利要求2所述的利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量裝置， 其特征在于還添加如下裝置，通過該裝置，當(dāng)從二進(jìn)制編碼的線傳感 器圖像采樣的白色區(qū)域的數(shù)量與之前已經(jīng)登記的單元的數(shù)量的倍數(shù) 不同時(shí)，逐步地重新調(diào)整區(qū)別分析二進(jìn)制編碼處理中所使用的閾值。
4、 如權(quán)利要求1、 2或3所述的利用圖像處理的架空線磨損測(cè)量裝置，其特征在于還添加如下裝置，通過該裝置，從二進(jìn)制編碼的線 傳感器圖像采樣的白色區(qū)域被全部變換為磨損部分的寬度，將變換的 磨損部分的寬度與之前登記的剛性體部分的檢測(cè)寬度相比較，并基于 比較結(jié)果，具有緊密對(duì)應(yīng)于剛性體檢測(cè)寬度的磨損部分的白色區(qū)域被 識(shí)別為剛性體部分，并且在除了被識(shí)別為剛性體部分的白色區(qū)域以外 的白色區(qū)域上的磨損部分的寬度被識(shí)別為架空線的磨損部分的寬度。
全文摘要
在剛性體架線系統(tǒng)中，架空線的磨損部分和剛性體部分的反射部分被區(qū)分，并且通過僅使架空線的磨損部分為白色區(qū)域而使背景為黑色區(qū)域，提取架空線的磨損部分。設(shè)置了裝置61，通過所述裝置61，通過預(yù)先設(shè)定架空線的類型，線傳感器圖像上的具有多于對(duì)應(yīng)于架空線的最大寬度的像素的像素的白色區(qū)域被變換為黑色區(qū)域，并且在通過使剛性體架線系統(tǒng)的成像的架空線進(jìn)行二進(jìn)制編碼處理而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中，向剛性體部分應(yīng)用從白色區(qū)域到黑色區(qū)域的變換。從而可產(chǎn)生與通過使懸鏈線系統(tǒng)的成像的架空線進(jìn)行二進(jìn)制編碼處理而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的圖像構(gòu)造基本上相同的圖像構(gòu)造。
文檔編號(hào)G01B11/02GK101680748SQ20088001753
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者渡部勇介, 田中順之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社明電舍