一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，(a)將紅外熱像儀安裝在行駛機(jī)車車頂，紅外熱像儀連接用于紅外圖像處理、存儲的主機(jī)；（b）通過紅外熱像儀對受電弓拍攝的紅外圖像，制作受電弓模型，并度量受電弓模型的相關(guān)參數(shù)；（c）對紅外熱像儀拍攝的紅外圖像進(jìn)行導(dǎo)高標(biāo)定；（d）通過紅外熱像儀不斷地對受電弓的位置進(jìn)行采集，并傳送至主機(jī)進(jìn)行處理，并對紅外圖像進(jìn)行受電弓模型匹配計算，計算出當(dāng)前接觸線與受電弓的相交點(diǎn)位置，從而計算出拉出值和導(dǎo)高，所述拉出值為接觸線到受電弓中心的距離，所述導(dǎo)高為受電弓弓面距離車頂?shù)拇怪本嚯x。本發(fā)明采用上述方法，能夠?qū)崿F(xiàn)長期穩(wěn)定的工作，提供抗干擾性，且能夠降低成本。
【專利說明】一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)車接觸網(wǎng)參數(shù)檢測領(lǐng)域，具體是一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]接觸網(wǎng)幾何參數(shù)是評價接觸網(wǎng)狀態(tài)的重要指標(biāo)之一，其工作狀態(tài)直接影響行車安全。目前主要計算接觸網(wǎng)幾何參數(shù)主要采用如下集中方式:
1、接觸式，通過在受電弓上加裝傳感器方式，進(jìn)行測量接觸網(wǎng)拉出值，通過安裝角位移編碼器進(jìn)行導(dǎo)高測量，這種采用接觸式測量的方式，一般是安裝在檢測車或者作業(yè)車(檢測車輛)上，由于本身的自重會影響受電弓的動力學(xué)參數(shù)，對行車安全有一定隱患，不適應(yīng)高速列車的檢測，而且相對精度也不高，也不適合安裝在機(jī)車(營運(yùn)車輛)上。
[0003]2、采用激光掃描儀的方式進(jìn)行接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測，一般都是檢測車、作業(yè)車或者機(jī)車車頂安裝激光雷達(dá)，通過激光掃描儀的參數(shù)進(jìn)行計算，激光掃描儀在檢測車或者作業(yè)車上還基本上可以工作，應(yīng)連續(xù)檢測工作時間不長，而且使用率也不是很高，但如果加裝在運(yùn)行機(jī)車上，激光掃描儀幾乎無法勝任連續(xù)工作的工況。同時激光掃描儀受太陽光等環(huán)境影響也比較大，影響檢測的干擾因素也較多。
[0004]3、采用雙目的線陣相機(jī)進(jìn)行接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測，該方法需要采用兩組單目線陣相機(jī)進(jìn)行幾何參數(shù)檢測，同時需要使用激光光源進(jìn)行補(bǔ)光，太陽光等也對激光有一定影響，同時成本比較高。
[0005]4、采用多個可見光CXD成像技術(shù)進(jìn)行接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測量，采用CXD可見光成像，對補(bǔ)光要求高(大視場的補(bǔ)光要求供電功率高、長時間工作的壽命等難也解決，而且在運(yùn)營機(jī)車上安裝大功率補(bǔ)光燈影響行車安全，同時還受白天太陽光的影響)，要求對成像視場范圍進(jìn)行清晰補(bǔ)光，否則成像質(zhì)量低，直接影響對幾何參數(shù)的計算，另外也得利用多臺CCD成像，利用雙目成像機(jī)制，才能對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)進(jìn)行檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，解決了目前的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測方法抗干擾性較差，精度不高，同時成本很高的問題。
[0007]本發(fā)明的另一個目的是在進(jìn)行接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的時候，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)超限值的情況進(jìn)行自動報警。
[0008]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，包括以下步驟:
(a)將紅外熱像儀安裝在行駛機(jī)車車頂，并使其與受電弓正對，紅外熱像儀連接用于紅外圖像處理、存儲的處理主機(jī)；
(b)通過紅外熱像儀對受電弓拍攝的紅外圖像，制作受電弓模型，并度量受電弓模型的相關(guān)參數(shù)； (C)對紅外熱像儀拍攝的紅外圖像進(jìn)行導(dǎo)高標(biāo)定，所述導(dǎo)高為接觸網(wǎng)到軌面的垂直高
度；
Cd)通過紅外熱像儀不斷地對受電弓的位置進(jìn)行采集，并傳送至主機(jī)進(jìn)行處理，并對紅外圖像進(jìn)行受電弓模型匹配計算，計算出當(dāng)前接觸線與受電弓的相交點(diǎn)位置，從而計算出拉出值，所述拉出值為接觸線到受電弓中心的距離；還能夠計算受電弓弓面距離車頂?shù)拇怪本嚯x，從而計算出導(dǎo)高。
[0009]進(jìn)一步地，所述步驟(b)的具體過程為:
(bl)通過紅外熱像儀拍攝距車頂1.6m位置的受電弓圖像；
(b2)對受電弓圖像進(jìn)行預(yù)處理；
(b3)對受電弓圖像進(jìn)行截取處理，保留受電弓區(qū)域；
(b4)擦除非受電弓圖像的相關(guān)像素干擾點(diǎn)；
(b5)對受電弓圖像中的弓底長、左非接觸區(qū)長、弓頂長、右非接觸區(qū)長進(jìn)行度量；
(b6)保存受電弓模型和度量數(shù)據(jù)。
[0010]進(jìn)一步地，所述預(yù)處理包括灰度化和二值化處理。
[0011]進(jìn)一步地，所述步驟(b4)之后，對紅外圖像進(jìn)行裁剪，將紅外圖像左右非對稱區(qū)域裁剪掉。
[0012]進(jìn)一步地，所述步驟(C)的具體過程為:
(Cl)采集距離車頂不同高度下的受電弓圖像；
(c2)依次對比受電弓模型，輸出受電弓圖像高度，并完成采集；
(c3)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)集，按照分段線性插值標(biāo)定計算，并保存標(biāo)定結(jié)果。
[0013]進(jìn)一步地，所述步驟(d)的具體過程為:
(dl)根據(jù)不同的車號，加載對應(yīng)的受電弓模型及標(biāo)定數(shù)據(jù)；
(d2)將紅外熱像儀采集到的紅外圖像進(jìn)行加載，并進(jìn)行預(yù)處理，包括灰度化和二值化處理；
(d3)將二值化處理后的紅外圖像與受電弓模型進(jìn)行匹配，獲取紅外圖像的受電弓區(qū)域輪廓；
(d4)根據(jù)受電弓模型的標(biāo)定數(shù)據(jù)，計算出受電弓的弓頂高度，并轉(zhuǎn)化為接觸網(wǎng)導(dǎo)高參
數(shù)；
(d5)根據(jù)直線相交原理，計算出當(dāng)前接觸線與受電弓弓頂?shù)南嘟稽c(diǎn)位置，根據(jù)相交點(diǎn)位置計算出接觸網(wǎng)拉出值。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟(d3)的具體過程為:
1)載入受電弓模型、模型原始高度和縮放系數(shù)；
2)以描邊的方式提取圖像輪廓；
3)創(chuàng)建輸出結(jié)果的矩陣；
4)采用歸一化相關(guān)匹配法，在模板塊和圖像輪廓之間尋找匹配，并獲得匹配結(jié)果集；
5)對查詢結(jié)果的矩陣進(jìn)行歸一化處理，把0-255的值轉(zhuǎn)換成0-1之間的值；
6)采用極值查找法定位最佳的匹配位置；
7)根據(jù)受電弓模型的尺寸和縮放比，計算實(shí)際受電弓的位置；
8)根據(jù)受電弓的高度和原始受電弓模型高度的差異，縮放弓模型，進(jìn)行二次查找； 9)重復(fù)上面的受電弓模型檢索步驟，再次找到匹配受電弓，返回計算的受電弓位置。
[0015]進(jìn)一步地，還包括接觸線識別步驟，具體識別過程如下:
(d31)在受電弓的弓頂區(qū)域進(jìn)行接觸線識別，匯總待識別的直線數(shù)量，并對待識別的直線按照亮度進(jìn)行排序；
(d32)識別受電弓的當(dāng)前運(yùn)行線路狀態(tài)，線路狀態(tài)分為戶外、隧道、橋梁，如果是戶外，根據(jù)最高溫度原則進(jìn)行接觸線識別；如果是隧道或橋梁，根據(jù)最低溫度原則進(jìn)行接觸線識別。
[0016]進(jìn)一步地，還包括修正步驟，具體過程為:將每一幀紅外圖像的接觸線識別結(jié)果與上一幀紅外圖像的接觸線識別結(jié)果作對比，如果偏差太大，則做修正處理，按照跟隨上一幀的原則，選擇當(dāng)前接觸線偏離上一幀位置最近的一條直線作為接觸線。
[0017]進(jìn)一步地，還包括自動報警步驟，具體為:用戶通過設(shè)置超限參數(shù)，設(shè)置導(dǎo)高、拉出值的一級超限值、二級超限值、三級超限值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)拉出值或者導(dǎo)高超出設(shè)定的各級超限值時，則自動報警。
[0018]本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明采用基于紅外圖像的方式進(jìn)行接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測，符合主流的非接觸式檢測方式，不影響行車安全。
[0019](2)本發(fā)明所采用的方法能夠全天候工作，抗太陽光干擾強(qiáng)，能夠在戶外長期穩(wěn)定工作。
[0020](3)本發(fā)明僅采用一個紅外熱像儀實(shí)現(xiàn)，相對于雙目或者多個CXD成像裝置而言，成本大幅度降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為紅外熱像儀、受電弓、接觸線、機(jī)車的位置關(guān)系示意圖；
圖2為受電弓模型的制作流程圖；
圖3為受電弓的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為實(shí)施例3的流程圖；
圖5為紅外圖像經(jīng)過二值化處理后的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為實(shí)施例4的流程圖；
圖7為裁剪后的紅外圖像；
圖8為受電弓模型的導(dǎo)高標(biāo)定流程圖；
圖9為受電弓紅外圖像實(shí)時采集處理的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。
[0023]實(shí)施例1:
如圖1所示，本實(shí)施例所述的一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，包括以下步驟:
(a)如圖1所示，圖中I為機(jī)車車體，2為處理主機(jī)，3為紅外熱像儀，4為受電弓，5為接觸線，將紅外熱像儀安裝在行駛機(jī)車車頂，并使其與受電弓正對，紅外熱像儀連接用于紅外圖像處理、存儲的處理主機(jī)，本實(shí)施例將紅外熱像儀安裝在距離受電弓位置6米左右位置，紅外熱像儀的拍攝方向與水平面的夾角為15°左右，此時能夠使受電弓完整地出現(xiàn)在紅外熱像儀的視場范圍內(nèi)，同時受電弓在視場內(nèi)呈現(xiàn)圖像效果最佳。
[0024](b)通過紅外熱像儀對受電弓拍攝的紅外圖像，制作受電弓模型，并度量受電弓模型的相關(guān)參數(shù)；
(C)對紅外熱像儀拍攝的紅外圖像進(jìn)行導(dǎo)高標(biāo)定，導(dǎo)高即是接觸線離軌平面的垂直距離；通過將圖像上受電弓距圖像底部的高度換算成接觸線的導(dǎo)高映射表；
Cd)通過紅外熱像儀不斷地對受電弓的位置進(jìn)行采集，并傳送至主機(jī)進(jìn)行處理，并對紅外圖像進(jìn)行受電弓模型匹配計算，計算出當(dāng)前接觸線與受電弓的相交點(diǎn)位置，從而計算出拉出值，即接觸線到受電弓中心的距離；還能夠計算受電弓弓面距離車頂?shù)拇怪本嚯x，從而計算出導(dǎo)高，即接觸線離軌平面的垂直距離。
[0025]本實(shí)施例通過上面的方法，只需要一個紅外熱像儀，也就是單目，實(shí)現(xiàn)對接觸線與受電弓的相對位置的實(shí)時檢測，還可對受電弓的高度進(jìn)行實(shí)時測量，與傳統(tǒng)的雙目線陣相機(jī)相比，不僅不需要補(bǔ)光，抗干擾性強(qiáng)，同時成本更低；另外，與傳統(tǒng)的多個可見光CCD成像技術(shù)相比,本實(shí)施例的成像質(zhì)量更高，同時壽命更長。
[0026]實(shí)施例2:
如圖2所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，對步驟(b)進(jìn)行優(yōu)化限定，本實(shí)施例的步驟(b)的具體過程為:
(bl)通過紅外熱像儀拍攝距車頂1.6m位置的受電弓圖像，在1.6m處，受電弓正好在工作狀態(tài)的中間位置，也在圖像上相對中間位置，所以從1.6m處采集最佳位置。
[0027](b2)對受電弓圖像進(jìn)行預(yù)處理；
(b3)對受電弓圖像進(jìn)行截取處理，保留受電弓區(qū)域；
(b4)擦除非受電弓圖像的相關(guān)像素干擾點(diǎn)；
(b5)對受電弓圖像中的弓底長、左非接觸區(qū)長、弓頂長、右非接觸區(qū)長進(jìn)行度量，如圖3所示，圖中6為左非接觸區(qū)長，7為弓頂長，8為右非接觸區(qū)長，9為弓底長，用直線方式度量各個長度，通過圖像像素進(jìn)行表達(dá)。
[0028](b6)保存受電弓模型和度量數(shù)據(jù)。
[0029]本實(shí)施例采用上述方式制作受電弓模型，可以獲取最佳位置的受電弓的模型圖，同時通過精確度量受電弓各個位置的度量數(shù)據(jù)，可以提高對受電弓位置定位的精度，同時提高拉出值計算的精度。
[0030]實(shí)施例3:
如圖4所示,本實(shí)施例在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上,對預(yù)處理進(jìn)行限定,本實(shí)施例的預(yù)處理包括灰度化和二值化，通過灰度化處理，將紅外熱像儀拍攝的彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰白圖像，用以壓縮圖像容量，成倍提高圖像處理速度；對灰度化后的圖像進(jìn)行二值化處理，得到如圖5所示的圖像，對背景光照和真實(shí)物體進(jìn)行分離，起到輔助識別的作用。
[0031]實(shí)施例4:
如圖6所示，本實(shí)施例在實(shí)施例2或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上，在步驟(b4)之后增加一個步驟，該步驟是對紅外圖像進(jìn)行裁剪，將紅外圖像左右非對稱區(qū)域裁剪掉，即將紅外圖像內(nèi)的無效區(qū)域裁減掉，獲取僅有受電弓圖像的完整模型，如圖7所示，從而將無效局域裁剪掉，避免影響對受電弓的判斷。
[0032]實(shí)施例5:
如圖8所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，對步驟(c)進(jìn)行限定，其具體過程為:(Cl)采集距離車頂不同高度下的受電弓圖像，抬升受電弓從1.2m處開始采集圖像，每隔0.2米采集一次，循環(huán)至3米高結(jié)束；
(c2)依次對比受電弓模型，輸出受電弓圖像高度，并完成采集；
(c3)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)集，按照分段線性插值標(biāo)定計算，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，按照相鄰兩點(diǎn)建立(Y-Yl)/(Y2-Y1) = (X-Xl)/(X2-X1)直線方程，每個點(diǎn)的坐標(biāo)為(Xi，Yi)，其中Xi表示圖像上弓頂面距離圖像下邊緣的像素值，Yi表示受電弓弓頂距離車頂?shù)奈锢砀叨?，并保存?biāo)定結(jié)果。比如弓的實(shí)際抬升高度為IlOOmm，圖像中的像素高度為121，表不為(121,1100);弓的實(shí)際抬升聞度為1200mm ,圖像中的像素聞度為129，表不為(129， 1200)；
如果采集到一個新的圖像，通過識別其像素值為125，則其對應(yīng)高度可以通過公式(Y-1100)/(1200-1100) = (125-121)/(129-121)計算得出 Y=1150mm。
[0033]因?yàn)閳D像的變換不是線性的，所以采用切線原理，ΛΧ (兩次標(biāo)定數(shù)據(jù)的差數(shù))越小，相鄰兩個點(diǎn)就越接近直線，檢測的結(jié)果就越準(zhǔn)確；換句話說，如果標(biāo)定的點(diǎn)越多，那么檢測結(jié)果越精確。
[0034]實(shí)施例6:
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將步驟(d)的具體過程限定為:
(dl)根據(jù)不同的車號，加載對應(yīng)的受電弓模型及標(biāo)定數(shù)據(jù)；
(d2)將紅外熱像儀采集到的紅外圖像進(jìn)行加載，并進(jìn)行預(yù)處理，包括灰度化和二值化處理；
(d3)將二值化處理后的紅外圖像與受電弓模型進(jìn)行匹配，獲取紅外圖像的受電弓區(qū)域輪廓；
(d4)根據(jù)受電弓模型的標(biāo)定數(shù)據(jù)，計算出受電弓的弓頂高度，并轉(zhuǎn)化為接觸網(wǎng)導(dǎo)高參
數(shù)；
比如圖像上獲取受電弓弓頂面距離圖像下邊緣高度像素為Xk，通過查找標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲取Xk對應(yīng)的兩點(diǎn)區(qū)間(X1，Y1)，(X2，Y2);其中Xl < Xk ^ X2 ;如果Xk=X2，則弓頂高度就是Y2，否則通過公式(Y-Yl) / (Y2-Y1) = (Xk-Xl) / (X2-X1)計算得出Y的值，即為弓頂高度，通過疊加車體高度即可計算出接觸網(wǎng)導(dǎo)高參數(shù)；
(d5)根據(jù)直線相交原理，計算出當(dāng)前接觸線與受電弓弓頂?shù)南嘟稽c(diǎn)位置，根據(jù)相交點(diǎn)位置計算出接觸網(wǎng)拉出值，根據(jù)標(biāo)定數(shù)據(jù)已知弓頂長，左非接觸區(qū)長，右非接觸區(qū)長，從而可以換算出弓頂中心點(diǎn)位置，通過獲取相交點(diǎn)距離弓頂中心點(diǎn)的距離來計算拉出值。
[0035]進(jìn)行如下定義:
受電弓弓頂面圖像左邊橫坐標(biāo)left_x ;
受電弓弓頂面圖像右邊橫坐標(biāo)right_x ;
左非接觸區(qū)長left_corner_width ；
右非接觸區(qū)長righ_corner_width ；相交點(diǎn)(接觸線和弓的交點(diǎn))contact_x ；
丐頂中心點(diǎn)位置 center_x=((right_x-right_corner_width)+(left_x+left_corner_width))/2 ；
偏移值 shift=contact_x-center_x ；
受電弓弓頂長L;
受電弓整弓圖像值M ;
受電弓有效接觸圖像值 RM=M- left_corner_width- righ_corner_width ；
拉出系數(shù)pc =L/RM ；
拉出值 lachu=shift*pc ；
比如:已知受電弓弓頂長為L=1017mm (可度量)，對應(yīng)的受電弓整弓圖像值為M=217像素，受電弓弓頂面圖像左邊橫坐標(biāo)為left_x =57像素，受電弓弓頂面圖像右邊橫坐標(biāo)為right_x =274像素,左非接觸區(qū)長為left_corner_width =22像素,右非接觸區(qū)長為righ_corner_width =14像素,相交點(diǎn)為contact_x =186像素；通過公式可計算出弓頂中心點(diǎn)位置 center_x= ((274-14)+ (57+22))/2=169.5 (像素)，偏移值 shift= (186-169.5)=16.5(像素)，拉出系數(shù) pc=1017/118 ^ 8.6，拉出值 lachu=8.6 X 16.5=137.6 (mm)。
[0036]實(shí)施例7:
本實(shí)施例在實(shí)施例6的基礎(chǔ)上，對步驟(d3)進(jìn)行細(xì)化限定，具體過程為:
1)載入受電弓模型、模型原始高度和縮放系數(shù)；模型原始高度指弓模型的原始圖片的高度?？s放系數(shù)指由于受電弓在上下移動過程中，相對拍攝裝置的距離會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致受電弓圖像在拍攝視場內(nèi)會有大小變化，因而產(chǎn)生縮放值。載入的受電弓模型、模型原始高度和縮放系數(shù)，用于計算匹配紅外圖像里的受電弓；
2)以描邊的方式提取圖像輪廓；采用Canny邊緣算子提取圖像輪廓，去除彩色畫面因?yàn)楣饩€和環(huán)境變化造成的干擾，只比較受電弓輪廓；
3)創(chuàng)建輸出結(jié)果的矩陣，用以接收匹配的返回值；
4)采用歸一化相關(guān)匹配法，在模板塊和圖像輪廓之間尋找匹配，并獲得匹配結(jié)果集，得出模板匹配結(jié)果；
5)對查詢結(jié)果的矩陣進(jìn)行歸一化處理，把0-255的值轉(zhuǎn)換成0-1之間的值，從而簡化結(jié)果數(shù)據(jù)，用于快速搜索最佳位置；
6)采用極值查找法在處理結(jié)果中計算最佳的匹配位置，并繪制弓所在的矩形區(qū)域；
7)根據(jù)受電弓模型的尺寸和縮放系數(shù)，計算實(shí)際受電弓的位置；通過受電弓的位置和弓模型的起始位置比較，計算出差值來求出受電弓的真實(shí)大小，消除拍攝位置導(dǎo)致的遠(yuǎn)大近小帶來的誤差。
[0037]8)根據(jù)受電弓的高度和原始受電弓模型高度的差異，縮放弓模型，進(jìn)行二次查找，從而用縮放后的更符合真實(shí)比例的弓模型在背景圖中精確匹配；
9)重復(fù)上面的受電弓模型檢索步驟，再次找到匹配受電弓，返回計算的受電弓位置，從而在圖片上準(zhǔn)確定位受電弓的位置，并把受電弓用矩形的方式圈出來。
[0038]本實(shí)施例能夠增強(qiáng)檢測的抗干擾能力強(qiáng)，受電弓在不同環(huán)境下，因?yàn)楣庹蘸捅尘白兓斐蓤D像成像上差異非常大，輪廓化后大幅度減少色彩差異造成的誤差。比如在白天環(huán)境下，受電弓比背景亮，隧道和橋梁下，受電弓比背景暗。[0039]實(shí)施例7:
如圖9所示，本實(shí)施例在實(shí)施例6的基礎(chǔ)上，還包括接觸線識別步驟，具體識別過程如
下:
(d31)在受電弓的弓頂區(qū)域進(jìn)行接觸線識別，匯總待識別的直線數(shù)量，并對待識別的直線按照亮度進(jìn)行排序；
(d32)識別受電弓的當(dāng)前運(yùn)行線路狀態(tài)，線路狀態(tài)分為戶外、隧道、橋梁，如果是戶外，由于受電弓和導(dǎo)線摩擦升溫，受電弓溫度比環(huán)境溫度高，因此根據(jù)最高溫度原則進(jìn)行接觸線識別；如果是隧道或橋梁，由于陽光被阻擋，補(bǔ)光燈的光線打到墻上反射回來，影響紅外溫度感光，導(dǎo)致環(huán)境亮度高于弓亮度，受電弓溫度比環(huán)境低，因此根據(jù)最低溫度原則進(jìn)行接觸線識別。
[0040]本實(shí)施例通過增加接觸線識別步驟后，能夠有效提高對接觸線的識別，避免將其它線狀結(jié)構(gòu)誤認(rèn)為是接觸線，而對檢測結(jié)果產(chǎn)生干擾，從而提高整個檢測的正確性。
[0041]實(shí)施例8:
本實(shí)施例在以上任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還包括修正步驟，具體過程為:將每一幀紅外圖像的接觸線識別結(jié)果與上一幀紅外圖像的接觸線識別結(jié)果作對比，如果偏差太大，則做修正處理，按照跟隨上一幀的原則，選擇當(dāng)前接觸線偏離上一幀位置最近的一條直線作為接觸線，通過這種方式，能夠使測量的結(jié)果更準(zhǔn)確，有效減小誤差。
[0042]實(shí)施例9:
本實(shí)施例在以上任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，增加報警步驟，具體是，用戶通過設(shè)置超限參數(shù)，設(shè)置導(dǎo)高、拉出值的一級超限值、二級超限值、三級超限值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)拉出值或者導(dǎo)高超出設(shè)定的各級超限值。具體可以是，系統(tǒng)啟動3G無線傳輸，將當(dāng)前點(diǎn)的幾何參數(shù)的導(dǎo)高、拉出值以及當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)等傳回服務(wù)器端，服務(wù)器端可以通過短信與聲光報警等多種方式通知用戶，特別說明，當(dāng)3G信號不佳時，系統(tǒng)自動進(jìn)入排隊等待狀態(tài)，一直到把超限數(shù)據(jù)發(fā)送完畢為止。
[0043]本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，其特征在于:包括以下步驟: (a)將紅外熱像儀安裝在行駛機(jī)車車頂，并使其與受電弓正對，紅外熱像儀連接用于紅外圖像處理、存儲的處理主機(jī)； (b)通過紅外熱像儀對受電弓拍攝的紅外圖像，制作受電弓模型，并度量受電弓模型的相關(guān)參數(shù)； (C)對紅外熱像儀拍攝的紅外圖像進(jìn)行導(dǎo)高標(biāo)定，所述導(dǎo)高為接觸網(wǎng)到軌面的垂直高度； (d)通過紅外熱像儀不斷地對受電弓的位置進(jìn)行采集，并傳送至主機(jī)進(jìn)行處理，并對紅外圖像進(jìn)行受電弓模型匹配計算，計算出當(dāng)前接觸線與受電弓的相交點(diǎn)位置，從而計算出拉出值，所述拉出值為接觸線到受電弓中心的距離；還能夠計算受電弓弓面距離車頂?shù)拇怪本嚯x，從而計算出導(dǎo)高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，其特征在于:所述步驟(b)的具體過程為: (bl)通過紅外熱像儀拍攝距車頂1.6m位置的受電弓圖像； (b2)對受電弓圖像進(jìn)行預(yù)處理； (b3)對受電弓圖像 進(jìn)行截取處理，保留受電弓區(qū)域； (b4)擦除非受電弓圖像的相關(guān)像素干擾點(diǎn)； (b5)對受電弓圖像中的弓底長、左非接觸區(qū)長、弓頂長、右非接觸區(qū)長進(jìn)行度量； (b6)保存受電弓模型和度量數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，其特征在于:所述預(yù)處理包括灰度化和二值化處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，其特征在于:所述步驟(b4)之后，對紅外圖像進(jìn)行裁剪，將紅外圖像左右非對稱區(qū)域裁剪掉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，其特征在于:所述步驟(C)的具體過程為: (Cl)采集距離車頂不同高度下的受電弓圖像； (c2)依次對比受電弓模型，輸出受電弓圖像高度，并完成采集； (c3)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)集，按照分段線性插值標(biāo)定計算，并保存標(biāo)定結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，其特征在于:所述步驟(d)的具體過程為: (dl)根據(jù)不同的車號，加載對應(yīng)的受電弓模型及標(biāo)定數(shù)據(jù)； (d2)將紅外熱像儀采集到的紅外圖像進(jìn)行加載，并進(jìn)行預(yù)處理，包括灰度化和二值化處理； (d3)將二值化處理后的紅外圖像與受電弓模型進(jìn)行匹配，獲取紅外圖像的受電弓區(qū)域輪廓； (d4)根據(jù)受電弓模型的標(biāo)定數(shù)據(jù)，計算出受電弓的弓頂高度，并轉(zhuǎn)化為接觸網(wǎng)導(dǎo)高參數(shù)；(d5)根據(jù)直線相交原理，計算出當(dāng)前接觸線與受電弓弓頂?shù)南嘟稽c(diǎn)位置，根據(jù)相交點(diǎn)位置計算出接觸網(wǎng)拉出值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，其特征在于:所述步驟(d3)的具體過程為: 1)載入受電弓模型、模型原始高度和縮放系數(shù)； 2)以描邊的方式提取圖像輪廓； 3)創(chuàng)建輸出結(jié)果的矩陣； 4)采用歸一化相關(guān)匹配法，在模板塊和圖像輪廓之間尋找匹配，并獲得匹配結(jié)果集； 5)對查詢結(jié)果的矩陣進(jìn)行歸一化處理，把0-255的值轉(zhuǎn)換成0-1之間的值； 6)采用極值查找法定位最佳的匹配位置； 7)根據(jù)受電弓模型的尺寸和縮放系數(shù)，計算實(shí)際受電弓的位置； 8)根據(jù)受電弓的高度和原始受電弓模型高度的差異，縮放受電弓模型，進(jìn)行二次查找； 9)重復(fù)上面的受電弓模型檢索步驟，再次找到匹配受電弓，返回計算的受電弓位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，其特征在于:還包括接觸線識別步驟，具體識別過程如下: (d31)在受電弓的弓頂區(qū)域進(jìn)行接觸線識別，匯總待識別的直線數(shù)量，并對待識別的直線按照亮度進(jìn)行排序； (d32)識別受電弓的當(dāng)前運(yùn)行線路狀態(tài)，線路狀態(tài)分為戶外、隧道、橋梁，如果是戶外，根據(jù)最高溫度原則進(jìn)行接觸線識別；如果是隧道或橋梁，根據(jù)最低溫度原則進(jìn)行接觸線識別。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一 種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，其特征在于:還包括修正步驟，具體過程為:將每一幀紅外圖像的接觸線識別結(jié)果與上一幀紅外圖像的接觸線識別結(jié)果作對比，如果偏差太大，則做修正處理，按照跟隨上一幀的原貝U，選擇當(dāng)前接觸線偏離上一幀位置最近的一條直線作為接觸線。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、任一項(xiàng)所述的一種基于紅外圖像處理實(shí)現(xiàn)對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的方法，其特征在于:還包括自動報警步驟，具體為:用戶通過設(shè)置超限參數(shù)，設(shè)置導(dǎo)高、拉出值的一級超限值、二級超限值、三級超限值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)拉出值或者導(dǎo)高超出設(shè)定的各級超限值時，則自動報警。
【文檔編號】G01B11/02GK103759658SQ201410039254
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】范國海, 楊旭東, 李瀟, 徐臘梅, 張輝 申請人:成都國鐵電氣設(shè)備有限公司