本發(fā)明涉及電氣化高鐵接觸網安全檢測領域，具體涉及一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術：

隨著高速鐵路運輸技術的進一步發(fā)展及其廣泛應用，高鐵接觸網作為向機車提供電能的重要設施，其是否處于安全工作狀態(tài)也越來越受到關注。斜拉線定位鉤是接觸網中定位裝置的重要組成部分，其狀態(tài)良好與否直接決定了支持裝置的穩(wěn)定，進而決定電力機車的正常供電。目前，接觸網檢測故障模式是在天窗作業(yè)時人工上線巡檢，對斜拉線定位鉤的檢測也是如此，但由于線路所處環(huán)境復雜，人為觀察危險性高以及職工素質不均等因素，極有可能會出現(xiàn)漏檢的情況，從而造成安全隱患。因此，如何快速準確檢測高鐵接觸網斜撐端部狀態(tài)是一個亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷及實際應用的需要，本發(fā)明的目的在于提供一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法及系統(tǒng)，以實現(xiàn)斜拉線定位鉤狀態(tài)的實時快速檢測。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法，包括以下步驟：

(1)通過圖像采集設備實時采集高鐵接觸網的每個支柱的感興趣區(qū)域圖像；所述感興趣區(qū)域圖像中包括定位管、斜拉線和斜拉線定位鉤；

(2)分離出所述感興趣區(qū)域圖像中的定位鉤區(qū)域；所述定位鉤區(qū)域包括斜拉線定位鉤和斜拉線；分離出定位鉤區(qū)域的方式為：

①將感興趣區(qū)域圖像進行二值化處理，得到二值化圖像；

②將二值化圖像進行形態(tài)學腐蝕處理，得到腐蝕圖像，根據(jù)腐蝕圖像中各連通區(qū)域的特征確定出定位管區(qū)域；腐蝕圖像中連通區(qū)域的特征包括連通區(qū)域的面積、矩形度和角度；所述連通區(qū)域的角度是指連通區(qū)域的最小外接仿射矩形與水平面的夾角；

③根據(jù)預設的第一矩形結構元素，將二值化圖像中的定位管區(qū)域進行第一形態(tài)學膨脹處理，得到第一膨脹圖像；根據(jù)預設的第二矩形結構元素，將二值化圖像中的定位管區(qū)域進行第二形態(tài)學膨脹處理，得到第二膨脹圖像；第二矩形結構元素的高度小于第一矩形元素的高度；

④計算第一膨脹圖像與二值化圖像的交集區(qū)域，計算交集區(qū)域與第二膨脹圖像的差異區(qū)域，根據(jù)所述差異區(qū)域中各連通區(qū)域的特征確定出差異區(qū)域中的定位鉤區(qū)域；差異區(qū)域中連通區(qū)域的特征包括連通區(qū)域的面積、矩形度、寬度和高度；

(3)計算定位鉤區(qū)域中斜拉線的方向，將定位鉤區(qū)域劃分為左右兩個區(qū)域，根據(jù)斜拉線的方向和左右兩個區(qū)域中連通區(qū)域的數(shù)量判斷出所述斜拉線定位鉤的狀態(tài)；所述斜拉線定位鉤的狀態(tài)包括定位鉤正常和定位鉤裝反。

進一步，如上所述的一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法，步驟(2)中，將二值化圖像中的定位管區(qū)域進行第一形態(tài)學膨脹和第二形態(tài)學膨脹處理之前，還包括：將所述定位管區(qū)域進行水平校正，校正方式為：

計算定位管區(qū)域的水平傾斜度，根據(jù)所述水平傾斜度對定位管區(qū)域進行水平校正；計算定位管區(qū)域的水平傾斜度的方式為：

計算定位管區(qū)域的最小外接仿射矩形與水平面的夾角，該夾角為定位管區(qū)域的水平傾斜度。

進一步，如上所述的一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法，步驟①中，將所述感興趣區(qū)域進行二值化處理之前，還包括采用線性變換對所述感興趣區(qū)域進行增強處理，增強處理的公式為：

g′＝g×mult+mult×gmin

mult＝255/(gmax-gmin)

其中，g為增強處理前圖像中像素點的灰度值，g′為增強處理后圖像中像素點的灰度值；mult為線性變換系數(shù)；gmax和gmin分別表示增強處理前圖像中的最大灰度值和最小灰度值。

進一步，如上所述的一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法，步驟(3)中，計算定位鉤區(qū)域中斜拉線的方向的方式為：

1)將定位鉤區(qū)域劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域；所述上部區(qū)域為只包含斜拉線的區(qū)域；

2)計算所述上部區(qū)域中斜拉線所在區(qū)域的最小外接矩形與水平面的夾角phi，所述夾角為斜拉線的方向，phi>0表示夾角phi的開口朝向為右，phi<0表示夾角phi的開口朝向為左；其中，感興趣區(qū)域圖像中支座所在的一側為右。

進一步，如上所述的一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法，步驟1)中，將所述定位鉤區(qū)域劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域的方式為：

根據(jù)定位鉤區(qū)域的大小設置上部區(qū)域高度閾值，根據(jù)上述區(qū)域高度閾值劃分出上部區(qū)域。

進一步，如上所述的一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法，步驟(3)中，將定位鉤區(qū)域劃分為左右兩個區(qū)域的方式為：

3.1)計算所述下部區(qū)域中斜拉線定位鉤所在區(qū)域的最小正外接矩形的最左端的列坐標columnstart和最右端的列坐標columnend；所述最小正外接矩形為與水平面夾角為零的最小外接矩形；所述列坐標為橫向坐標；

3.2)以過列坐標(columnstart+columnend)/2的縱垂線將所述下部區(qū)域均分為左右兩個區(qū)域。

進一步，如上所述的一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法，步驟(3)中，根據(jù)斜拉線的方向和左右兩個區(qū)域中的連通區(qū)域的數(shù)量判斷出所述斜拉線定位鉤的狀態(tài)的方式為：

設左右兩個區(qū)域中左側區(qū)域的連通區(qū)域數(shù)量為numberleft，右側區(qū)域的連通區(qū)域數(shù)量為numberright；

在滿足下述條件一時，斜拉線定位鉤的狀態(tài)正常，在滿足下述條件二時，斜拉線定位鉤的狀態(tài)為裝反；

條件一：numberleft>numberright且phi>0，或者，

numberleft<numberright且phi<0；

條件二：numberleft≥numberright且phi≤0，或者，

numberleft≤numberright且phi≥0，或者，

numberleft＝numberright且phi＝0。

進一步，如上所述的一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法，步驟(1)中，在切分出圖像中的感興趣區(qū)域之前，還包括：對所述圖像進行縮放處理。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例中還提供了一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測系統(tǒng)，包括：

感興趣區(qū)域獲取模塊，用于通過圖像采集設備實時采集高鐵接觸網的每個支柱的感興趣區(qū)域圖像；所述感興趣區(qū)域圖像中包括定位管、斜拉線和斜拉線定位鉤；

定位鉤區(qū)域分離模塊，用于分離出所述感興趣區(qū)域圖像中的定位鉤區(qū)域；所述定位鉤區(qū)域包括斜拉線定位鉤和斜拉線；所述定位鉤區(qū)域分離模塊包括：

圖像二值化單元，用于將感興趣區(qū)域圖像進行二值化處理，得到二值化圖像；

圖像腐蝕處理單元，用于將二值化圖像進行形態(tài)學腐蝕處理，根據(jù)腐蝕圖像中各連通區(qū)域的特征確定出定位管區(qū)域；腐蝕圖像中連通區(qū)域的特征包括連通區(qū)域的面積、矩形度和角度；所述連通區(qū)域的角度是指連通區(qū)域的最小外接仿射矩形與水平面的夾角；

圖像膨脹處理單元，用于根據(jù)預設的第一矩形結構元素，將二值化圖像中的定位管區(qū)域進行第一形態(tài)學膨脹處理，得到第一膨脹圖像；還用于根據(jù) 預設的第二矩形結構元素，將二值化圖像中的定位管區(qū)域進行第二形態(tài)學膨脹處理，得到第二膨脹圖像；第二矩形結構元素的高度小于第一矩形元素的高度；

定位鉤區(qū)域確定單元，用于確定定位鉤區(qū)域，確定方式為：計算第一膨脹圖像與二值化圖像的交集區(qū)域，計算交集區(qū)域與第二膨脹圖像的差異區(qū)域，根據(jù)所述差異區(qū)域中各連通區(qū)域的特征確定出差異區(qū)域中的定位鉤區(qū)域；差異區(qū)域中連通區(qū)域的特征包括連通區(qū)域的面積、矩形度、寬度和高度；

定位鉤狀態(tài)判斷模塊，用于判斷斜拉線定位鉤的狀態(tài)，判斷方式為：計算定位鉤區(qū)域中斜拉線的方向，將定位鉤區(qū)域劃分為左右兩個區(qū)域，根據(jù)斜拉線的方向和左右兩個區(qū)域中連通區(qū)域的數(shù)量判斷出所述斜拉線定位鉤的狀態(tài)；所述斜拉線定位鉤的狀態(tài)包括定位鉤正常和定位鉤裝反。

進一步，如上所述的一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測系統(tǒng)，所述定位鉤區(qū)域分離模塊還包括：

水平校正單元，用于在將二值化圖像中的定位管區(qū)域進行第一形態(tài)學膨脹和第二形態(tài)學膨脹處理之前，計算定位管區(qū)域的水平傾斜度，根據(jù)所述水平傾斜度對定位管區(qū)域進行水平校正；計算定位管區(qū)域的水平傾斜度的方式為：

計算定位管區(qū)域的最小外接仿射矩形與水平面的夾角，該夾角為定位管區(qū)域的水平傾斜度。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所提供的方法及系統(tǒng)，能夠快速的完成實現(xiàn)對斜拉線定位鉤狀態(tài)的快速檢測，提高了斜拉線定位鉤故障檢測的效率及準確性，以盡早發(fā)現(xiàn)高鐵接觸網中的故障，為高鐵接觸網的安全提供了保障，能夠有效減少安全隱患。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實施方式中一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法的流程圖；

圖2為高鐵接觸網中的支持裝置部分的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明具體實施方式中一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測系統(tǒng)的結構框圖；

圖4為實施例中的感興趣區(qū)域圖像；

圖5為圖4的二值化圖像；

圖6為實施例中第一腐蝕膨脹圖像中定位管區(qū)域的示意圖；

圖7為實施例中第二腐蝕膨脹圖像；

圖8為實施例中交集區(qū)域圖像的示意圖；

圖9為實施例中差異區(qū)域圖像的示意圖；

圖10為實施例中定位鉤區(qū)域的放大圖；

圖11(a)和(b)分別為實施例中斜拉線及斜拉線方向的示意圖；

圖12(a)和(b)分別為實施例中左右區(qū)域的示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖與具體實施方式對本發(fā)明做進一步的詳細說明。

本發(fā)明是針對現(xiàn)有高鐵接觸網故障檢測中采用人工上線巡檢的方式所存在的效率低、成本高及漏檢的問題，而提出的一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)通過實時采集高鐵接觸網的支持裝置部分的圖像，實現(xiàn)對斜拉線定位鉤狀態(tài)的實時快速檢查，以實現(xiàn)高鐵接觸網中斜拉線定位鉤故障的及時發(fā)現(xiàn)，為高鐵接觸網進一步提高了安全保障。

圖1示出了本發(fā)明具體實施方式中一種高鐵接觸網斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法的流程圖，由圖中可以看出，該方法可以包括以下幾個步驟：

步驟s100：通過圖像采集設備實時采集高鐵接觸網的每個支柱的感興趣區(qū)域圖像；

為了實現(xiàn)對高鐵接觸網中斜拉線定位鉤狀態(tài)的實時監(jiān)控與判斷，通過高清圖像采集設備實時采集高鐵所運行線路中高鐵接觸網的每個支柱的感興趣區(qū)域roi圖像，所述感興趣區(qū)域中包括定位管、斜拉線和斜拉線定位鉤等部分。

本實施方式中，首先通過高清圖像采集設備采集高鐵接觸網每個支柱的定位裝置部分的高清圖像，該高清圖像可以直接作為感興趣區(qū)域圖像。在實 際應用中，為了提高數(shù)據(jù)處理分析的速度，可以對采集的原始高清圖像進行縮放后再粗略切分，切除圖像中的部分背景圖像以及定位管、斜拉線和斜拉線定位鉤之外的其它部分，以切除了部分背景圖像的圖像作為感興趣區(qū)域圖像。圖2示出了高鐵接觸網的部分支持裝置及定位裝置的簡易結構示意圖，圖中包括定位管1、斜拉線2、斜拉線定位鉤3等結構。在實際作業(yè)中，可以通過安裝在檢測車車頂?shù)氖彝鈭D像采集設備實時采集高鐵運行線路中每個接觸網定位裝置的高清圖像，采集的高清圖像中要確定包括定位管1、斜拉線2、斜拉線定位鉤3等結構。

進行圖像縮放處理時，圖像的縮放倍數(shù)可以根據(jù)實際需要進行設定。在實際作業(yè)中，可以根據(jù)采集到的圖像的實際情況確定具體縮放倍數(shù)和圖像切分方式。

切分出感興趣區(qū)域圖像后，為了更加突出定位管、斜拉線和斜拉線定位鉤的特征，還可以對感興趣圖像進行圖像增強處理。本實施方式中，采用線性變換對所述感興趣區(qū)域進行增強處理，增強處理的公式為：

g′＝g×mult+add

add＝mult×gmin

mult＝255/(gmax-gmin)

其中，g為增強處理前圖像中像素點的灰度值，g′為增強處理后圖像中像素點的灰度值；mult為線性變換系數(shù)；add為線性變換增量，gmax和gmin分別表示增強處理前圖像中的最大灰度值和最小灰度值。

步驟s200：分離出感興趣區(qū)域圖像中的定位鉤區(qū)域；

為了實現(xiàn)對定位鉤狀態(tài)的判斷，首先從感興趣區(qū)域圖像中分離出定位鉤區(qū)域，所述定位鉤區(qū)域包括斜拉線定位鉤以及與斜拉線定位鉤連接的斜拉線。本實施方式中，分離出定位鉤區(qū)域的方式為：

①將感興趣區(qū)域圖像進行二值化處理，得到二值化圖像；

②將二值化圖像進行形態(tài)學腐蝕處理，得到腐蝕圖像，根據(jù)腐蝕圖像中各連通區(qū)域的特征確定出定位管區(qū)域；腐蝕圖像中連通區(qū)域的特征包括連通區(qū)域的面積、矩形度和角度；所述連通區(qū)域的角度是指連通區(qū)域的最小外接仿射矩形與水平面的夾角；由于感興趣區(qū)域圖像中除了定位管、定位鉤以及 與定位鉤連接部分的斜拉線之外，圖像中還包括一些其他的定位支持部件，為了分離出所關注的定位管、定位鉤、與定位鉤直接連的一段斜拉線，本實施方式中，通過腐蝕的方式使定位管區(qū)域分離出來，分離出的定位管區(qū)域主要包括定位管、定位鉤和與定位鉤直接連的一小段斜拉線。

③根據(jù)預設的第一矩形結構元素，將二值化圖像中的定位管區(qū)域進行第一形態(tài)學膨脹處理，得到第一膨脹圖像；根據(jù)預設的第二矩形結構元素，將二值化圖像中的定位管區(qū)域進行第二形態(tài)學膨脹處理，得到第二膨脹圖像；第二矩形結構元素的高度小于第一矩形元素的高度；

④計算第一膨脹圖像與二值化圖像的交集區(qū)域，計算交集區(qū)域與第二膨脹圖像的差異區(qū)域，根據(jù)所述差異區(qū)域中各連通區(qū)域的特征確定出差異區(qū)域中的定位鉤區(qū)域；差異區(qū)域中連通區(qū)域的特征包括連通區(qū)域的面積、矩形度、寬度和高度。

本實施方式中，為了使感興趣區(qū)域圖像中的前景(定位鉤、斜拉線、斜拉線定位鉤)與背景分離，步驟①中，將二值化圖像進行形態(tài)學腐蝕處理之后，腐蝕圖像中會出現(xiàn)多個連通區(qū)域，由于定位管結構(包括其上的斜拉線定位鉤及部分斜拉線)和其在定位裝置中的位置與其它結構存在明顯的不同，定位管所在區(qū)域的連通區(qū)域的特征與其它結構對應的連通區(qū)域也會明顯不同，因此，可以根據(jù)腐蝕膨脹圖像中各連通區(qū)域的特征(面積、矩形度和角度)確定出定位管所在的區(qū)域。其中，矩形度是指連通區(qū)域趨近于矩形的程度，矩形度的計算為現(xiàn)有技術。在實際作業(yè)中，通過計算第一腐蝕膨脹圖像中各連通區(qū)域的面積、矩形度和角度，將計算結果與預設的定位管的面積閾值、矩形度閾值和角度閾值相比較，即可確定出定位管所在區(qū)域。同樣，在步驟④中可以根據(jù)定位鉤的結構特征及其位置，根據(jù)差異區(qū)域中各連通區(qū)域的特征確定出差異區(qū)域中的定位鉤區(qū)域。

需要說明的是，步驟③中進行形態(tài)學膨脹處理都是對二值化圖像中的原圖進行的處理，并不是在腐蝕圖像的基礎上進行的。步驟②中進行形態(tài)學腐蝕處理的目的是通過處理后的圖像與二值化圖像的交集將定位管及其周圍一定范圍內的結構分離出來，該分離精度要求不高，只要保證分離后的圖像中定位管、定位管上的定位鉤及部分斜拉線包括在內即可，步驟③中進行第二次形態(tài)學膨脹處理的目的是更精確分離出定位管本身的區(qū)域，以通過將定位 管本身的區(qū)域與所述交集區(qū)域的比對得出定位鉤區(qū)域。本實施方式中，根據(jù)定位管的結構特征，選用了矩形結構元素，第二矩形結構元素的高度明顯要小于步驟①中第一矩形結構元素的高度，具體的矩形結構元素的選擇根據(jù)實際待處理圖像的大小進行設置。

本實施方式中，為了使斜拉線定位鉤水平放置，以便于后續(xù)對斜拉線方向的計算，步驟③中，將感興趣區(qū)域圖像中的定位管區(qū)域進行第一形態(tài)學膨脹處理和第二形態(tài)學膨脹處理之前，還包括對所述定位管區(qū)域進行水平校正的步驟，校正方式為：

計算定位管區(qū)域的水平傾斜度，根據(jù)所述水平傾斜度對定位管區(qū)域進行水平校正，使定位鉤水平放置，從而使斜拉線定位鉤水平放置。計算定位管區(qū)域的水平傾斜度的方式為：計算定位管區(qū)域的最小外接矩形與水平面的夾角，該夾角為定位管區(qū)域的水平傾斜度。

步驟s300、計算斜拉線的方向，將定位鉤區(qū)域劃分為左右兩個區(qū)域，根據(jù)斜拉線方向和左右分區(qū)中連通區(qū)域的數(shù)量判斷出斜拉線定位鉤的狀態(tài)。

在實際應用中，待處理的感興趣區(qū)域圖像眾多，為了提高大量數(shù)據(jù)的處理速度，通常需要將待處理的圖像調整為統(tǒng)一的圖像格式要求，在本實施方式中，由于在該步驟中需要區(qū)分圖像的左右區(qū)域，因此需要確定圖像的左和右，本實施方式中，將感興趣區(qū)域圖像中支柱所在的一側定義為右，即靠近支柱的圖像一側為右，遠離支柱的一側為左。此時，若在步驟s100中采集到的原始圖像中支柱在左側，需要首先將圖像進行水平翻轉，以使支柱位于右側，如圖2中所示的示意圖，需要首先將圖像水平翻轉后再進行本實施方式中的步驟s300。

當然，也可以將遠離支柱的一側定義為左，此時只需要將本實施方式中后續(xù)對左右區(qū)域的判斷互換即可。

本實施方式中，計算定位鉤區(qū)域中斜拉線的方向的方式為：

1)將定位鉤區(qū)域劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域；所述上部區(qū)域為只包含斜拉線的區(qū)域；在實際應用中，對定位鉤區(qū)域上下區(qū)域的劃分可以采用不同的方式，只要保證上部區(qū)域中只包含斜拉線即可。本實施方式中提供的一種劃分方式為：根據(jù)定位鉤區(qū)域的大小設置上部區(qū)域高度閾值，根據(jù)上述區(qū)域高度閾值劃分出定位鉤區(qū)域的上部區(qū)域。

2)計算所述上部區(qū)域中斜拉線所在區(qū)域的最小外接矩形與水平面的夾角phi，所述夾角為斜拉線的方向，phi>0表示夾角phi的開口朝向為右，phi<0表示夾角phi的開口朝向為左。本實施方式中，夾角是以弧度的方式來表示的。

在實際作業(yè)中，將定位鉤區(qū)域劃分左右兩個區(qū)域可以采用多個方式，只要是把定位鉤的結構切分為左右兩個部分即可。本實施方式中，將定位鉤區(qū)域劃分為左右兩個區(qū)域的方式為：

1)計算所述下部區(qū)域中斜拉線定位鉤所在區(qū)域的最小正外接矩形的最左端的列坐標columnstart和最右端的列坐標columnend；所述最小正外接矩形為與水平面夾角為零的最小外接矩形；本實施方式中，坐標系的原點為感興趣區(qū)域圖像的左上角坐標，列坐標指的是橫向的坐標；

2)以過(columnstart+columnend)/2點的縱垂線將所述下部區(qū)域均分為左右兩個區(qū)域。

之后，根據(jù)斜拉線的方向和左右兩個區(qū)域中的連通區(qū)域的數(shù)量判斷出所述斜拉線定位鉤的狀態(tài)的方式為：

設左右兩個區(qū)域中左側區(qū)域的連通區(qū)域數(shù)量為numberleft，右側區(qū)域的連通區(qū)域數(shù)量為numberright；

在滿足下述條件一時，斜拉線定位鉤的狀態(tài)正常，在滿足下述條件二時，斜拉線定位鉤的狀態(tài)為裝反；

條件一：numberleft>numberright且phi>0，或者，

numberleft<numberright且phi<0；

條件二：numberleft≥numberright且phi≤0，或者，

numberleft≤numberright且phi≥0，或者，

numberleft＝numberright且phi＝0。

本實施方式中所提供的上述斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法，能夠實現(xiàn)斜拉線定位鉤狀態(tài)的快速實時檢測，為盡早發(fā)現(xiàn)接觸網故障給出預警信息提供了基礎，保證接觸網處于良好工作狀態(tài)，以利于電氣化鐵道的安全運營。

與圖1中所示的方法相對應，本發(fā)明實施例中還提供了一種高鐵接觸網 斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測系統(tǒng)，如圖3所示，該系統(tǒng)可以包括感興趣區(qū)域獲取模塊100、定位鉤區(qū)域分離模塊200和定位鉤狀態(tài)判斷模塊300。

感興趣區(qū)域獲取模塊100，用于通過圖像采集設備實時采集高鐵接觸網的每個支柱的感興趣區(qū)域圖像；所述感興趣區(qū)域圖像中包括定位管、斜拉線和斜拉線定位鉤；

定位鉤區(qū)域分離模塊200，用于分離出所述感興趣區(qū)域圖像中的定位鉤區(qū)域；所述定位鉤區(qū)域包括斜拉線定位鉤和斜拉線；所述定位鉤區(qū)域模塊包括：

圖像二值化單元201，用于將感興趣區(qū)域圖像進行二值化處理，得到二值化圖像；

水平校正單元202，用于在將二值化圖像中的定位管區(qū)域進行第一形態(tài)學膨脹和第二形態(tài)學膨脹處理之前，計算定位管區(qū)域的水平傾斜度，根據(jù)所述水平傾斜度對定位管區(qū)域進行水平校正；計算定位管區(qū)域的水平傾斜度的方式為：計算定位管區(qū)域的最小外接仿射矩形與水平面的夾角，該夾角為定位管區(qū)域的水平傾斜度；

圖像腐蝕處理單元203，用于將二值化圖像進行形態(tài)學腐蝕處理，根據(jù)腐蝕圖像中各連通區(qū)域的特征確定出定位管區(qū)域；腐蝕圖像中連通區(qū)域的特征包括連通區(qū)域的面積、矩形度和角度；所述連通區(qū)域的角度是指連通區(qū)域的最小外接仿射矩形與水平面的夾角；

圖像膨脹處理單元204，用于根據(jù)預設的第一矩形結構元素，將二值化圖像中的定位管區(qū)域進行第一形態(tài)學膨脹處理，得到第一膨脹圖像；還用于根據(jù)預設的第二矩形結構元素，將二值化圖像中的定位管區(qū)域進行第二形態(tài)學膨脹處理，得到第二膨脹圖像；第二矩形結構元素的高度小于第一矩形元素的高度；

定位鉤區(qū)域確定單元205，用于確定定位鉤區(qū)域，確定方式為：計算第一膨脹圖像與二值化圖像的交集區(qū)域，計算交集區(qū)域與第二膨脹圖像的差異區(qū)域，根據(jù)所述差異區(qū)域中各連通區(qū)域的特征確定出差異區(qū)域中的定位鉤區(qū)域；差異區(qū)域中連通區(qū)域的特征包括連通區(qū)域的面積、矩形度、寬度和高度；

定位鉤狀態(tài)判斷模塊300，用于判斷斜拉線定位鉤的狀態(tài)，判斷方式為：計算定位鉤區(qū)域中斜拉線的方向，將定位鉤區(qū)域劃分為左右兩個區(qū)域，根據(jù) 斜拉線的方向和左右兩個區(qū)域中連通區(qū)域的數(shù)量判斷出所述斜拉線定位鉤的狀態(tài)；所述斜拉線定位鉤的狀態(tài)包括定位鉤正常和定位鉤裝反。

為了更好的理解本發(fā)明，下面結合具體實施例對本發(fā)明進行進一步的說明。

實施例

首先，通過圖像采集設備采集高鐵運行線路每根支柱的接觸網感興趣區(qū)域的圖像。圖4中示出了本實施例中采集到的感興趣區(qū)域的圖像，圖像尺寸為1000×1000，圖像中包括了定位管1、斜拉線2和斜拉線定位鉤3等結構。之后，對圖像進行增強處理，增強處理之后進行二值化處理，得到二值化圖像，圖5為將圖4進行二值化處理后得到的二值化圖像。

完成圖像二值化處理后，對圖5所示的二值化圖像進行形態(tài)學腐蝕處理，根據(jù)腐蝕圖像中各連通區(qū)域的面積(本實施例中面積為圖像中總的像素個數(shù))、矩形度和角度與預設的定位管的連通區(qū)域的面積閾值、矩形度閾值和角度閾值相比較分離出圖5中定位管、定位鉤和部分斜拉線所在的定位管區(qū)域，并根據(jù)定位管區(qū)域的水平傾斜度對分離出的定位管區(qū)域進行水平校正，使其水平放置。本實施例中，預設的定位管區(qū)域的連通區(qū)域的面積范圍為[20000,99999]、矩形度范圍為[0.5,1]和角度范圍[-0.3,0.3]。

分離出定位管區(qū)域后，對二值圖像中該部分區(qū)域進行兩次形態(tài)學膨脹處理，本實施例中第一形態(tài)學膨脹處理的第一矩形結構元素的大小為70×160(像素個數(shù))，70為寬度，160為高度，本實施例中經過第一膨脹處理的定位管區(qū)域如圖6所示。第二形態(tài)學膨脹處理的矩形結構元素為70×1，處理后得到的第二膨脹圖像如圖7所示。

之后確定定位鉤區(qū)域(定位鉤和與定位連接的部分斜拉線)：首先計算第一腐蝕圖像與二值化圖像的交集區(qū)域，圖8為本實施例中圖6中所示的第一膨脹圖像與圖5中所示的二值化圖像的交集區(qū)域圖像。之后，計算圖8中所示的交集區(qū)域與圖7中所示的第二膨脹圖像的差異區(qū)域，差異區(qū)域圖像如圖9所示，最后將圖9中所示的差異區(qū)域中各連通區(qū)域的面積、矩形度、寬度和高度與預設的各特征的閾值相比較，確定出差異區(qū)域中的定位鉤區(qū)域，本實施例中，預設的定位鉤的連通區(qū)域的面積范圍為[330,400]，矩形度范圍為[0.35,0.65]， 高度和寬度范圍分別為[50,80]和[25,50],通過將差異圖像中各連通區(qū)域的特征與預設的各特征的范圍確定出定位鉤區(qū)域，圖10示出了本實施例中定位鉤區(qū)域的放大圖。

對于定位鉤區(qū)域，計算定位鉤區(qū)域中斜拉線的方向，即斜拉線所在區(qū)域的最小外接矩形與水平面的夾角：首先，將定位鉤區(qū)域分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，本實施例中劃分上下部區(qū)域的方式為：首先計算定位鉤區(qū)域的的最小正外接矩形(矩形與水平面夾角為0)，以二值化圖像的左上角作為圖像坐標原點，圖像的寬度方向為列坐標(向右為正)，高度方向為行坐標(向下為正)，定位鉤區(qū)域的最小正外接矩形的左上角坐標記為(row1，column1)，右下角坐標記為(row2,column2),本實施例中預設的上部區(qū)域高度閾值為n個像素，那么，上部區(qū)域的左上角坐標為(row1，column1)，右下角坐標為(row1+n，column2)，當然，還可以設置上下部區(qū)域的左右可調整范圍，如上部區(qū)域的橫向范圍可以左右擴展設定個數(shù)的像素。圖11(a)為本實施例中定位鉤的只包括斜拉線的上部區(qū)域，圖11(b)為斜拉線的最小外接矩形與水平面的夾角示意圖，圖中角α即為斜拉線的方向，圖中可以看出角α的開口方向為左，因此，phi<0。

將定位鉤區(qū)域劃分左右兩個區(qū)域：本實施例中，計算所述下部區(qū)域中斜拉線定位鉤所在區(qū)域的最小正外接矩形的最左端的列坐標columnstart和最右端的列坐標columnend，以過(columnstart+columnend)/2點的縱垂線將下部區(qū)域均分為左右兩個區(qū)域，圖12(a)與圖12(b)為本實施例中的左右兩個區(qū)域，可見，12(a)的左區(qū)域中的連通區(qū)域數(shù)量為numberleft＝1，右側區(qū)域的連通區(qū)域數(shù)量為numberright＝2，因此，滿足條件一中的numberleft<numberright且phi<0，因此，定位鉤的狀態(tài)為正常，未反裝。

本實施方式中所提供的上述斜拉線定位鉤的狀態(tài)檢測方法，能夠實現(xiàn)斜拉線定位鉤狀態(tài)的快速實時檢測，為盡早發(fā)現(xiàn)接觸網故障給出預警信息提供了基礎，保證接觸網處于良好工作狀態(tài)，以利于電氣化鐵道的安全運營。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其同等技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。