[发明专利]一种在接触网图像中定位出定位线夹的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及对高铁接触网的图像进行处理的技术领域，尤其涉及一种在接触网图像中定位出定位线夹的方法和系统。

背景技术

接触网是电气化铁道的重要设备，由于接触网结构、力学、工作环境等工作特点，易造成松脱裂断等故障，且接触网沿线架设无备用，是整个牵引供电系统的薄弱环节，其技术参数是否符合要求将直接影响铁路供电和行车安全，因此铁路供电部门要有计划地进行接触网检测，以便及时发现隐患，保证电气化铁路的安全运营。

由于高速铁路接触线及承力索的张力增大，各接触网零部件的受力及震动也大幅增加，接触网零部件的安全问题尤为突出，实际运营过程中已发生多起由接触网关键部件引发的事故，因此为了高速铁路安全运行，需要对接触网悬挂状态进行有效的监测，定位线夹作为接触网悬挂的关键部件，处于接触线和受电弓的连接部位，受到的冲击力很大，一旦发生松动或脱落等故障，会造成接触线脱落引发弓网事故，因此需要针对定位线夹状态进行监测。

目前现阶段接触网定位线夹是否存在故障主要采用人工定期巡视检测和技术人员查看定位线夹图像的方式，但是存在劳动强度大，工作效率低，工作周期长，隐患不易发现等缺点。相对于人工巡线的方式，通过查看图像的方式检测装置故障可大大缩短工作周期，但通过高清成像系统得到的接触网关键悬挂图像数量巨大，工人容易产生视觉疲劳从而发生误检漏检。因此，采用图像处理的方式自动检测图像中关键部件的故障成为亟待解决的实际工程问题，其中在高精度成像的图像中准确定位到定位线夹就是第一个步骤，定位的准确率直接影响后续检测的准确率，是关键的一步。另外即使是采用技术人员人工查看图像的方式，单独提取定位线夹部分显示查看也可以大大提高效率，对于定位线夹的监测具有重要的意义。

目前的检测方式仍限制在后期人工查看高清图像的阶段，国内外基于图像处理的定位线夹智能检测方法的研究很少，在实际工程应用中，利用图像处理的定位线夹故障检测也尚无先例。

发明内容

为了在接触网图像中定位出定位线夹以方便查看或者后期检测，本发明公开了一种在接触网图像中定位出定位线夹的方法。

本发明的具体实施方式如下：

一种在接触网图像中定位出定位线夹的方法，其具体包括以下的步骤：步骤一、设置在机车顶部的接触网巡检装置拍摄接触网图像，并对拍摄到的图像进行边缘检测；步骤二、检测图像中的直线，分别得到横向直线和纵向直线；步骤三、排除图像中的受电弓；步骤四、判断横向直线和纵向直线相交处是否形成T形，若判断为T形相交，继续步骤五，否则结束；步骤五、提取该T形相交处的图像轮廓并检测其高斯分布，同时将该图像与预设模板进行匹配，若高斯分布满足预设定条件或者图像与预设模板匹配则判定该T形相交处为定位线夹，并获取该处的坐标值，否则结束。

更进一步地，上述方法还包括先对图像进行预处理，然后再进行边缘检测，所述预处理包括缩小图像并对图像进行中值滤波。

更进一步地，上述边缘检测的具体过程为：对缩小后的图像使用直方图统计像素，并计算全图像素平均值，根据计算出的全图像素平均值采用不同阈值的边缘检测算子进行边缘检测。

更进一步地，上述检测图像中的直线的具体过程为：应用Hough变换检测直线，在检测到的直线中筛选符合位置和角度的直线进行平行线聚类，分别查找中心线，得到各结构中心线。

更进一步地，上述排除图像中的受电弓的具体过程为：先根据中心线以及受电弓在图像中的固定位置粗略分割图像去除受电弓，再利用受电弓轮廓信息精细排除受电弓。

更进一步地，上述T形相交的具体判断过程为：将各结构端点作为感兴趣区域，针对正定位和反定位的定位器，分别选择左端点和右端点区域作为感兴趣区域，对于每一个感兴趣区域内，分别得到横向的定位器直线和纵向的接触线直线，根据纵向直线和横向直线相交处的像素值跳变点个数判断是否是定位线夹。

更进一步地，上述根据纵向直线和横向直线相交处的像素值跳变点个数判断是否是定位线夹的具体过程为：以区域内横向和纵向直线的交点为圆心取圆，采集该圆上像素值由255跳变到0的点的个数，当跳变点个数为3时，判断为T形相交。

更进一步地，上述高斯分布判断具体包括以下的步骤：在所选定的端点区域进行轮廓提取并进行多边形近似，选择横向定位器直线的边缘以下区域进行角点检测，并检测其高斯分布，判定其中心点的相对位置关系是否符合矩形的特征，以此判断是否是定位线夹。