[发明专利]一种航空插头现场静态图像检测算法

说明书

一种航空插头现场静态图像检测算法，它涉及运用图像处理技术进行故障诊断，解决了重要装备现场临时插接大量航空插头的故障检测问题。本发明的步骤为：一、对航空插头图像进行层次化聚类，并利用定制的判别条件结束各层聚类；二、根据针头坐标辨识参数：旋转角、相邻插针橫轴和纵轴间距；三、依据得到的参数变换模板，并计算变换后的模板针头坐标与插头针头坐标之差，当该差值较大时，判定该插针存在故障。本发明的基本思想是不对原始图像进行变换而只是通过多次聚类进行分割，估计出插头姿态参数后去变换插头标准模板，进而匹配出每个插针的位置误差，这样能避免变换原始图像所造成的像素误差，有效降低误检率。

技术领域

本发明涉及模式识别领域的图像检测方法，具体涉及一种航空插头现场静态图像检测算法。

背景技术

电连接器是各类工程系统中必不可少的基础机电元件，用于实现电信号的传输和控制，以及电子与电气之间的连接，应用领域广泛，圆形电连接器通常也称作航空插头。许多重要装备都需要临时现场插接大量的接插件，其中绝大部分为航空插头。为了杜绝接插环节出现失误，要求实施接插的操作人员首先目测接插件的插头有无弯针或断针、插座有无堵塞，然后还要完成接插的前后分别对插头、插座、插好的合体接插件分别进行照片拍摄。但是该照片一般只是在插接全部完成后发生电测故障或整体发生事故，进行排查故障源时才会调用。本专利提供的方法能够充分利用这些图片，处理速度快对他们进行自动故障检测，从而起到人力检测之外的二道保险。

现场插接面临的主要问题是线缆及插头都已经完成装备，所以插头不能放置在标准工装上进行标准照片的拍摄，往往只能手持通过单反相机拍摄，有时仅仅是普通数码相机或手机，所以拍摄背景与插头所占照片比例都不能确定。另外，插头也会由于手持发生一定姿态变化，而且拍摄位置也不能保证处于照片正中心。这些原因也导致目前尚无有效的算法能够利用现场拍摄的静态图像进行电连接器方面的检测。从故障实例统计来看，插头插针易发生弯针或断针等故障，而插座针孔故障率较低，当针孔因插针断针导致堵孔时，插针也会出现故障，所以航空插头检测需求主要是检查插针是否正常。本发明提出的航空插头现场静态图像检测算法，就是针对上述这种非标现场图片的基础上完成插头插针的故障检测。

目前一些基于图像的故障检测算法都是变换图像，但这种方式会引起初始图像像素发生畸变，可能会导致检测结果错误，本发明不对原始图像进行变换而只是去变换插头标准模板，进行故障检测，插头标准模板是包含插针针头位置、插针半径、插针杆长和底盘半径的数据集合。另外，本发明采用了层次化聚类方法来针对插头各个部分特征进行有效聚类，并给出了各层聚类的终止条件，这些创新性工作使得无监督聚类能够准确的获取我们进行故障时所需的底盘、针头等聚类图像。本发明检测的航空插头插针均具有水平排布特征，针头分布在几条直线上，通过直线辨识参数，插针是螺旋排布的插头暂未考虑。

发明内容

许多大型设备都需要临时插接大量的接插件，其中绝大部分为航空插头，但使用人力检查插针针头是否存在故障需要耗费大量精力，而且准确率不高。插头插针易发生弯针或断针等故障，而插座针孔故障率较低，当针孔因插针断针导致堵孔时，插针也会出现故障，因此主要是对具有插针的公头进行检测。本发明检测的航空插头插针均具有水平排布特征，针头分布在几行直线上，除了少数用作电源的插针较粗之外都是直径相等的细针，而对于插针是螺旋排布的插头暂未考虑。利用相机所拍摄的航空插头图像，实时上传工作站或上位机(通过无线Wi-Fi、USB数据线或网线形式)，利用程序自动检测插针是否存在故障。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：首先，对相机拍摄的航空插头图像进行层次化聚类分析，聚类方法采用k均值聚类，并利用定制的判别条件结束各层聚类；其次根据针头的位置坐标，拟合出针头所在的直线，辨识出旋转角、相邻插针橫轴和纵轴间距3个参数，唯一确定插头姿态；然后变换插头标准模板，求得变换模板之后针头的位置坐标，与插针针头进行匹配，实现航空插头自动故障检测。

本发明的流程图如图1所示，具体步骤如下：