[发明专利]一种高效刚性接触线结构光光条提取方法

权利要求书

1.一种高效刚性接触线结构光光条提取方法，其特征在于：包括以下步骤：

图像阈值化步骤：利用图像灰度直方图的分布特性，设定一个合理的阈值，对图像进行阈值化处理；

连通区域提取步骤：采用基于8邻域的连通区域提取方法，对阈值化结果图像进行区域提取，将具备连通性的各个前景目标进行组合，形成具备形状与位置特征的不同区域目标；

Blob几何分析步骤：对各个连通区域的位置分布和尺寸几何关系进行特性分析，对较小的区域或者较大的区域进行相应的滤除工作以及将分布相对密集的多个单连通区域组合合并形成一个大的连通区域，从而计算生成有效的导线连通区域候选集合；

形状判别分析步骤：采用Hausdorff Distance判别来进行几何形状的识别，并最终得到刚性接触线轮廓；

导线轮廓定位输出步骤：输出刚性接触线导线轮廓，从而实现接触网几何参数的在线实时监测；所述图像阈值化步骤具体包括以下步骤：

A1.基于检测图像的成像特性，初始化算法参数：前景最小占比因子f_min、前景最大占比因子f_max、阈值G_thresh和迭代阈值步长G_step；

A2.根据参数G_thresh进行阈值化，并计算前景占比f；

A3.根据阈值化后的前景占比f与f_min和f_max之间的关系，判别阈值化是否合理；若阈值化合理，则阈值化结束；若不合理，则进行下一步处理；

A4.调整阈值参数G_thresh，若前景占比f与f_min的差距较大，则进行较大步长调整G_thresh+＝G_step；否则进行微小步长调整G_thresh+＝1；

A5.重新执行上述步骤A2～A4，直到在步骤A3中得到合理的结果，跳出迭代计算，从而完成图像的阈值化处理；

所述步骤A4中，若f＜0.5f_min，表示前景占比f与f_min的差距较大。

2.根据权利要求1所述的一种高效刚性接触线结构光光条提取方法，其特征在于：所述Blob几何分析步骤具体包括以下步骤：

B1.根据导线优先分布在图像最底部的成像特性，首先计算最低区域R_ref；

B2.在R_ref的最低点位置，根据导线的标准宽度W_ref和高度H_ref，生成一个标准区域R'_ref；

B3.判别连通区域与R'_ref之间的关系，若连通区域与R'_ref在水平方向和垂直方向都存在交集，则进行R_ref的融合扩大，否则该连通区域无效；

B4.经融合处理后，得到一个实际的完整导线区域，对得到的完整导线区域再次进行前景计算。

3.根据权利要求1所述的一种高效刚性接触线结构光光条提取方法，其特征在于：所述形状判别分析步骤的具体方法为：

假设有两组集合A＝{a₁，a₂,...，a_p}和B＝{b₁，b₂,...，b_p}，则这两个点集合之间的Hausdorff距离定义为：

H(A,B)＝max(h(A,B),h(B,A))                       (1)

点集A为标准刚性接触线图像模板，点集B为Blob几何分析后提取的目标区域图像，h(A，B)和h(B，A)分别称为从A集合到B集合以及从B集合到A集合的单向Hausdorff距离，双向Hausdorff距离H(A，B)是单向距离h(A，B)和h(B，A)两者中的较大者，它度量了两个点集间的最大不匹配程度；

采用第一最大不匹配度和第二最大不匹配度对提取的目标区域图形进行形状判别，并最终得到刚性接触线轮廓。

4.根据权利要求3所述的一种高效刚性接触线结构光光条提取方法，其特征在于：所述第二最大不匹配度不大于所述第一最大不匹配度的2倍。