[发明专利]一种高效刚性接触线结构光光条提取方法

说明书

本申请涉及轨道交通技术领域，公开了一种高效刚性接触线结构光光条提取方法，包括图像阈值化步骤、连通区域提取步骤、Blob几何分析步骤、形状判别分析步骤和导线轮廓定位输出步骤。采用8邻域的连通区域提取方法，对阈值化后的图像进行区域提取，降低了4邻域在锯齿效应明显的图像上提取连通区域的缺陷，而采用Hausdorff Distanc判别来进行几何形状的识别，则满足了软件的时效性要求。本申请在满足接触网导线定位准确率的同时，整体耗时也极低，能够满足实时在线检测的基本需求。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种高效刚性接触线结构光光条提取方法。

背景技术

接触网主要由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱及相关基础设施等构成，是沿铁路线上空架设的一种特殊输电线路。它的功能是通过接触线与受电弓之间的接触，从而为电力机车提供电能。因此，要保证机车行车安全，保证受电弓与接触线良好接触以及稳定受流，除了对接触悬挂的设计施工和运营需要严格要求之外，对接触网各个设施设备进行状态检测也必不可少。

评价接触网受流性能的重要参数包括几何参数，而几何参数则主要包括几项测量指标：接触线高度、接触线拉出值、定位管坡度、线岔、接触线磨耗和支柱位置等。基于激光扫描方法(也称为结构光式)实现的几何参数测量，主要通过在列车车顶安装高速工业数字相机，具备一定倾斜角度的朝上拍摄采集激光光条在接触网导线区域的成像图像，然后通过采用图像视觉处理的方法定位接触网导线在图像中的位置，从而计算导线相对于相机的高度与横向位移，最后根据相机安装车顶的位置关系，实现接触网几何参数的导高与拉出值测量。图像检测定位接触网导线位置主要通过采用基础图像处理方法，对相机采集图像进行分析，实现对接触网导线位置的定位计算，而定位接触网导线位置处理过程中，最重要的就是导线光条成像的提取。由于成像环境干扰多和导线光条图像复杂等因素，传统的图像处理方法对于刚性接触线结构光光条的提取效率与提取精度有待提高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷和不足，本发明的目的旨在于提供一种能够快速、精准的提取接触网导线光条，并最终实现接触网几何参数精准测量的高效刚性接触网线结构光光条的提取方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高效刚性接触线结构光光条提取方法，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。

优选地，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；