[發(fā)明專利]基于圖像處理的機(jī)車受電弓狀態(tài)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210133544.6
• 申請(qǐng)日: 2012-05-03
• 公開（公告）號(hào): CN102662114A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李濤;童翔;喻會(huì)永;吳禹希;汪焰恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種基于圖像處理的機(jī)車受電弓狀態(tài)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括源單元、觸發(fā)單元、拍攝單元、補(bǔ)光單元、中心處理單元、故障報(bào)警單元、無線通信單元、圖像儲(chǔ)存單元和信息展示單元，其特征在于：所述的觸發(fā)單元在檢測(cè)到機(jī)車和機(jī)車受電弓到達(dá)最佳觸發(fā)拍攝點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)拍攝單元和補(bǔ)光單元同時(shí)工作，拍攝單元拍攝受電弓圖像和機(jī)車標(biāo)識(shí)圖像，同時(shí)補(bǔ)光單元為拍攝單元提供光照補(bǔ)償；拍攝單元拍攝到的受電弓圖像和機(jī)車標(biāo)識(shí)圖像傳輸?shù)街行奶幚韱卧M(jìn)行處理和計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果表明受電弓狀態(tài)正常，則儲(chǔ)存該受電弓圖片，如果計(jì)算結(jié)果表明受電弓出現(xiàn)故障，則向故障報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警命令，同時(shí)把出現(xiàn)故障的受電弓圖像和對(duì)應(yīng)的機(jī)車標(biāo)識(shí)圖像通過無線通信單元遠(yuǎn)程傳回監(jiān)控中心的圖像儲(chǔ)存單元，出現(xiàn)故障的受電弓圖像、對(duì)應(yīng)的機(jī)車標(biāo)識(shí)圖像和故障信息最終在信息展示單元得以展示；所述的電源單元同時(shí)為拍攝單元、觸發(fā)單元、補(bǔ)光單元和中心處理單元供電。

2.一種利用權(quán)利要求1所述裝置的基于圖像處理的機(jī)車受電弓狀態(tài)無線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于包括下述步驟：

(一)確定最佳觸發(fā)拍攝點(diǎn)，包括以下步驟：

(1)計(jì)算出拍攝單元的成像在垂直方向的尺寸n＝m×c×b/d，其中，成像物的垂直尺寸為m，預(yù)定成像視場(chǎng)的垂直尺寸為d，d大于m，拍攝單元傳感器的一個(gè)像素點(diǎn)的工藝尺寸為b，拍攝單元在垂直方向上傳感器的個(gè)數(shù)為c；

(2)根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律和計(jì)算出拍攝單元成像的物距得其中，拍攝單元的焦距為f，拍攝單元成像的物距為u，像距為v；

(3)觸發(fā)單元第一次觸發(fā)工作時(shí)，測(cè)得機(jī)車與觸發(fā)單元的距離L1，觸發(fā)單元第二次觸發(fā)工作時(shí)，測(cè)得機(jī)車與觸發(fā)單元的距離L2，兩次觸發(fā)的時(shí)間間隔為ΔT，則該機(jī)車行駛的平均速度為V=L1-L2ΔT;]]>

(4)拍攝單元的觸發(fā)響應(yīng)延時(shí)時(shí)間為t1，觸發(fā)單元的響應(yīng)延時(shí)為t2，機(jī)車在(t1+t2)的觸發(fā)延時(shí)時(shí)間內(nèi)行駛的距離S=V(t1+t2)=L1-L2ΔT(t1+t2);]]>

(5)觸發(fā)單元的最佳觸發(fā)拍攝點(diǎn)是機(jī)車到觸發(fā)單元的距離為S+u=L1-L2ΔT(t1+t2)+f(dcb+1).;]]>

(二)拍攝單元拍攝受電弓圖像和機(jī)車標(biāo)識(shí)圖像，同時(shí)補(bǔ)光單元為拍攝單元提供光照補(bǔ)償；

(三)拍攝單元拍攝到的受電弓圖像和機(jī)車標(biāo)識(shí)圖像傳輸?shù)街行奶幚韱卧M(jìn)行處理和計(jì)算，包括以下步驟：

(a)把正常狀態(tài)的受電弓圖像作為標(biāo)準(zhǔn)受電弓照片A0；

(b)預(yù)存機(jī)車標(biāo)識(shí)圖像，把機(jī)車標(biāo)識(shí)牌各漢字、字母的圖像建立圖像信息庫B0；

(c)對(duì)系統(tǒng)工作時(shí)實(shí)時(shí)輸入的受電弓圖像A1和機(jī)車標(biāo)識(shí)圖像B1進(jìn)行灰度拉伸、中值濾波和直方圖均衡化處理；

(d)運(yùn)用Harris算法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)受電弓照片A0、受電弓圖像A1、圖像信息庫B0和機(jī)車標(biāo)識(shí)圖像B1進(jìn)行特征點(diǎn)提取，提取的特征點(diǎn)集合分別是{α0}、{α1}、{β0}、{β1}；

(e)對(duì){α0}和{α1}運(yùn)用SIFT算法計(jì)算單應(yīng)矩陣H1，對(duì){β0}和{β1}運(yùn)用SIFT算法計(jì)算單應(yīng)矩陣H2；

(f)把受電弓圖像A1矩陣左乘H1的逆矩陣得到圖像A2，使受電弓圖像A1和標(biāo)準(zhǔn)受電弓照片A0實(shí)現(xiàn)圖像配準(zhǔn)；把機(jī)車標(biāo)識(shí)圖像B1矩陣左乘H2的逆矩陣得到圖像B2，使機(jī)車標(biāo)識(shí)圖像B1和圖像信息庫B0實(shí)現(xiàn)圖像配準(zhǔn)；

(g)對(duì)圖像A2、受電弓圖像A1和圖像B2分別進(jìn)行加權(quán)求和的灰度化處理、自適應(yīng)閥值法的二值化、高通濾波的梯度銳化處理最終得到圖像A3、A4和圖像B3；

(h)對(duì)圖像A3、A4和圖像B3進(jìn)行區(qū)域分割處理，在經(jīng)過圖像歸一化處理后，提取受電弓和機(jī)車標(biāo)識(shí)牌特征，得到受電弓圖像A5、A6和機(jī)車標(biāo)識(shí)牌圖像B4；

(i)對(duì)受電弓圖像A5、A6和機(jī)車標(biāo)識(shí)牌圖像B4進(jìn)行形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算后，進(jìn)行進(jìn)行Hough變換整體處理得到圖像A7、A8和圖像B5，圖像A8儲(chǔ)存在中心處理單元14用于下次圖像運(yùn)算處理；

(j)統(tǒng)計(jì)圖像A8灰度值為1的像素點(diǎn)的數(shù)目為m個(gè)，把圖像A8矩陣與圖像A7矩陣進(jìn)行減法運(yùn)算，統(tǒng)計(jì)相減后圖像的灰度值為1的像素點(diǎn)的數(shù)目為n；如果n/m的值大于設(shè)定的閥值則表示受電弓結(jié)構(gòu)缺失，屬于受電弓故障；

(k)提取圖像A7的直線邊緣，找到最長的兩條邊緣直線，統(tǒng)計(jì)兩條邊緣尺寸之間的像素點(diǎn)數(shù)目為a，假定拍攝單元傳感器的一個(gè)像素點(diǎn)的工藝尺寸為b，受電弓滑板條的原始厚度為c，則受電弓滑板條的磨損耗為c-a×b；

(l)從圖像B5中提取車牌字符特征，在已有的字符特征庫中輸入已有的字符特征，進(jìn)行特征字符的匹配，最終識(shí)別出字符結(jié)果；

(四)如果計(jì)算結(jié)果表明受電弓狀態(tài)正常，則儲(chǔ)存該受電弓圖片，如果計(jì)算結(jié)果表明受電弓出現(xiàn)故障，則進(jìn)入下一步；

(五)發(fā)出報(bào)警命令，同時(shí)把出現(xiàn)故障的受電弓圖像和對(duì)應(yīng)的機(jī)車標(biāo)識(shí)圖像遠(yuǎn)程傳回監(jiān)控中心。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圖像處理的機(jī)車受電弓狀態(tài)無線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述的步驟(j)設(shè)定的閥值為5％。