[發(fā)明專利]一種高鐵接觸網(wǎng)多線路圖像的識別及歸一化方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610120366.1
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN107153835A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 劉軍;陳奇志;王倩;吳限
• 申請（專利權(quán)）人: 成都交大光芒科技股份有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙)11311
• 代理人: 田明,張海秀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高鐵接觸網(wǎng)多線路圖像的識別及歸一化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著高速鐵路運輸技術(shù)的進一步發(fā)展及其廣泛應用，高鐵接觸網(wǎng)作為向機車提供電能的重要設施，其是否處于安全工作狀態(tài)也越來越受到關(guān)注。為了保證接觸網(wǎng)處于良好工作狀態(tài)，以利于電氣化鐵道的安全運營，盡早發(fā)現(xiàn)并處理接觸網(wǎng)故障。實際中，高鐵接觸網(wǎng)故障主要由零部件的松、脫、缺、裂等造成。目前，接觸網(wǎng)檢測模式主要還是在天窗作業(yè)時人工上線巡檢，但由于線路所處環(huán)境復雜，人為觀察危險性高以及職工素質(zhì)不均等因素，及有可能會出現(xiàn)漏檢的情況，從而造成安全隱患。

隨著計算機技術(shù)和機器視覺技術(shù)的發(fā)展，在高鐵接觸網(wǎng)的故障檢查和維護時，應用高科技技術(shù)變的越來越普遍。應用這些技術(shù)不僅能夠節(jié)約人力資源成本，還能夠更快更及時地發(fā)現(xiàn)故障，從而方便高鐵接觸網(wǎng)的維護，減小維護周期，提高維護效率。但是對于高鐵區(qū)段中接觸網(wǎng)懸掛規(guī)格不一致的情況，現(xiàn)有的成像檢測裝置在換一條線路時則需要修改為不同的方法，時間成本和人力成本均較高。并且在同一線路上接觸網(wǎng)懸掛也具有不同的規(guī)格，在圖像上具有不同的成像結(jié)果，將各種形態(tài)的圖像進行歸一是后續(xù)圖像分析時故障識別的必須步驟。本發(fā)明真實針對該需求而提出的一種高鐵接觸網(wǎng)多線路圖像歸一化方法及系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種高鐵接觸網(wǎng)多線路圖像的識別及歸一化方法及系統(tǒng)，通過該方法及系統(tǒng)能夠快速識別出大量待處理圖像中的零部件的類型，并能夠?qū)崿F(xiàn)各種不同圖像的歸一化處理， 為后續(xù)基于圖像的各零部件的問題分析提供了良好的基礎。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種高鐵接觸網(wǎng)多線路圖像的識別及歸一化方法，包括以下步驟：

(1)獲取高鐵接觸網(wǎng)接觸懸掛部分的各感興趣零部件的圖像，根據(jù)獲取的圖像建立各感興趣零部件的模板圖像；

(2)將待匹配圖像與各模板圖像進行匹配，計算待匹配圖像與各模板圖像的相似度，根據(jù)相似度確定出待匹配圖像所對應的模板圖像；確定方式為：

判斷待匹配圖像與模板圖像的相似度是否大于設定閾值，若是，則該相似度所對應的模板圖像是待匹配圖像所對應的模板圖像，若否，則該相似度所對應的模板圖像不是待匹配圖像所對應的模板圖像；

(3)將待匹配圖像進行歸一化處理，所述歸一化處理包括圖像尺寸歸一化和圖像灰度歸一化。

進一步，如上所述的一種高鐵接觸網(wǎng)多線路圖像的識別及歸一化方法，步驟(1)中，建立模板圖像的方式為：

選定各感興趣零部件的圖像，將圖像記為點集p，點集p中的元素為感興趣零部件的圖像中各像素點的坐標，點集p中各像素點的方向向量的點集為d，以所述點集p和點集d表示感興趣零部件的模板圖像；一個像素點的方向向量為該像素點的坐標點與坐標原點之間直線的方向向量。

進一步，如上所述的一種高鐵接觸網(wǎng)多線路圖像的識別及歸一化方法，步驟(2)中，將待匹配圖像與各模板圖像進行匹配，計算待匹配圖像與各模板圖像的相似度，根據(jù)相似度確定出待匹配圖像所對應的模板圖像，包括：

2-1)計算待匹配圖像中每個像素點的方向向量，待匹配圖像中所有像素點的方向向量記為點集e；

2-2)計算模板圖像與待匹配圖像的相似度，所述相似度為模板圖像中所有像素點的方向向量和待匹配圖像的像素點的方向向量的點積的總和；

2-3)將所述相似度進行歸一化處理，判斷歸一化后的相似度是否大于設 定閾值，若是，則所述待匹配圖像中的零部件是該相似度所對應的模板圖像中的零部件，該相似度所對應的模板圖像是待匹配圖像所對應的模板圖像，若否，則該相似度所對應的模板圖像不是待匹配圖像所對應的模板圖像。

進一步，如上所述的一種高鐵接觸網(wǎng)多線路圖像的識別及歸一化方法，步驟2-2)中，計算模板圖像與待匹配圖像相似度的公式為：

其中，n為模板圖像中像素點的個數(shù)，d_i為模板圖像中像素點i的方向向量，e_q+p為待匹配圖像中與模板圖像中的像素點i相對應點的像素點的方向向量，為和e_q+p的點積，為d_i的轉(zhuǎn)置向量；

步驟2-3)中，將相似度進行歸一化處理的公式為：

其中，s'為歸一化后的相似度，||d_i||為方向向量d_i的長度，||e_q+p||為方向向量e_q+p的長度。