[發(fā)明專利]一種基于圖像的斜腕臂末端管帽的缺失檢測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610125846.7
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN107169951B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 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: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13
• 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

技術領域

本發(fā)明涉及電氣化高鐵接觸網(wǎng)安全檢測領域，具體涉及一種基于圖像的斜腕臂末端管帽的缺失檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術

隨著高速鐵路運輸技術的進一步發(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，需要盡快發(fā)現(xiàn)并處理接觸網(wǎng)中出現(xiàn)的故障。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。斜腕臂是接觸網(wǎng)中支持裝置的重要組成部分，其狀態(tài)良好與否直接決定了電力機車的正常供電。而對于斜腕臂末端管帽是否存在直接影響著接觸網(wǎng)的安全，如果斜腕臂末端管帽脫落不存在，下雨天的雨水或其它水分進入斜腕臂中，會給帶電的接觸網(wǎng)造成不安全的隱患。目前，接觸網(wǎng)檢測模式是在天窗作業(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。因此，如何快速準確檢測高鐵接觸網(wǎng)中斜腕臂末端管帽是否處于良好狀態(tài)是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于圖像的斜腕臂末端管帽的缺失檢測方法及系統(tǒng)，通過該方法及系統(tǒng)能夠快速檢測出斜腕臂末端管帽是否存在。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種基于圖像的斜腕臂末端管帽的缺失檢測方法，包括以下步驟：

(1)采集高鐵接觸網(wǎng)的接觸定位裝置的圖像；

(2)將所述圖像進行二值化處理，并將二值化圖像進行邊緣檢測，得到二值化圖像的邊緣輪廓；

(3)根據(jù)斜腕臂的輪廓特征提取所述邊緣輪廓中的斜腕臂的邊緣輪廓，計算斜腕臂的輪廓方向角，根據(jù)斜腕臂的輪廓方向角進行二值化圖像的旋轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)后的圖像中斜腕臂處于水平位置；所述輪廓方向角是指斜腕臂的邊緣輪廓的點所在的直線與水平線之間的夾角；夾角的范圍為[0,π/2]；

(4)確定出旋轉(zhuǎn)后的圖像中斜腕臂所在區(qū)域，并裁剪出斜腕臂所在區(qū)域中斜腕臂末端管帽所在區(qū)域，判斷斜腕臂末端管帽所在區(qū)域中管帽是否缺失；

裁剪出斜腕臂所在區(qū)域中斜腕臂末端管帽所在區(qū)域，判斷斜腕臂末端管帽所在區(qū)域中管帽是否缺失的方式為：

4.1)根據(jù)第一預設圖像尺寸對斜腕臂末端管帽所在區(qū)域進行裁剪，得到第一裁剪圖像；

4.2)計算第一裁剪圖像的灰度均值GrayMean；

4.3)判斷所述灰度均值GrayMean是否小于第一灰度閾值Threshold1，若是，則判斷管帽存在，若否，則判斷灰度均值GrayMean是否小于第二灰度閾值Threshold2，若是，則判斷管帽缺失，若否，則進入下一步；其中，Threshold1＜Threshold2；

4.4)根據(jù)第二預設圖像尺寸對斜腕臂末端管帽所在區(qū)域進行裁剪，得到第二裁剪圖像；所述第二預設圖像尺寸大于所述第一預設圖像尺寸；

4.5)對第二裁剪圖像做卷積提取豎向邊緣，根據(jù)豎向邊緣的個數(shù)判斷出管帽是否存在：若符合預設面積范圍的豎向邊緣為兩個，則判斷管帽存在，若符合預設面積范圍的豎向邊緣為一個，則判斷管帽缺失。

進一步，如上所述的一種基于圖像的斜腕臂末端管帽的缺失檢測方法，步驟(3)中，所述斜腕臂的輪廓特征包括預設的斜腕臂的輪廓長度范圍、輪廓方向角范圍、縱坐標范圍和橫坐標范圍。

進一步，如上所述的一種基于圖像的斜腕臂末端管帽的缺失檢測方法，步驟(4)中，采用仿射變換矩陣進行二值化圖像的旋轉(zhuǎn)，仿射變換旋轉(zhuǎn)矩陣HomMat2DRotate為：

其中，θ_xie為斜腕臂的輪廓方向角。

進一步，如上所述的一種基于圖像的斜腕臂末端管帽的缺失檢測方法，步驟(4)中，確定出旋轉(zhuǎn)后的圖像中斜腕臂所在區(qū)域的方式為：

標記旋轉(zhuǎn)后的二值化圖像中的各連通域，各連通域中面積最大的連通域?qū)膮^(qū)域為斜腕臂所在的區(qū)域。

進一步，如上所述的一種基于圖像的斜腕臂末端管帽的缺失檢測方法，步驟4.1)中，根據(jù)第一預設圖像尺寸對斜腕臂末端管帽所在的區(qū)域進行裁剪的方式為：

記錄旋轉(zhuǎn)后的斜腕臂所在區(qū)域的左上角像素點坐標(minRows,minColumns)和右下角像素點的坐標(maxRows,maxColumns)，分別以(minRows+r1,maxColumns-c1)和(minRows+r2,maxColumns-c2)為矩形的左上角點坐標和右下角坐標進行裁剪；其中，r1、c1、r2和c2均為正整數(shù)，且r1＜r2，c1＞c2。