[發明專利]一種基于圖像處理的非接觸式接觸網相對位置檢測方法

有效

• 申請號: 201710696416.5
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107703513B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 朱逸武;雷滿生;徐海;周寧;易志剛;殷勝民;鄭潛
• 申請（專利權）人: 株洲嘉成科技發展有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01S17/86;G01S7/48;G06T7/70
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重;馮振寧

本發明涉及測量技術領域，公開了基于圖像處理的新型非接觸式接觸網相對位置檢測方法。包括以下步驟：S1.利用回歸技術，預先對用于測量接觸網的線陣相機進行相機標定；S2.使用其掃描區域與所述線陣相機的檢測區域處于同一檢測平面的激光雷達對接觸網的位置進行判別，得到接觸網的一次相對位置值；S3.根據一次相對位置值，使用所述線陣相機對接觸網進行二次位置細化識別，得到接觸網的相對位置。本發明采用激光雷達進行位置預判，線陣相機進行二次位置細化識別的雙重檢測手段，提高了接觸網位置的精確度；同時，利用多個線陣相機實現雙?雙目測距，在測量原理上保證測量過程的精確度。

技術領域

本發明涉及檢測技術領域，更具體地，涉及一種基于圖像處理的非接觸式接觸網相對位置檢測方法。

背景技術

接觸網是在電氣化鐵道中，沿鋼軌上空“之”字形架設的，供受電弓取流的高壓輸電線。接觸線與受電弓之間的良好接觸是保證電力機車取流質量的關鍵。隨著中國鐵路事業的快速發展，電氣化鐵路里程的不斷增加，接觸網檢修的強度與難度都不斷增大。為提高故障檢測速度、保障線路的安全運營，研制一種高速高精度接觸網檢測設備便顯得尤為迫切。鐵路總公司于2012年7月推出了《高速鐵路供電安全檢測監測系統(6C系統)總體技術規范》，在該文件中，詳細闡述了對接觸網幾何參數的檢測要求，即:接觸導線高度為5000～7000mm，精度lt；10mm；拉出值為-600～+600mm，精度25mm。

目前國內外對接觸網幾何參數檢測的方法主要有：基于測量器具的直接測量法、基于角位移傳感器的檢測法、基于電子接近器的檢測法、激光掃描法、采用CCD或CMO巧攝像機的圖像檢測法、超聲波測距法等。目前接觸式檢測方法，安裝困難、結構復雜、精度低；非接觸式一般采用單一傳感器，檢測效果差、精度低。接觸網相對于車體的相對位置檢測結果與實際測量值偏差較大，導致接觸網幾何參數偏差較大，無法實現指導電氣化鐵路狀態修的目的，不能滿足電氣化鐵路運用的要求。

接觸網：鐵路沿線上空架設的特殊形式的輸電線路，主要為機車提供動力，是軌道交通的重要組成部分。幾何參數：接觸網對于軌道中心點的垂直和水平距離分別稱為導高和拉出值，都稱為接觸網的幾何參數。軌距和軌距點：軌距指鋼軌頂面以下10-16mm范圍內兩股鋼軌之間的最小距離；取鋼軌頂面以下16mm處的圓弧拐點為軌距點。

攝像機的成像模型是指從物理點空間位置坐標到線陣攝像機像素坐標之間的轉換關系，完成求解成像模型的過程稱為攝像機的標定。物體的空間位置通常用世界坐標系的坐標表示，經過平移和旋轉變換，轉換到攝像機坐標系，再經過線陣攝像機針孔鏡頭和遠心鏡頭的成像模型成為理想圖像坐標。實際圖像坐標考慮了鏡頭的畸變，最后經過物理尺寸的變換和像素過渡，得到像素坐標。通過若干已知位置的空間點與相應攝像機圖像像素之間的對應關系，求解攝像機成像模型。在標定過程中，通常用空間位置信息已知的物體作為景物進行拍攝，這樣的物體稱為標定物。支持向量回歸機(Support Vector Regression,SVR)是支持向量在函數回歸領域的應用，其樣本點只有一類，所尋求的最優超平面使得所有樣本點距離超平面的總偏差最小。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷，提供一種檢測精度高、速率快的基于圖像處理的非接觸式接觸網相對位置檢測方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

S1.利用回歸技術，預先對用于測量接觸網的線陣相機進行相機標定；

S2.使用其掃描區域與所述線陣相機的檢測區域處于同一檢測平面的激光雷達對接觸網的位置進行判別，得到接觸網的一次相對位置值；

S3.根據一次相對位置值，使用所述線陣相機對接觸網進行二次位置細化識別，得到接觸網的相對位置。

本發明中，利用回歸技術，能夠同時融合多臺線陣相機的信息，便于進行多臺線陣相機的標定；采用激光雷達和線陣相機對接觸網的位置進行雙重檢測，大大提高了位置檢測精度。