[發明專利]一種基于幾何特性的電氣化鐵路支撐裝置管帽定位方法

有效

• 申請號: 201910601591.0
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110310276B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 王碩禾;韓帥;薛強;張冰華;蔡承才;常宇健;劉玉芝
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/62;G06T7/73
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 白海靜

1.一種基于幾何特性的電氣化鐵路支撐裝置管帽定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.輸入支撐裝置全局圖像，將攝像裝置拍攝得到的支撐裝置全局圖像輸入至圖像處理設備；

b.對支撐裝置全局圖像進行預處理，對圖像進行濾波、去噪、直方圖均衡化以及縮小操作，使圖像滿足后續圖像處理的要求；

c.圖像的二值化，對經過預處理的圖像進行二值化處理，選擇稍小于圖像中鍍鋅部分的灰度值為閾值，比較圖像中每個像素點的灰度值與設定閾值的大小關系，若像素點的灰度值大于閾值，則將該像素點設置為白色，反之將該像素點設置為黑色，得到若干個白色的聯通區域，得到的白色區域便是提取出來的鍍鋅部分（R區域）；

d.計算聯通區域中心，根據得到的二值化圖像計算每一個聯通區域的中心坐標；

e.計算每個聯通區域所對應直線，對原圖像設定較小的閾值進行二值化處理，在二值化的原圖上標記d步驟得到的各聯通區域的中心坐標，利用最近像素法計算每一個聯通區域對應直線；

f.對應直線合并，將所有的聯通區域對應直線按照斜率進行分組，將斜率接近的聯通區域對應直線分為一組，舍去只含有一條聯通區域對應直線的組，留下的各組聯通區域對應直線所對應的聯通區域屬于帶有管帽的臂管，且同一組的聯通區域對應直線所對應的聯通區域屬于同一個臂管，取留下的每組聯通區域對應直線的斜率的均值為每組聯通區域對應直線合并后唯一直線的斜率，取留下的每組聯通區域對應直線所分別對應的聯通區域中心坐標的均值為每組聯通區域對應直線合并后唯一直線的中心點，得到每個帶有管帽的臂管所對應的的唯一直線；

g.管帽端定位，對于每個帶有管帽的臂管，從得到的對應唯一直線的中心點出發，沿得到的唯一直線向兩端進行逐像素搜索，遇到第一個黑色像素點或超出圖像范圍則停止搜索，并記錄搜索到的最后一個像素點的坐標為端點坐標，舍去非管帽端的端點坐標，以保留的端點坐標為中心在原圖上截取管帽區域。

2.根據權利要求1所述的基于幾何特性的電氣化鐵路支撐裝置管帽定位方法，其特征在于，在步驟b中，對支撐裝置全局圖像采用雙邊濾波的方法進行去噪，并采用限制對比度自適應直方圖均衡算法對圖像進行對比度增強，最后使用臨近插值法對圖像進行縮小操作，得到所需要的圖像。

3.根據權利要求1所述的基于幾何特性的電氣化鐵路支撐裝置管帽定位方法，其特征在于，在步驟c中，使閾值以一定的步長逐步從100增加到255，使用每個閾值對預處理后的圖像進行二值化處理，統計每一幅二值化圖像中最大的聯通區域的面積，并將每幅圖中面積小于該幅圖最大聯通區域面積的1/25的聯通區域舍去，統計每幅圖中所保留的聯通區域的數量，選擇聯通區域數量最大的二值化圖像為最終所求的二值化圖像。

4.根據權利要求1所述的基于幾何特性的電氣化鐵路支撐裝置管帽定位方法，其特征在于，在步驟d中，計算得到的每個聯通區域的中心坐標為經過縮小后的圖像的坐標，根據圖像的縮放關系推算出原圖中相對應的中心坐標，并在步驟e中標記推算出的原圖中相對應的中心坐標。

5.根據權利要求1所述的基于幾何特性的電氣化鐵路支撐裝置管帽定位方法，其特征在于，在步驟e中，選擇10為閾值。

6.根據權利要求1所述的基于幾何特性的電氣化鐵路支撐裝置管帽定位方法，其特征在于，在步驟g中，通過統計圖像中管帽末端到其所在臂管上最近聯通區域中心坐標的距離得到距離值D，D略大于圖像中管帽末端到其所在臂管上最近的聯通區域中心坐標的最大距離，計算每一個端點坐標到其所在臂管上最近的聯通區域中心坐標的距離，若遠遠大于D，或判斷端點坐標位于圖像邊緣，則舍去該端點坐標，所保留的端點坐標即為管帽端的頂點坐標。

7.根據權利要求1所述的基于幾何特性的電氣化鐵路支撐裝置管帽定位方法，其特征在于，在步驟f中，還需將各個聯通區域的中心兩兩相互連接為直線，并根據聯通區域中心相連形成的直線區分斜率相近的聯通區域對應直線是否對應同一根臂管，若兩個聯通區域中心相連接所確定的直線與這兩個聯通區域單獨所對應的聯通區域對應直線的斜率很接近，則這兩個聯通區域對應直線屬于同一個臂管；若兩個聯通區域中心相連接所確定的直線與這兩個聯通區域單獨所對應的聯通區域對應直線斜率均差別很大，則這兩個聯通區域單獨所對應的聯通區域對應直線屬于不同的臂管。