[發(fā)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

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• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110310276B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)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

本發(fā)明涉及一種基于幾何特性的電氣化鐵路支撐裝置管帽定位方法，通過對拍攝得到的支撐裝置全局圖像進行預處理、二值化處理、計算二值化圖像聯(lián)通區(qū)域的中心坐標、確定每個聯(lián)通區(qū)域對應直線、將對應直線合并，最后對管帽進行定位。本發(fā)明采用了基于支撐裝置的幾何特征來檢測臂管上管帽的方法，通過逐像素搜索來對管帽進行準確的定位。本發(fā)明能夠準確的完成管帽區(qū)域的定位，檢測結果不受拍攝時光照、角度以及支撐裝置拍攝完整性的影響，魯棒性強，且處理速度快，滿足實際應用的要求，具有較高的實用前景和研究意義。

技術領域

本發(fā)明涉及一種電氣化鐵路支撐裝置檢測方法，具體地說是一種基于幾何特性的電氣化鐵路支撐裝置管帽定位方法。

背景技術

接觸網供電系統(tǒng)作為電氣化鐵路的重要組成部分，直接影響著鐵路系統(tǒng)的正常運行。該系統(tǒng)中的接觸網懸掛狀態(tài)檢測監(jiān)測裝置(4C)部分由于拍攝的現(xiàn)場設備故障情況復雜、圖像數(shù)據量巨大，難以實現(xiàn)自動識別。利用圖像處理技術對4C圖像自動識別中的支撐懸掛裝置腕臂直線檢測問題、管帽精確定位與故障自動識別問題，已成為接觸網信息智能化的熱點研究方向之一。

針對4C圖像的故障識別，國內外學者已經做了很多相關研究。張春春利用機器學習和幾何特征完成了接觸網定位線夾的狀態(tài)識別；楊亞明利用HOG+SVM完成絕緣子的定位，然后利用灰度統(tǒng)計特征完成其故障識別；韓燁利用HOG特征與二維Gabor小波變換完成了支撐裝置耳片斷裂故障識別。但是對于支撐裝置的管帽定位識別問題，還沒有學者做過相關研究。并且由于現(xiàn)場情況的多樣性，采集得到的支撐裝置圖像會存在各種各樣的情況，如因拍攝角度不同，導致圖像中的支撐裝置呈現(xiàn)各種角度；圖像采集是由安裝在高速運行的列車上的高速攝像機按照一定的頻率采集的，會出現(xiàn)圖像中支撐裝置結構不完整的情況，甚至可能只拍攝到支撐裝置上很小的一部分。這些不同的情況都增加了管帽定位的難度。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是提供一種基于幾何特性的電氣化鐵路支撐裝置管帽定位方法，以解決采用現(xiàn)有技術進行電氣化鐵路支撐裝置管帽定位時檢測結果差、定位準確率低的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種基于幾何特性的電氣化鐵路支撐裝置管帽定位方法，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(xù)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(lián)通區(qū)域，得到的白色區(qū)域便是提取出來的鍍鋅部分（R區(qū)域）；

d.計算聯(lián)通區(qū)域中心，根據得到的二值化圖像計算每一個聯(lián)通區(qū)域的中心坐標；

e.計算每個聯(lián)通區(qū)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(lián)通區(qū)域的中心坐標，利用最近像素法計算每一個聯(lián)通區(qū)域對應直線；

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