一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法及系统，属于电气化高铁接触网安全检测领域。该方法包括：首先通过图像采集设备实时采集高铁接触网的每个支柱的感兴趣区域图像；感兴趣区域图像中包括定位管、斜拉线和斜拉线定位钩；之后分离出感兴趣区域图像中的定位钩区域；所述定位钩区域包括斜拉线定位钩和斜拉线，最后通过计算定位钩区域中斜拉线的方向，将定位钩区域划分为左右两个区域，根据斜拉线的方向和左右两个区域中连通区域的数量判断出斜拉线定位钩的状态。通过本发明专利技术提供的方法及系统，有效提高了斜拉线定位钩故障检测的效率及准确性，为高铁接触网的安全提供了保障，能够有效减少安全隐患。

State detection method and system for high iron contact wire inclined wire positioning hook

The invention discloses a method and a system for detecting the status of a tie wire positioning hook of a high-speed iron contact network, belonging to the safety inspection field of an electrified high-speed iron contact net. The method includes: firstly, the area of each pillar of the image acquisition equipment acquisition of high-speed rail catenary of interest image; region of interest in the image including positioning pipe, cable and cable cable cable positioning hook; a positioning hook after the separation of ROI in the image; the positioning hook area includes the oblique line positioning hook and finally through the oblique line, oblique line calculation positioning hook area in the direction, dividing the positioning hook region is about two regions, according to the oblique line direction and about two area number of connected regions determine the oblique line positioning hook state. The method and the system provided by the invention effectively improve the efficiency and accuracy of the fault detection of the inclined wire positioning hook, provide the guarantee for the safety of the high-speed contact wire net, and effectively reduce the hidden danger of safety.

【技术实现步骤摘要】
一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法及系统
本专利技术涉及电气化高铁接触网安全检测领域，具体涉及一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法及系统。
技术介绍
随着高速铁路运输技术的进一步发展及其广泛应用，高铁接触网作为向机车提供电能的重要设施，其是否处于安全工作状态也越来越受到关注。斜拉线定位钩是接触网中定位装置的重要组成部分，其状态良好与否直接决定了支持装置的稳定，进而决定电力机车的正常供电。目前，接触网检测故障模式是在天窗作业时人工上线巡检，对斜拉线定位钩的检测也是如此，但由于线路所处环境复杂，人为观察危险性高以及职工素质不均等因素，极有可能会出现漏检的情况，从而造成安全隐患。因此，如何快速准确检测高铁接触网斜撑端部状态是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷及实际应用的需要，本专利技术的目的在于提供一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法及系统，以实现斜拉线定位钩状态的实时快速检测。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，包括以下步骤：(1)通过图像采集设备实时采集高铁接触网的每个支柱的感兴趣区域图像；所述感兴趣区域图像中包括定位管、斜拉线和斜拉线定位钩；(2)分离出所述感兴趣区域图像中的定位钩区域；所述定位钩区域包括斜拉线定位钩和斜拉线；分离出定位钩区域的方式为：①将感兴趣区域图像进行二值化处理，得到二值化图像；②将二值化图像进行形态学腐蚀处理，得到腐蚀图像，根据腐蚀图像中各连通区域的特征确定出定位管区域；腐蚀图像中连通区域的特征包括连通区域的面积、矩形度和角度；所述连通区域的角度是指连通区域的最小外接仿射矩形与水平面的夹角；③根据预设的第一矩形结构元素，将二值化图像中的定位管区域进行第一形态学膨胀处理，得到第一膨胀图像；根据预设的第二矩形结构元素，将二值化图像中的定位管区域进行第二形态学膨胀处理，得到第二膨胀图像；第二矩形结构元素的高度小于第一矩形元素的高度；④计算第一膨胀图像与二值化图像的交集区域，计算交集区域与第二膨胀图像的差异区域，根据所述差异区域中各连通区域的特征确定出差异区域中的定位钩区域；差异区域中连通区域的特征包括连通区域的面积、矩形度、宽度和高度；(3)计算定位钩区域中斜拉线的方向，将定位钩区域划分为左右两个区域，根据斜拉线的方向和左右两个区域中连通区域的数量判断出所述斜拉线定位钩的状态；所述斜拉线定位钩的状态包括定位钩正常和定位钩装反。进一步，如上所述的一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，步骤(2)中，将二值化图像中的定位管区域进行第一形态学膨胀和第二形态学膨胀处理之前，还包括：将所述定位管区域进行水平校正，校正方式为：计算定位管区域的水平倾斜度，根据所述水平倾斜度对定位管区域进行水平校正；计算定位管区域的水平倾斜度的方式为：计算定位管区域的最小外接仿射矩形与水平面的夹角，该夹角为定位管区域的水平倾斜度。进一步，如上所述的一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，步骤①中，将所述感兴趣区域进行二值化处理之前，还包括采用线性变换对所述感兴趣区域进行增强处理，增强处理的公式为：g′＝g×Mult+Mult×GMinMult＝255/(GMax-GMin)其中，g为增强处理前图像中像素点的灰度值，g′为增强处理后图像中像素点的灰度值；Mult为线性变换系数；GMax和GMin分别表示增强处理前图像中的最大灰度值和最小灰度值。进一步，如上所述的一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，步骤(3)中，计算定位钩区域中斜拉线的方向的方式为：1)将定位钩区域划分为上部区域和下部区域；所述上部区域为只包含斜拉线的区域；2)计算所述上部区域中斜拉线所在区域的最小外接矩形与水平面的夹角Phi，所述夹角为斜拉线的方向，Phi>0表示夹角Phi的开口朝向为右，Phi<0表示夹角Phi的开口朝向为左；其中，感兴趣区域图像中支座所在的一侧为右。进一步，如上所述的一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，步骤1)中，将所述定位钩区域划分为上部区域和下部区域的方式为：根据定位钩区域的大小设置上部区域高度阈值，根据上述区域高度阈值划分出上部区域。进一步，如上所述的一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，步骤(3)中，将定位钩区域划分为左右两个区域的方式为：3.1)计算所述下部区域中斜拉线定位钩所在区域的最小正外接矩形的最左端的列坐标ColumnStart和最右端的列坐标ColumnEnd；所述最小正外接矩形为与水平面夹角为零的最小外接矩形；所述列坐标为横向坐标；3.2)以过列坐标(ColumnStart+ColumnEnd)/2的纵垂线将所述下部区域均分为左右两个区域。进一步，如上所述的一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，步骤(3)中，根据斜拉线的方向和左右两个区域中的连通区域的数量判断出所述斜拉线定位钩的状态的方式为：设左右两个区域中左侧区域的连通区域数量为Numberleft，右侧区域的连通区域数量为Numberright；在满足下述条件一时，斜拉线定位钩的状态正常，在满足下述条件二时，斜拉线定位钩的状态为装反；条件一：Numberleft>Numberright且Phi>0，或者，Numberleft<Numberright且Phi<0；条件二：Numberleft≥Numberright且Phi≤0，或者，Numberleft≤Numberright且Phi≥0，或者，Numberleft＝Numberright且Phi＝0。进一步，如上所述的一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，步骤(1)中，在切分出图像中的感兴趣区域之前，还包括：对所述图像进行缩放处理。为实现上述目的，本专利技术实施例中还提供了一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测系统，包括：感兴趣区域获取模块，用于通过图像采集设备实时采集高铁接触网的每个支柱的感兴趣区域图像；所述感兴趣区域图像中包括定位管、斜拉线和斜拉线定位钩；定位钩区域分离模块，用于分离出所述感兴趣区域图像中的定位钩区域；所述定位钩区域包括斜拉线定位钩和斜拉线；所述定位钩区域分离模块包括：图像二值化单元，用于将感兴趣区域图像进行二值化处理，得到二值化图像；图像腐蚀处理单元，用于将二值化图像进行形态学腐蚀处理，根据腐蚀图像中各连通区域的特征确定出定位管区域；腐蚀图像中连通区域的特征包括连通区域的面积、矩形度和角度；所述连通区域的角度是指连通区域的最小外接仿射矩形与水平面的夹角；图像膨胀处理单元，用于根据预设的第一矩形结构元素，将二值化图像中的定位管区域进行第一形态学膨胀处理，得到第一膨胀图像；还用于根据预设的第二矩形结构元素，将二值化图像中的定位管区域进行第二形态学膨胀处理，得到第二膨胀图像；第二矩形结构元素的高度小于第一矩形元素的高度；定位钩区域确定单元，用于确定定位钩区域，确定方式为：计算第一膨胀图像与二值化图像的交集区域，计算交集区域与第二膨胀图像的差异区域，根据所述差异区域中各连通区域的特征确定出差异区域中的定位钩区域；差异区域中连通区域的特征包括连通区域的面积、矩形度、宽度和高度；定位钩状态判断模块，用于判断斜拉线定位钩的状态，判断方式为：计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，包括以下步骤：(1)通过图像采集设备实时采集高铁接触网的每个支柱的感兴趣区域图像；所述感兴趣区域图像中包括定位管、斜拉线和斜拉线定位钩；(2)分离出所述感兴趣区域图像中的定位钩区域；所述定位钩区域包括斜拉线定位钩和斜拉线；分离出定位钩区域的方式为：①将感兴趣区域图像进行二值化处理，得到二值化图像；②将二值化图像进行形态学腐蚀处理，得到腐蚀图像，根据腐蚀图像中各连通区域的特征确定出定位管区域；腐蚀图像中连通区域的特征包括连通区域的面积、矩形度和角度；所述连通区域的角度是指连通区域的最小外接仿射矩形与水平面的夹角；③根据预设的第一矩形结构元素，将二值化图像中的定位管区域进行第一形态学膨胀处理，得到第一膨胀图像；根据预设的第二矩形结构元素，将二值化图像中的定位管区域进行第二形态学膨胀处理，得到第二膨胀图像；第二矩形结构元素的高度小于第一矩形元素的高度；④计算第一膨胀图像与二值化图像的交集区域，计算交集区域与第二膨胀图像的差异区域，根据所述差异区域中各连通区域的特征确定出差异区域中的定位钩区域；差异区域中连通区域的特征包括连通区域的面积、矩形度、宽度和高度；(3)计算定位钩区域中斜拉线的方向，将定位钩区域划分为左右两个区域，根据斜拉线的方向和左右两个区域中连通区域的数量判断出所述斜拉线定位钩的状态；所述斜拉线定位钩的状态包括定位钩正常和定位钩装反。...

【技术特征摘要】
1.一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，包括以下步骤：(1)通过图像采集设备实时采集高铁接触网的每个支柱的感兴趣区域图像；所述感兴趣区域图像中包括定位管、斜拉线和斜拉线定位钩；(2)分离出所述感兴趣区域图像中的定位钩区域；所述定位钩区域包括斜拉线定位钩和斜拉线；分离出定位钩区域的方式为：①将感兴趣区域图像进行二值化处理，得到二值化图像；②将二值化图像进行形态学腐蚀处理，得到腐蚀图像，根据腐蚀图像中各连通区域的特征确定出定位管区域；腐蚀图像中连通区域的特征包括连通区域的面积、矩形度和角度；所述连通区域的角度是指连通区域的最小外接仿射矩形与水平面的夹角；③根据预设的第一矩形结构元素，将二值化图像中的定位管区域进行第一形态学膨胀处理，得到第一膨胀图像；根据预设的第二矩形结构元素，将二值化图像中的定位管区域进行第二形态学膨胀处理，得到第二膨胀图像；第二矩形结构元素的高度小于第一矩形元素的高度；④计算第一膨胀图像与二值化图像的交集区域，计算交集区域与第二膨胀图像的差异区域，根据所述差异区域中各连通区域的特征确定出差异区域中的定位钩区域；差异区域中连通区域的特征包括连通区域的面积、矩形度、宽度和高度；(3)计算定位钩区域中斜拉线的方向，将定位钩区域划分为左右两个区域，根据斜拉线的方向和左右两个区域中连通区域的数量判断出所述斜拉线定位钩的状态；所述斜拉线定位钩的状态包括定位钩正常和定位钩装反。2.根据权利要求1所述的一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，其特征在于：步骤(2)中，将二值化图像中的定位管区域进行第一形态学膨胀和第二形态学膨胀处理之前，还包括：将所述定位管区域进行水平校正，校正方式为：计算定位管区域的水平倾斜度，根据所述水平倾斜度对定位管区域进行水平校正；计算定位管区域的水平倾斜度的方式为：计算定位管区域的最小外接仿射矩形与水平面的夹角，该夹角为定位管区域的水平倾斜度。3.根据权利要求2所述的一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，其特征在于：步骤①中，将所述感兴趣区域进行二值化处理之前，还包括采用线性变换对所述感兴趣区域进行增强处理，增强处理的公式为：g′＝g×Mult+Mult×GMinMult＝255/(GMax-GMin)其中，g为增强处理前图像中像素点的灰度值，g′为增强处理后图像中像素点的灰度值；Mult为线性变换系数；GMax和GMin分别表示增强处理前图像中的最大灰度值和最小灰度值。4.根据权利要求1所述的一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，其特征在于：步骤(3)中，计算定位钩区域中斜拉线的方向的方式为：1)将定位钩区域划分为上部区域和下部区域；所述上部区域为只包含斜拉线的区域；2)计算所述上部区域中斜拉线所在区域的最小外接矩形与水平面的夹角Phi，所述夹角为斜拉线的方向，Phi＞0表示夹角Phi的开口朝向为右，Phi＜0表示夹角Phi的开口朝向为左；其中，感兴趣区域图像中支柱所在的一侧为右。5.根据权利要求4所述的一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，其特征在于：步骤1)中，将所述定位钩区域划分为上部区域和下部区域的方式为：根据定位钩区域的大小设置上部区域高度阈值，根据上述区域高度阈值划分出上部区域。6.根据权利要求4所述的一种高铁接触网斜拉线定位钩的状态检测方法，其特征在于：步骤(3)中，将定位钩区域划分为左右两个区域的方式为：3.1)计算所述下部区域中斜拉线定位钩所在区域的最小正外接矩形的最左端...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奇志，王倩，刘军，吴限，
申请(专利权)人：成都交大光芒科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51