一种受电弓打弓缺陷检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种受电弓打弓缺陷检测方法及系统，该方法包括以下步骤：获取受电弓图像；对图像中受电弓进行识别与定位，确定受电弓区域；重复步骤S1、S2，追踪受电弓、受电弓弓平面与水平面的夹角变化情况、受电弓碳滑条置信度；分别根据受电弓从有到无的变化、受电弓弓平面与水平面的夹角变化、受电弓碳滑条置信度判断受电弓打弓缺陷。其分别根据受电弓从有到无的变化、受电弓弓平面与水平面的夹角变化、受电弓碳滑条置信度对受电弓打弓缺陷进行判定，可对受电弓的打弓缺陷进行准确识别，解决根据温度对打弓缺陷进行识别造成打弓缺陷遗漏的问题，提高弓网事故监测的准确度。

A method and system for detecting pantograph pantograph defect

The invention discloses a pantograph bow playing defect detection method and system, the method comprises the following steps: obtaining the pantograph image; on Pantograph image by recognition and positioning, determine the pantograph area; repeat steps S1, S2, tracking the pantograph and the electric changes, angle of arch the bow and the horizontal plane of pantograph slide confidence; respectively according to the pantograph from there to change, electric bow angle and the horizontal plane, the change of pantograph slide reliability judgment of pantograph bow playing defect. According to the pantograph from there to change, electric bow angle and the horizontal plane, the change of pantograph slide reliability of the pantograph to arch defect judgment, can accurately identify the pantograph bow defects, to identify and solve make arch defect missing the problem according to the temperature on the bow defects, improve the accuracy of pantograph accident monitoring.

【技术实现步骤摘要】
一种受电弓打弓缺陷检测方法及系统
本专利技术涉及受电弓打弓缺陷检测领域，具体涉及一种受电弓打弓缺陷检测方法及系统。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，铁路运输业在国民经济和社会发展中的地位越来越重要。目前，电力牵引是铁路运输的最佳方式，具有提高运能、节约和综合利用能源、减少环境污染、易于实现自动化等诸多优点。在电力牵引中，电力机车需要在高速运行条件下可靠地从接触网上取得电能，受电弓是电力机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上，因此受电弓是否正常工作将直接影响电力机车能否安全稳定运行。而在电力机车实际的运行过程中，因接触线调整不当尤其在锚段关节和线岔处或定期器安装角度、结构发生变化，极易打坏受电弓，导致受电弓打弓缺陷，在损坏受电弓的同时还加剧了相关元器件以及接触导线的磨损，形成恶性循环，甚至危及行车安全，因此及时、准确的识别受电弓打弓缺陷对于保证电力机车安全运行至关重要。当发生受电弓打弓缺陷时，通常情况下弓网会产生高温，但个别情况下弓网温度并未升高，现有技术纯粹的以温度变化对是否出现打弓缺陷进行识别，势必将弓网温度并未变化部分的打弓缺陷遗漏，容易导致重大弓网事故，威胁电力机车的正常、安全运行。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题提供一种受电弓打弓缺陷检测方法及系统。本专利技术通过下述技术方案实现：一种受电弓打弓缺陷检测方法，包括以下步骤：S1、获取受电弓图像；S2、对图像中受电弓进行识别与定位，确定受电弓区域；S3、重复步骤S1、S2，追踪受电弓、受电弓弓平面与水平面的夹角变化情况、受电弓碳滑条置信度；S4、分别根据受电弓从有到无的变化、受电弓弓平面与水平面的夹角变化、受电弓碳滑条置信度判断受电弓打弓缺陷。在多年的实际工作中，专利技术人总结打弓过程会出现以下的现象，1、受电弓会左右摆动，导致受电弓弓平面与水平面的夹角会发生明显变化；2、受电弓在被打瞬间碳滑条会被打缺或是打变形；3、受电弓被打掉，呈现无弓状态。上述现象均为受电弓打弓时出现的现象。基于上述总结，通过对图像中的受电弓部件进行识别，分别根据受电弓从有到无的变化、受电弓弓平面与水平面的夹角变化、受电弓碳滑条置信度对受电弓打弓缺陷进行判定，可对受电弓的打弓缺陷进行准确识别，解决根据温度对打弓缺陷进行识别造成打弓缺陷遗漏的问题，提高弓网事故监测的准确度。进一步的，所述步骤S2具体为：S21、对受电弓图像进行透视还原，校正畸变；S22、使用模板匹配法得到受电弓的大致位置；S23、利用经受电弓样本库训练的SVM模型进行识别，得到受电弓区域。根据受电弓弓平面与水平面的夹角变化情况判断受电弓打弓缺陷的方法具体为：根据受电弓区域，提取受电弓边缘；搜索受电弓边缘点集；在受电弓边缘点集中选取满足受电弓边缘特征的点集作为受电弓弓平面边缘点集；将受电弓弓平面边缘点集进行直线拟合，得到受电弓弓平面边缘位置，计算受电弓弓平面与水平面的夹角；根据受电弓弓平面与水平面的夹角判断是否发生受电弓打弓缺陷。提取受电弓边缘的方法为：a1、对受电弓区域图像进行平滑处理；a2、计算每一点的局部梯度和边缘方向；a3、利用Canny算法追踪步骤a2中出现的图像脊的顶部，将所有不在脊顶部的像素设为零，在输出中给出一条线，脊像素使用两个阈值T1和T2做阈值处理，其中，T1＜T2，像素值大于T2的脊像素成为强边缘像素，T1和T2之间的脊像素成为弱边缘像素；a4、将8连接的弱像素集成到强像素，执行边缘链接获得受电弓边缘图像。受电弓边缘点集采用邻域搜索算法横向搜索，具体方法为：b1、根据受电弓区域从Canny图上提取感兴趣区域ROI；b2、以ROI左上第一个边缘点开始，在其右上、右和右下3个邻域搜索连续边缘点，其中右邻域允许间断一定阈值，直到找不到边缘点为止，并将这些连续点组成点集；b3、判断点集长度，若其长度小于阈值T，则舍弃该点集，反之则保存点集，并继续b2操作直到ROI不存在未被遍历到的点为止。所述受电弓弓平面边缘点集的确定方法为：在两两点集中在同一横坐标的条件下，统计对应纵坐标的距离在阈值P范围的点集个数，若点集个数大于阈值L，则判定这两个点集为受电弓边缘点集。连续N帧的受电弓弓平面与水平面的夹角均超过设定的阈值或者连续N帧的受电弓弓平面与水平面的夹角变化率均超过设定阈值则判定发生受电弓打弓缺陷。根据受电弓碳滑条置信度判断受电弓打弓缺陷的方法具体为：利用经碳滑条样本库训练的SVM模型对受电弓的碳滑条进行识别定位；计算碳滑条置信度；碳滑条置信度小于设定阈值K则判断发生受电弓打弓缺陷。一种受电弓打弓缺陷检测系统，包括：用于采集受电弓图像的图像获取装置；根据上述方法对受电弓打弓缺陷进行判定的主机模块；将图像采集装置的数据传送给主机模块的无线传输装置。作为优选，所述图像获取装置包括：用于获取受电弓视频数据的相机；用于对列车运行区间位置以及缺陷发生位置进行定位的定位系统；用于对相机取像区域进行补光的光源；用于固定相机的底座。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术分别根据受电弓从有到无的变化、受电弓弓平面与水平面的夹角变化、受电弓碳滑条置信度对受电弓打弓缺陷进行判定，可对受电弓的打弓缺陷进行准确识别，解决根据温度对打弓缺陷进行识别造成打弓缺陷遗漏的问题，提高弓网事故监测的准确度。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1如图1所示的一种受电弓打弓缺陷检测方法，包括以下步骤：S1、获取受电弓图像；S2、对图像中受电弓进行识别与定位，确定受电弓区域；S3、重复步骤S1、S2，追踪受电弓、受电弓弓平面与水平面的夹角变化情况、受电弓碳滑条置信度；S4、分别根据受电弓从有到无的变化、受电弓弓平面与水平面的夹角变化、受电弓碳滑条置信度判断受电弓打弓缺陷。实施例2本实施例基于实施例1的原理对上述步骤的实现方法进行举例说明。步骤S1可通过相机获取受电弓图像。步骤S2可采用图像识别技术对受电弓进行识别与定位，具体为：S21、对受电弓图像进行透视还原，校正畸变；S22、使用模板匹配法对受电弓进行粗定位，即得到受电弓的大致位置；S23、利用经受电弓样本库训练的SVM模型进行精确识别，得到受电弓区域。受电弓区域确定后根据受电弓情况对打弓缺陷进行判定，针对3种不同的现象，其识别方法不同，但将3种现象组合起来可解决根据温度对打弓缺陷进行识别造成打弓缺陷遗漏的问题，提高弓网事故监测的准确度。根据第一种现象识别打弓缺陷即根据受电弓弓平面与水平面的夹角变化情况判断受电弓打弓缺陷，具体方法为：根据受电弓区域，提取受电弓边缘；搜索受电弓边缘点集；在受电弓边缘点集中选取满足受电弓边缘特征的点集作为受电弓弓平面边缘点集；将受电弓弓平面边缘点集进行直线拟合，计算其直线拟合的斜率，即为受电弓弓平面与水平面的夹角；根据受电弓弓平面与水平面的夹角判断是否发生受电弓打弓缺陷。上述提取受电弓边缘的方法可采用Canny边缘检测法，具体为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种受电弓打弓缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取受电弓图像；S2、对图像中受电弓进行识别与定位，确定受电弓区域；S3、重复步骤S1、S2，追踪受电弓、受电弓弓平面与水平面的夹角变化情况、受电弓碳滑条置信度；S4、分别根据受电弓从有到无的变化、受电弓弓平面与水平面的夹角变化、受电弓碳滑条置信度判断受电弓打弓缺陷。

【技术特征摘要】
1.一种受电弓打弓缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取受电弓图像；S2、对图像中受电弓进行识别与定位，确定受电弓区域；S3、重复步骤S1、S2，追踪受电弓、受电弓弓平面与水平面的夹角变化情况、受电弓碳滑条置信度；S4、分别根据受电弓从有到无的变化、受电弓弓平面与水平面的夹角变化、受电弓碳滑条置信度判断受电弓打弓缺陷。2.根据权利要求1所述的一种受电弓打弓缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：S21、对受电弓图像进行透视还原，校正畸变；S22、使用模板匹配法得到受电弓的大致位置；S23、利用经受电弓样本库训练的SVM模型进行识别，得到受电弓区域。3.根据权利要求1所述的一种受电弓打弓缺陷检测方法，其特征在于，根据受电弓弓平面与水平面的夹角变化情况判断受电弓打弓缺陷的方法具体为：根据受电弓区域，提取受电弓边缘；搜索受电弓边缘点集；在受电弓边缘点集中选取满足受电弓边缘特征的点集作为受电弓弓平面边缘点集；将受电弓弓平面边缘点集进行直线拟合，得到受电弓弓平面边缘位置，计算受电弓弓平面与水平面的夹角；根据受电弓弓平面与水平面的夹角判断是否发生受电弓打弓缺陷。4.根据权利要求3所述的一种受电弓打弓缺陷检测方法，其特征在于，提取受电弓边缘的方法为：a1、对受电弓区域图像进行平滑处理；a2、计算每一点的局部梯度和边缘方向；a3、利用Canny算法追踪步骤a2中出现的图像脊的顶部，将所有不在脊顶部的像素设为零，在输出中给出一条线，脊像素使用两个阈值T1和T2做阈值处理，其中，T1＜T2，像素值大于T2的脊像素成为强边缘像素，T1和T2之间的脊像素成为弱边缘像素；a4、将8连接的弱像素集成到强像素，执行边缘链接获得受电弓边缘图像。5.根据权利要求3所述的一种受电弓打弓缺陷检测方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：范国海，武莹，陈玉浩，胡蓉，邓先平，
申请(专利权)人：成都国铁电气设备有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51