一种基于立体视觉的弓网运行状况在线检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于立体视觉的弓网运行状况在线检测系统及方法，其中弓网运行状况包括弓网接触点运动位置和受电弓偏移量。该检测系统包括：设计一个安放于车顶的立体视觉传感器结构体；一套惯性导航系统以及与里程计结合的触发装置，用于获取采集图像同时的车速、GPS、车体的偏斜度等信息；还包括两台包含核心检测算法的高性能服务器和相关电气及机械结构。实际运行中，检测系统将采集进入服务器的高速图像，使用检测跟踪结合的方法对图像接触点进行定位，立体视觉传感器根据预先标定的结果获得图像序列对应的弓网接触点的三维轨迹，同时根据惯导提供的信息，完成对受电弓的偏移量的求取。适用于高速列车实际运行中对弓网运行状况的在线检测。

An on-line pantograph-catenary monitoring system and method based on stereo vision

The present invention relates to an on-line pantograph and catenary operation condition detection system and method based on stereo vision, in which the pantograph and catenary operation condition includes pantograph and catenary contact point movement position and pantograph offset. The detection system includes: designing a stereo vision sensor structure on the roof; a set of inertial navigation system and trigger device combined with odometer, which is used to acquire the information of vehicle speed, GPS, car body deflection and so on at the same time of acquisition image; and two high-performance servers including core detection algorithm and related electrical and mechanical structures. In actual operation, the detection system will collect high-speed images into the server, locate the contact points of the images using the method of combining detection and tracking. The three-dimensional trajectory of pantograph-catenary contact points corresponding to the image sequence can be obtained by stereo vision sensor based on the results of pre-calibration. At the same time, the pantograph offset can be calculated according to the information provided by inertial navigation system. It is suitable for on-line detection of pantograph-catenary operation in high-speed train operation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于立体视觉的弓网运行状况在线检测系统及方法
本专利技术涉及传感器标定和视觉测量技术，具体涉及一种基于立体视觉的弓网运行状况在线检测系统及方法。
技术介绍
铁路运输是一项惠及民生的重大工程，也是一项推动国民经济发展的重要产业。受电弓和接触网是铁路运输中的重要部件，其安全运行对于铁路安全具有重要的意义。视觉测量以其非接触、高精度及自动化程度高等特点，是具有发展潜力的新技术之一。相比其它检测技术，视觉测量更适合用于弓网系统中的故障检测应用。视觉测量主要涉及两种关键技术，一种是通过图像处理技术获取目标，一种是通过摄像机标定实现三维空间目标重建。当前摄像机标定的方法有很多，一般分为平面靶标以及其他特型靶标对单目相机的标定，双目传感器的姿态标定，以及结构光视觉传感器的光平面标定几个主要种类。这其中，单目相机标定是最重要的基础，围绕单目相机标定，一般通过使用靶标不同，有棋盘格，圆点靶标，圆柱靶标，球形靶标等不同有不同的技术，当前主流的方法为张提出的基于棋盘格靶标的标定技术。不过一些现场大视场的情况，对标定的难度有了很大的考验。基于单目标定的研究，立体视觉传感器标定被广泛用于对于目标进行三维重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于立体视觉的弓网运行状况在线检测方法，其特征在于：实现步骤如下：步骤a、设计一套弓网运行状况在线检测系统，包括一套立体视觉的传感器结构体，以及惯性导航系统、与里程计结合的触发装置和处理用高性能服务器，整套检测系统可以实现对于弓网运行状况在线检测；步骤b、将传感器结构体安置于车顶并和车身内部的服务器和以及惯性导航系统联通，使得系统可以实现根据里程触发下进行最高达到200hz的高速图像同步采集，并在采集的同时进行在线处理获得检测结果；步骤c、结合全站仪在车顶通过大型高精度靶标进行在线标定，获取立体视觉传感器的标定结果；步骤d、通过跟踪和检测相结合的图像处理算法，实时的处理采集到的高频图像...

【技术特征摘要】
1.一种基于立体视觉的弓网运行状况在线检测方法，其特征在于：实现步骤如下：步骤a、设计一套弓网运行状况在线检测系统，包括一套立体视觉的传感器结构体，以及惯性导航系统、与里程计结合的触发装置和处理用高性能服务器，整套检测系统可以实现对于弓网运行状况在线检测；步骤b、将传感器结构体安置于车顶并和车身内部的服务器和以及惯性导航系统联通，使得系统可以实现根据里程触发下进行最高达到200hz的高速图像同步采集，并在采集的同时进行在线处理获得检测结果；步骤c、结合全站仪在车顶通过大型高精度靶标进行在线标定，获取立体视觉传感器的标定结果；步骤d、通过跟踪和检测相结合的图像处理算法，实时的处理采集到的高频图像，对列车运行的弓网状态进行在线监控。2.根据权利要求1所述的基于立体视觉的弓网运行状况在线检测方法，其特征在于：步骤a中设计弓网运行状况在线检测系统的实现步骤如下：(a1)系统中的立体视觉传感器结构体设计，使用了最高可达500帧频的高速相机，使用corXpress接口进行高速数据传输，内部设置了温度监控和通风换热装置，同时增加了稳定性和密封性考虑，在接口处增加了密封条，保证了整个壳体可以适应车身运行时的振动，保证内部环境相对于外界环境的稳定性；(a2)系统配有惯性导航系统，可以获得列车运行中的gps以及倾斜度信息，进行受电弓偏移量进一步的分析；(a3)系统通过里程计进行触发，同时触发高速图像传感器和惯性导航传感器，保证了系统按照里程对于信息的在线采集，也可以用于后期进行汇总。3.根据权利要求1所述的基于立体视觉的弓网运行状况在线检测方法，其特征在于：步骤c中结合全站仪在车顶通过大型高精度靶标进行在线标定的实现步骤如下：(c1)在车顶，通过全站仪完成车顶坐标系，弓网坐标系以及相机坐标系的坐标系转换标定，将靶标举于受电弓升弓位置进行立体视觉传感器的单目和多目标定；(c2)靶标标定时，特征点提取...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘震，申远，常洛南，李栋，任一鸣，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11