弓网状态的检测方法技术

本发明专利技术提供一种弓网状态的检测方法，由双目视频同步采集设备获取所述接触线与所述受电弓之相交区域的第一图像和第二图像，进而将第一图像和第二图像对准，进行立体匹配，获取匹配的对应点，通过计算所述对应点的视差，获得视差信息和视差图，而后计算得到深度信息并进行三维重建，进而获得所述弓网的状态。与现有技术相比，弓网状态的检测仅采用双目视频同步采集设备，可不安装其它补偿传感器，如激光雷达等，即可实现准确获得弓网的状态，装置结构简单，成本低且效果好。此外，通过本发明专利技术提供的弓网状态的检测方法和检测装置可实现连续且不间断地对弓网状态进行自动检测，能有效降低工作人员劳动强度，提高工作效率。

Detection method of pantograph-catenary status

The invention provides a method for detecting the state of pantograph and catenary. The contact line and the first and second images of the intersecting area of the pantograph are acquired by a binocular video synchronous acquisition device, and then the first and second images are aligned, stereo matched, and matched corresponding points are obtained. Parallax information and parallax map are obtained by calculating the parallax of the corresponding points, and then calculated. Depth information is obtained and three-dimensional reconstruction is performed to obtain the state of the pantograph and catenary. Compared with the existing technology, the detection of pantograph and catenary status only uses binocular video synchronous acquisition equipment, and can achieve accurate pantograph and catenary status without installing other compensation sensors, such as lidar. The device has simple structure, low cost and good effect. In addition, the detection method and detection device of the pantograph and catenary state provided by the invention can realize continuous and uninterrupted automatic detection of the pantograph and catenary state, which can effectively reduce the labor intensity of staff and improve work efficiency.

【技术实现步骤摘要】
弓网状态的检测方法
本专利技术涉及智能化全自动弓网视频监视
，特别涉及一种弓网状态的检测方法。
技术介绍
在我国电气化铁路停电、停运事故中，弓网事故占总事故的80％左右，因此，保证受电弓的正常运行一直是当下研究的一大课题。消灭弓网事故被列为轨道交通的四大攻坚战之一。为了改进接触网的维护工作，除了增加零部件的使用寿命，提高设备管理水平外，增加对弓网状态的监视和诊断技术非常有必要。接触网作为地铁轨道工程中的主要组成部分，具体包括用于与受电弓摩擦接触的接触线，接触线沿着轨道上空按“之”字形架设，供装设在地铁列车上的受电弓取电流使用。而由于施工质量不高或日常检修不及时，其中受电弓、接触网或者弓网关系(也即弓网系统的接触点)都有可能出现问题，比如受电弓滑板偏磨、羊角缺损、羊角变形，接触网异物脱落、接触网磨损等，一旦发生，将造成严重的弓网事故，因此实时监测接触网的状态是非常关键的。国内外弓网状态检测从发展以来主要有四种方式：(1)早期的人工现场巡检此类方式属于静态测量，不能反应接触网运行时的真实状态，同时效率低、速度慢，并且耗费大量的人力物力；(2)定点检测设定一些固定的监测点，对弓网进行检测；定点检测拖延现象比较严重，另外定点检测只能单方面检测受电弓状态，且不具备实时性；(3)检测车现场检测相较于人工现场巡检，此类方式可从一定程度上做到动态测量，检测速度有所提高，但由于受检测时间和行车计划安排的限制，只能定期检测，不能满足轨道交通频繁检测的需要，另外对检测人员的目测水平要求较高，受人为因素干扰很强；此外，由于检测车的巡检与列车正式运营工况不同，检测车只能单方面监测接触网，不能检测受电弓，也不能检测弓网关系；(4)利用“弓网状态在线监测系统”进行实时监测此类系统直接安装在车顶，可实时监视弓网运行状态并检测接触网拉出值、导高值等参数。但目前现有的技术大部分采用激光发射器，用激光发射激光在接触线上形成光斑，然后通过特征提取和图像匹配的方式，计算出图像对应点的位置偏差，从而获取接触网的位置参数，但是其缺点是设备成本高昂。此外，也有采用单目摄像机对弓网进行拍摄并计算接触网参数，但传统单目相机由于无法准确获得深度信息，因此存在无法区分复杂背景下的接触网线的视觉处理上的瓶颈问题，如无法分辨一些与接触线类似的电缆等。针对受电弓完整性监测、接触网动态几何参数监测、跨距内接触线高低差及导线坡度监测等，现有普遍采用的激光雷达技术、激光三角测量技术需要对车体做改造。激光雷达技术不具备智能化，仅实现接触网动态几何参数检测；激光三角测量技术对前期标定，后期定期维护要求很高，激光三角测量也只能针对接触网动态几何参数监测，且范围小，精度不高，功能实现不完整。另外，随着监测功能的增加，针对不同功能，弓网在线网监测系统的设备数量就会相应增加，车顶监测设备的安装数量多，工序繁琐，控制难度高，能耗大。车厢内安装的车载服务器的硬件配置要求增高，集成困难，检测算法复杂，很难实现高精度监测，容易出现误报警、漏报警。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种弓网状态的检测方法，以解决现有弓网状态监测结构复杂、设备成本高昂，以及单目相机无法准确获得深度信息，无法区分复杂背景下的接触网线而容易出现误报警、漏报警等问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种弓网状态的检测方法，所述弓网包括接触线与受电弓，所述弓网状态的检测方法包括：获取所述接触线与所述受电弓之相交区域的原始图像，所述原始图像至少包括视角相对且同步采集的第一图像和第二图像；针对所述第一图像与所述第二图像，进行立体匹配，并获得所述原始图像中多个对应点的视差信息；根据多个所述对应点的视差信息，获得多个所述对应点的深度信息；根据多个所述对应点的深度信息进行三维重建，创建所述接触线与所述受电弓之相交区域的虚拟三维模型；根据所述接触线与所述受电弓之相交区域的虚拟三维模型，获取所述弓网的状态。可选的，获取所述接触网与所述受电弓之相交区域的原始图像之后，所述检测方法还包括：对所述原始图像进行实时在线校准和畸变校正。可选的，所述对所述原始图像进行实时在线校准和畸变校正的步骤包括：通过检测特征点的方法计算得到一实时校准参数，以及，基于所述实时校准参数通过极线约束的方法，使所述第一图像和所述第二图像水平对准。可选的，所述第一图像和所述第二图像水平对准之后，获取水平对准的所述第一图像与所述第二图像上多个相匹配点以作为多个所述对应点。可选的，每个所述对应点的视差信息的获取步骤包括：计算每个所述对应点在所述第一图像中的水平坐标值与其在所述第二图像中的水平坐标值的差值；根据所述差值，获得所述对应点的所述视差信息。可选的，所述根据多个所述对应点的深度信息进行三维重建，创建所述接触线与所述受电弓之相交区域的虚拟三维模型的步骤包括：在所述第一图像和所述第二图像中，分别通过霍夫变换将多个所述对应点变换为一直线；将所述第一图像和所述第二图像中的直线进行基于双目立体匹配的直线配对，根据匹配后的深度信息删除配对错误的直线；将配对成功的直线与预定数据进行匹配，删除与预定数据不匹配的直线；根据所述与预定数据相匹配的直线的深度信息，创建所述接触线的虚拟三维模型。可选的，所述预定数据包括配对成功的直线相对于地平面的平行状态，且所述将配对成功的直线与预定数据进行匹配的步骤包括：将配对成功的直线与地平面进行比较；若配对成功的直线相对于地平面不平行，则删除该直线。可选的，所述将配对成功的直线与地平面进行比较的步骤包括：计算配对成功的直线与地平面之法向量的夹角；若所述夹角在预设的第一阈值范围外，则确定配对成功的直线相对于地平面不平行，即删除该直线。可选的，所述预定数据还包括配对成功的直线相对于地平面的高度，且所述将配对成功的直线与预定数据进行匹配的步骤还包括：计算配对成功的直线相对于地平面的高度，若该高度在预设的第二阈值范围外，则删除该直线。可选的，在获取与预定数据匹配成功的直线之后，所述检测方法还包括：针对连续多帧的所述原始图像，检测跟踪与预定数据匹配成功的直线，并删除位置偏离的直线。可选的，所述针对连续多帧的所述原始图像，检测跟踪与预定数据匹配成功的所述直线之后，所述检测方法还包括：预测下一帧的所述原始图像中的所述直线的预定位置，删除与所述预定位置不匹配的直线。可选的，所述根据所述接触线与所述受电弓之相交区域的虚拟三维模型，获取所述弓网的状态的具体步骤包括：计算多个所述对应点的深度信息，得到所述弓网的几何参数；根据所述弓网的几何参数与所述虚拟三维模型，获取所述弓网的状态。可选的，所述弓网的几何参数包括：所述接触线的导高值、所述接触线的拉出值、一预设跨距内所述接触线的高低差、所述接触线的导线坡度、所述受电弓的完整度、所述受电弓的变形度以及所述弓网的异物侵入度中的任一项或多项的组合。在本专利技术提供的弓网状态的检测方法中，由双目视频同步采集设备获取所述接触线与所述受电弓之相交区域的第一图像和第二图像，进而将第一图像和第二图像对准，进行立体匹配，获取匹配的对应点，通过计算所述对应点的视差，获得视差信息和视差图，而后计算得到深度信息并进行三维重建，进而获得所述弓网的状态。与现有技术相比，弓网状态的检测仅采用双目视频同步采集设备，可不安装其它补偿传感器，如激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弓网状态的检测方法，所述弓网包括接触线与受电弓，其特征在于，所述检测方法包括：获取所述接触线与所述受电弓之相交区域的原始图像，所述原始图像至少包括视角相对且同步采集的第一图像和第二图像；针对所述第一图像与所述第二图像，进行立体匹配，并获得所述原始图像中多个对应点的视差信息；根据多个所述对应点的视差信息，获得多个所述对应点的深度信息；根据多个所述对应点的深度信息进行三维重建，创建所述接触线与所述受电弓之相交区域的虚拟三维模型；根据所述接触线与所述受电弓之相交区域的虚拟三维模型，获取所述弓网的状态。

【技术特征摘要】
1.一种弓网状态的检测方法，所述弓网包括接触线与受电弓，其特征在于，所述检测方法包括：获取所述接触线与所述受电弓之相交区域的原始图像，所述原始图像至少包括视角相对且同步采集的第一图像和第二图像；针对所述第一图像与所述第二图像，进行立体匹配，并获得所述原始图像中多个对应点的视差信息；根据多个所述对应点的视差信息，获得多个所述对应点的深度信息；根据多个所述对应点的深度信息进行三维重建，创建所述接触线与所述受电弓之相交区域的虚拟三维模型；根据所述接触线与所述受电弓之相交区域的虚拟三维模型，获取所述弓网的状态。2.根据权利要求1所述的弓网状态的检测方法，其特征在于，获取所述接触网与所述受电弓之相交区域的原始图像之后，所述检测方法还包括：对所述原始图像进行实时在线校准和畸变校正。3.根据权利要求2所述的弓网状态的检测方法，其特征在于，所述对所述原始图像进行实时在线校准和畸变校正的步骤包括：通过检测特征点的方法计算得到一实时校准参数，以及，基于所述实时校准参数通过极线约束的方法，使所述第一图像和所述第二图像水平对准。4.根据权利要求3所述的弓网状态的检测方法，其特征在于，所述第一图像和所述第二图像水平对准之后，获取水平对准的所述第一图像与所述第二图像上多个相匹配点以作为多个所述对应点。5.根据权利要求3所述的弓网状态的检测方法，其特征在于，每个所述对应点的视差信息的获取步骤包括：计算每个所述对应点在所述第一图像中的水平坐标值与其在所述第二图像中的水平坐标值的差值；根据所述差值，获得所述对应点的所述视差信息。6.根据权利要求1所述的弓网状态的检测方法，其特征在于，所述根据多个所述对应点的深度信息进行三维重建，创建所述接触线与所述受电弓之相交区域的虚拟三维模型的步骤包括：在所述第一图像和所述第二图像中，分别通过霍夫变换将多个所述对应点变换为一直线；将所述第一图像和所述第二图像中的直线进行基于双目立体匹配的直线配对，根据匹配后的深度信息删除配对错误的直线；将配对成功的直线与预定数据进行匹配，删除与预定数据不匹配的直线；根据所述与预定...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利利，王康如，明伟，黄乔中，吴丽，付凤杰，郭远博，王司东，李嘉茂，张晓林，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31