接触网燃弧灼烧检测方法、装置、计算机设备和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种接触网燃弧灼烧检测方法、装置、计算机设备和存储介质，涉及轨道交通中接触网测量技术领域。本发明专利技术的接触网燃弧灼烧检测方法包括图像获取步骤、接触线定位步骤、磨耗检测步骤和燃弧灼烧检测步骤，其中燃弧灼烧检测步骤中，根据每行小于灰度阈值的像素个数判断该行是否为有效行，根据有效行数是否大于阈值或连续有效行数是否大于阈值判定当前图像中是否存在燃弧灼烧。本发明专利技术检测方法可以准确的检测出接触线被燃弧严重灼烧的痕迹及位置，可给维护人员提供及其重要的帮助和参考信息。参考信息。参考信息。

【技术实现步骤摘要】
接触网燃弧灼烧检测方法、装置、计算机设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及轨道交通接触网检测
，尤其涉及接触网燃弧灼烧检测方法、装置、计算机设备和存储介质。

技术介绍

[0002]弓网之间的磨耗分为电气磨耗和机械磨耗两种。机械磨耗通常指受电弓滑过接触线底面时弓网间相互摩擦产生的磨耗，并且机械磨耗通常属于正常磨耗；电气磨耗主要是由受电弓脱离接触线底面产生燃弧并烧蚀受电弓及接触线表面造成的，绝大多数情况下，电气磨耗为非正常磨耗，应尽量避免。
[0003]根据实际运营维护经验，电气磨耗往往伴随着燃弧电火花等现象，如果被断开的电流超过0.25～1A，断开后两接触点间的电压超过12～20V，则在接触点间隙中通常会产生一团温度极高、发出强光其能够导电的近似圆柱形的气体
‑
电弧，其会烧蚀灼伤弓网接触面，致使接触线材料变软、易磨损，在后续车辆经过时更加容易产生磨损。
[0004]因此，在地铁接触网检测中，若能检测出汇流排被燃弧严重灼伤的痕迹及位置，将给维护人员提供极其重要的帮助和参考信息，从而判断如何改善和优化弓网关系。
[0005]公开号为CN111323683A的中国专利技术专利申请公开了一种燃弧检测系统，其包括燃弧检测单元、图像采集单元、图像存储单元及上位机，其中，所述燃弧检测单元，用于对接触网的燃弧进行检测；所述图像采集单元，用于采集接触网的燃弧图像；所述图像存储单元分别与所述燃弧检测单元、所述图像采集单元和所述上位机连接，用于存储所述图像采集单元采集到的燃弧图像，并在所述燃弧检测单元检测到燃弧信号时，将燃弧发生时刻的燃弧图像上传至上位机。
[0006]上述现有技术需同时配备燃弧检测单元和图像采集单元进行燃弧检测，其属于对燃弧发生的实时检测，仍然无法对接触网上已经发生燃弧的痕迹和位置进行检测及定位，且无法分辨出接触网上已经存在的磨耗是机械磨耗还是电气磨耗。

技术实现思路

[0007]为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术提供了一种接触网燃弧灼烧检测方法，本专利技术的专利技术目的在于解决现有技术中针对弓网之间电气磨耗以及燃弧灼烧的检测和定位问题。本专利技术依靠运行车辆上的现有检测设备，对接触网中接触线进行磨耗检测及燃弧灼烧检测。本专利技术检测方法可准确检测出接触线被燃弧严重灼烧的痕迹及位置，为接触网维护人员提供帮助和参考。
[0008]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术是通过下述技术方案实现的：
[0009]接触网燃弧灼烧检测方法，包括以下步骤：
[0010]图像获取步骤，从线阵相机获取整个拉出值范围内的刚性接触线图像；
[0011]接触线定位步骤，对所述刚性接触线图像进行预处理，从预处理后的图像中提取汇流排边界信息，得到汇流排区域图像；根据接触线相对汇流排边界的偏移量定位接触线
位置；
[0012]磨耗检测步骤，在汇流排区域图像内以接触线位置为基准提取接触线边界，在接触线区域内搜索最长连续大于灰度阈值的线段即为磨耗像素长度，提取出磨耗图像；
[0013]燃弧灼烧检测步骤，在磨耗图像中逐行搜索，每一行均根据接触线位置设定左右搜索范围，在搜索范围内搜索图像灰度小于灰度阈值的像素，并统计个数；判断小于预设灰度阈值的像素个数是否大于阈值，若大于该预设阈值则判定为有效行；统计有效行总数以及最大连续有效行长度，根据有效行总数是否大于预设阈值，或者最大连续有效行长度是否大于预设阈值，判定当前图像中是否存在燃弧灼烧。
[0014]更进一步地，所述燃弧灼烧检测步骤中，设L为接触线定位步骤中得到的接触线定位向量，即L＝[l0,
…
,l
h
,
…
,l
H
‑1]，l
h
即是第h行接触线横坐标位置，I表示线阵相机图像，图像I大小为W*H,即W表示图像宽度，H表示图像高度；则每一行均根据接触线位置设定左右搜索范围，表示为：
[0015]根据第h行接触线位置l
h
设定左右搜索范围SR
h
，设定方式如下式：
[0016]SR
h
＝[max(l
h
‑
offset,0),min(l
h
+offset,W)][0017]其中，offset为预设偏移量，max(
·
)为求最大值的算子，min(
·
)为求最小值的算子；
[0018]在搜索范围SR
h
中搜索图像灰度小于灰度阈值gt的像素，并统计个数C
h
，灰度阈值gt确定方法如下：
[0019]其中，为接触线定位步骤中得到的汇流排图像，即为原始图像I中汇流排范围内的图像；fac2代表设定系数，fac2∈(1,3]；
[0020]判定C
h
是否大于阈值ct,若大于该阈值则判定第h行为有效行，即
[0021]F＝[f0,
…
,f
h
,
…
,f
H
‑1]T
[0022][0023]其中F为有效行标志向量，f
h
为有效行标志，当f
h
＝1时表示有效，当f
h
＝0时则无效；
[0024]阈值ct的设置与接触线宽度和该行确定的磨耗像素长度相关，即：
[0025][0026]其中offset为搜索范围偏移量；aL
h
为第h行检测到的磨耗像素长度；Cons为常数，Cons∈[1,3]；
[0027]统计有效行总数以及最大连续有效行长度,即
[0028][0029][0030]其中，svf为有效行总数；vcF
i
为第i个有效连续行，S为当前图像有效连续行集合，vcF
max
为最长有效连续行，vcF
max
L为最长有效连续行长度，len(
·
)为向量长度算子；
[0031]判定有效行数是否大于阈值vt或者连续有效行数是否大于阈值vct,若任一条件满足要求，则认为当前图像中存在燃弧灼烧，即
[0032][0033]其中resFlag为是否存在燃弧标志，resFlag＝1时，认为当前图像存在燃弧，当resFlag＝0时，则认为当前图像不存在燃弧。
[0034]所述接触线定位步骤中，对采集到的刚性接触线图像进行预处理，具体是指，求取原始图像I的横向梯度图像E；然后求取横向梯度图像E的二值化图像B。
[0035]更进一步的，求取横向梯度图像E时采用如下梯度算子：
[0036][0037]则，梯度图像可通过如下方式计算得到：
[0038]E(x,y)＝∑
i
∑
j I(x+i,y+j)
·
A(i+1,j+1),i,j∈(
‑
1,0,1)；
[0039]在求取二值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.接触网燃弧灼烧检测方法，其特征在于，包括以下步骤：图像获取步骤，从线阵相机获取整个拉出值范围内的刚性接触线图像；接触线定位步骤，对所述刚性接触线图像进行预处理，从预处理后的图像中提取汇流排边界信息，得到汇流排区域图像；根据接触线相对汇流排边界的偏移量定位接触线位置；磨耗检测步骤，在汇流排区域图像内以接触线位置为基准提取接触线边界，在接触线区域内搜索最长连续大于灰度阈值的线段即为磨耗像素长度，提取出磨耗图像；燃弧灼烧检测步骤，在磨耗图像中逐行搜索，每一行均根据接触线位置设定左右搜索范围，在搜索范围内搜索图像灰度小于灰度阈值的像素，并统计个数；判断小于预设灰度阈值的像素个数是否大于阈值，若大于该预设阈值则判定为有效行；统计有效行总数以及最大连续有效行长度，根据有效行总数是否大于预设阈值，或者最大连续有效行长度是否大于预设阈值，判定当前图像中是否存在燃弧灼烧。2.如权利要求1所述的接触网燃弧灼烧检测方法，其特征在于：所述燃弧灼烧检测步骤中，设L为接触线定位步骤中得到的接触线定位向量，即L＝[l0，
…
，l
h
，
…
，l
H
‑1]，l
h
即是第h行接触线横坐标位置，I表示线阵相机图像，图像I大小为W*H，即W表示图像宽度，H表示图像高度；则每一行均根据接触线位置设定左右搜索范围，表示为：根据第h行接触线位置lh设定左右搜索范围SR
h
，设定方式如下式：SR
h
＝[max(l
h
‑
offset，0)，min(l
h
+offset，W)]其中，offset为预设偏移量，max(
·
)为求最大值的算子，min(
·
)为求最小值的算子；在搜索范围SR
h
中搜索图像灰度小于灰度阈值gt的像素，并统计个数C
h
，灰度阈值gt确定方法如下：其中，为接触线定位步骤中得到的汇流排图像，即为原始图像I中汇流排范围内的图像；fac2代表设定系数，fac2∈(1，3]；判定Ch是否大于阈值ct，若大于该阈值则判定第h行为有效行，即F＝[f0，
…
，f
h
，
…
，f
H
‑1]
T
其中F为有效行标志向量，f
h
为有效行标志，当f
h
＝1时表示有效，当f
h
＝0时则无效；阈值ct的设置与接触线宽度和该行确定的磨耗像素长度相关，即：其中offset为搜索范围偏移量；aL
h
为第h行检测到的磨耗像素长度；Cons为常数，Cons∈[1，3]；统计有效行总数以及最大连续有效行长度，即统计有效行总数以及最大连续有效行长度，即其中，svf为有效行总数；vcF
i
为第i个有效连续行，S为当前图像有效连续行集合，vcF
max
为最长有效连续行，vcF
max
L为最长有效连续行长度，len(
·
)为向量长度算子；
判定有效行数是否大于阈值vt或者连续有效行数是否大于阈值vct，若任一条件满足要求，则认为当前图像中存在燃弧灼烧，即其中resFlag为是否存在燃弧标志，resFlag＝1时，认为当前图像存在燃弧，当resFlag＝0时，则认为当前图像不存在燃弧。3.如权利要求1所述的接触网燃弧灼烧检测方法，其特征在于：所述接触线定位步骤中，对采集到的刚性接触线图像进行预处理，具体是指，求取原始图像I的横向梯度图像E；然后求取横向梯度图像E的二值化图像B。4.如权利要求3所述的接触网燃弧灼烧检测方法，其特征在于：求取横向梯度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞锋，张郭，王云龙，李想，张金鑫，刘颖强，高雄杰，冯中伟，
申请(专利权)人：成都唐源电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：