一种受电弓滑板的检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种受电弓滑板的检测方法及装置，本发明专利技术可实时获取受电弓滑板的图像，并基于图像识别，识别出图像中受电弓滑板的上下边缘，从而得出受电弓滑板的真实轮廓，由此，即可根据该真实轮廓准确的得出受电弓滑板的异常磨损情况；通过上述设计，本发明专利技术无需采用人为经验判断受电弓滑板是否存在异常，不仅提高了检测的准确率以及效率，还可在列车运行过程中对受电弓滑板进行实时监测，以便根据检测结果进行报警提示，从而有效防止列车行车安全事故的发生。事故的发生。事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种受电弓滑板的检测方法及装置


[0001]本专利技术属于列车受电弓检测
，具体涉及一种受电弓滑板的检测方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，城轨列车由于其快速安全、舒适节能的特点，在我国得到了飞速发展；城轨列车依靠其顶部安装的受电弓装置与铁路沿线布置的接触网滑动接触受流获取电能，为列车运行提供基础动能；但是，随着列车运行负载的加重、运行里程的增加以及运行速度的提升，受电弓容易出现异常撞击和/或磨损等故障缺陷；据统计，在我国电气化铁路停电和停运等严重事故中，弓网事故占总事故的80%左右；因此，及时检测出受电弓的故障，保证弓网正常运行对列车安全运行具有重大意义。
[0003]目前的受电弓故障检测方法大多需要将列车驶进机务段，停车、降弓、断电后，由现场工程师进行登顶查看，凭借其丰富的从业经验判定受电弓是否存在故障，是否能够支撑继续运营，此种方法具有很强的主观性，对现场工程师的经验积累要求较高，且属于高空危险作业，对作业人员的生命安全存在隐患，同时，由于测量次数受限，因而还存在误判、漏判等安全问题，对受电弓异常情况的监控力度不够，由此，前述方法不仅存在工作量大、效率低、以及具有安全隐患的问题，而且不能够检测列车在运行过程中受电弓的真实工作状态。
[0004]同时，随着监控技术的不断发展，车载式的受电弓图像监测装置的运用也越来越广泛，其大多是安装在运营列车上，利用远程无线的定点监测系统对受电弓的情况进行拍摄和录像，然后把数据远程传输回来，由相关技术人员再通过观察图片和回放录像对受电弓的情况进行判断，此种方法存在以下不足：其也是由人员依据经验进行判断，容易出现误判的问题，且相关人员对所摄图像进行离线分析，分析结果无法及时传递给车载装置指导作业人员决策，为列车安全稳定运行埋下了安全隐患；因此，提供一种无需人为判断、效率高、准确率高以及可实时进行受电弓异常检测的检测方法迫在眉睫。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种受电弓滑板的检测方法及装置，以解决现有的采用人为经验判断所存在的工作量大、效率低和不能检测列车在运行过程中受电弓的真实工作状态，以及采用车载式的受电弓图像监测装置所存在的容易出现误判的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种受电弓滑板的检测方法，包括：获取待检测图像，其中，所述待检测图像的覆盖区域为列车受电弓滑板所在的区域；从所述待检测图像中，提取出仅包含受电弓滑板的图像区域，得到受电弓滑板图像；
利用霍夫变换算法对所述受电弓滑板图像进行边缘检测，得到受电弓滑板的下边缘；以所述受电弓滑板的下边缘为起点，并利用区域生长法对所述受电弓滑板图像进行图像分割，得到所述受电弓滑板的上边缘；根据所述受电弓滑板的下边缘以及上边缘，得到所述受电弓滑板的轮廓图像；根据所述轮廓图像，得到所述受电弓滑板的磨耗检测结果；利用霍夫变换算法对所述受电弓滑板图像进行边缘检测，得到受电弓滑板的下边缘，包括：利用霍夫变换算法检测出所述受电弓滑板图像中的目标直线，其中，所述目标直线为所述受电弓滑板图像中法向角小于预设角度的直线，且法向角为直线与水平面法线之间的夹角；从所述目标直线中，筛选出第一直线以及第二直线，其中，所述第一直线为长度最长的目标直线，所述第二直线为长度仅小于所述第一直线的目标直线；根据所述第一直线和所述第二直线，得到所述受电弓滑板的下边缘。
[0007]基于上述公开的内容，本专利技术可实时获取受电弓滑板的图像，并基于图像识别，识别出图像中受电弓滑板的上下边缘，从而得出受电弓滑板的真实轮廓，由此，即可根据该真实轮廓准确的得出受电弓滑板的异常磨损情况；通过上述设计，本专利技术无需采用人为经验判断受电弓滑板是否存在异常，不仅提高了检测的准确率以及效率，还可在列车运行过程中对受电弓滑板进行实时监测，以便根据检测结果进行报警提示，从而有效防止列车行车安全事故的发生。
[0008]在一个可能的设计中，利用霍夫变换算法检测出所述受电弓滑板图像中的目标直线，包括：以第一角度为起点，并按照预角度间隔进行角度取值，直到达到第二角度为止，以得到多个检测角度，其中，所述第一角度的值为预设角度与90
°
的差值的绝对值，所述第二角度为预设角度与90
°
的和；获取所述受电弓滑板图像中像素值大于0的所有像素点的像素坐标；根据所述像素坐标以及所述多个检测角度，计算出所述多个检测角度中每个检测角度相对于每个像素坐标的检测值；在每个检测角度相对于每个像素坐标的检测值中，统计出相同检测值的个数，并判断每个相同检测值的个数是否大于预设阈值；若是，则将每个相同检测值对应的像素坐标作为组成法向角为第三角度的目标直线的点的坐标，且所述第三角度为每个相同检测值对应的检测角度；利用最小二乘法对每个相同检测值对应的像素坐标进行线性拟合，得到所述目标直线。
[0009]基于上述公开的内容，在受电弓图像中确定目标直线的具体方法为：设置一预设角度，从而确定目标直线的检测角度范围，即在第一角度与第二角度之间，然后按照预设角度间隔进行取值，从而得到多个检测角度，接着获取受电弓滑板图像中像素值大于0的像素点的坐标，并基于霍夫变换算法，计算每个检测角度相对于每个坐标的检测值，最后，在多个检测值中，统计出相同检测值的个数，检测值相同，则说明该检测值对应的像素坐标在同
一条直线上，由此，则只需要判断各个相同检测值的个数是否大于预设阈值，若是，则将各个相同检测值对应的像素坐标作为组成各个目标直线的点（如检测值为5的个数大于预设阈值，其对应有4个坐标，且对应的检测角度为2度，那么该4个坐标就为组成法向角为2度所对应的目标直线的点的坐标），最后，通过对各个相同检测值对应的像素坐标进行线性拟合，即可得出多条直线，从而组成目标直线。
[0010]在一个可能的设计中，根据所述像素坐标以及所述多个检测角度，计算出所述多个检测角度中每个检测角度相对于每个像素坐标的检测值，包括：按照如下公式计算每个检测角度相对于每个像素坐标的检测值：上述式中，和分别表示像素值大于0的像素点的横坐标和纵坐标，表示第个检测角度，表示按四舍五入准则的取整运算。
[0011]在一个可能的设计中，根据所述第一直线和所述第二直线，得到所述受电弓滑板的下边缘，包括：在所述第一直线和所述第二直线中，选取出纵向高度最高的直线，作为所述受电弓滑板的下边缘，其中，所述纵向高度为组成对应直线的所有像素坐标中纵坐标的均值。
[0012]基于上述公开的内容，本专利技术公开了确定受电弓滑板下边缘的具体方法，即第一直线和第二直线表示的为受电弓滑板托架的上下边缘，因此，根据前述两条直线的纵向高度，即可确定出哪条直线为受电弓滑板托架的上边缘，而受电弓滑板托架的上边缘则代表受电弓滑板的下边缘，因此，只需计算组成直线的所有像素点的纵坐标之间的均值，并根据均值的大小，即可在两条直线中确定出受电弓滑板的下边缘。
[0013]在一个可能的设计中，以所述受电弓滑板的下边缘为起点，并利用区域生长法对所述受电弓滑板图像进行图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种受电弓滑板的检测方法，其特征在于，包括：获取待检测图像，其中，所述待检测图像的覆盖区域为列车受电弓滑板所在的区域；从所述待检测图像中，提取出仅包含受电弓滑板的图像区域，得到受电弓滑板图像；利用霍夫变换算法对所述受电弓滑板图像进行边缘检测，得到受电弓滑板的下边缘；以所述受电弓滑板的下边缘为起点，并利用区域生长法对所述受电弓滑板图像进行图像分割，得到所述受电弓滑板的上边缘；根据所述受电弓滑板的下边缘以及上边缘，得到所述受电弓滑板的轮廓图像；根据所述轮廓图像，得到所述受电弓滑板的磨耗检测结果；利用霍夫变换算法对所述受电弓滑板图像进行边缘检测，得到受电弓滑板的下边缘，包括：利用霍夫变换算法检测出所述受电弓滑板图像中的目标直线，其中，所述目标直线为所述受电弓滑板图像中法向角小于预设角度的直线，且法向角为直线与水平面法线之间的夹角；从所述目标直线中，筛选出第一直线以及第二直线，其中，所述第一直线为长度最长的目标直线，所述第二直线为长度仅小于所述第一直线的目标直线；根据所述第一直线和所述第二直线，得到所述受电弓滑板的下边缘。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用霍夫变换算法检测出所述受电弓滑板图像中的目标直线，包括：以第一角度为起点，并按照预角度间隔进行角度取值，直到达到第二角度为止，以得到多个检测角度，其中，所述第一角度的值为预设角度与90
°
的差值的绝对值，所述第二角度为预设角度与90
°
的和；获取所述受电弓滑板图像中像素值大于0的所有像素点的像素坐标；根据所述像素坐标以及所述多个检测角度，计算出所述多个检测角度中每个检测角度相对于每个像素坐标的检测值；在每个检测角度相对于每个像素坐标的检测值中，统计出相同检测值的个数，并判断每个相同检测值的个数是否大于预设阈值；若是，则将每个相同检测值对应的像素坐标作为组成法向角为第三角度的目标直线的点的坐标，且所述第三角度为每个相同检测值对应的检测角度；利用最小二乘法对每个相同检测值对应的像素坐标进行线性拟合，得到所述目标直线。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述像素坐标以及所述多个检测角度，计算出所述多个检测角度中每个检测角度相对于每个像素坐标的检测值，包括：按照如下公式计算每个检测角度相对于每个像素坐标的检测值：上述式中，和分别表示像素值大于0的像素点的横坐标和纵坐标，表示第个检测角度，表示按四舍五入准则的取整运算。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一直线和所述第二直线，得到所述受电弓滑板的下边缘，包括：在所述第一直线和所述第二直线中，选取出纵向高度最高的直线，作为所述受电弓滑板的下边缘，其中，所述纵向高度为组成对应直线的所有像素坐标中纵坐标的均值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述受电弓滑板的下边缘为起点，并利用区域生长法对所述受电弓滑板图像进行图像分割，得到所述受电弓滑板的上边缘，包括：a. 以所述受电弓滑板的下边缘的起点为滑动起点，沿垂直向上的方向，多次滑动邻域窗口，并计算每次滑动后的邻域窗口内的灰度均值，得到第一邻域窗口，以将第一邻域窗口内的中心坐标作为下边缘起点对应的上边缘像素点的坐标，其中，所述第一邻域窗口为每次滑动后的邻域窗口中灰度均值最大的邻域窗口；b. 以第一邻域窗口内的中心坐标为生长起点，沿水平向右的方向移动一个像素点，并沿垂直方向滑动邻域窗口，以得到移动后的像素点的邻域窗口；c. 计算移动后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文成，左超华，杜高峰，熊仕勇，
申请(专利权)人：常州路航轨道交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：