本发明专利技术公开了一种基于图像对比的列车受电弓部件异物悬挂检测的方法，属于轨道交通检测技术领域，包括读取视频流、利用指数平均数采集受电弓正常轮廓和异常轮廓、差分图像、对图像进行大律法二值化处理、图像腐蚀以及故障状态判断。本发明专利技术通过对感兴趣区域进行指数平均数操作，实时分析受电弓的形态，以此代替受电弓异物检测的人工检测，极大程度上减轻了工程人员的工作强度，保证工程人员有充足的精力去处理更多的工作和问题，减小环境对图像的影响，提高受电弓异物悬挂检测的准确度，解决了传统检测受天气、光线等外界因素影响较大，检测耗费大量工程人员精力以及检测准确度不高的不足。的不足。的不足。
【技术实现步骤摘要】
一种基于图像对比的列车受电弓部件异物悬挂检测的方法
[0001]本专利技术涉及一种基于图像对比的列车受电弓部件异物悬挂检测的方法，属于轨道交通检测
技术介绍
[0002]高铁系统作为国家重大基础设施，在推动我国社会经理发展的过程中扮演了重要的角色。随着铁路历里程的不断增加，轨道系统的维护时长存在较大缺口。传统的受电弓检测依赖工程人员实时观察车顶视频箱所传输的视频，对工作人员的精力是一种极大的考验。而受电弓作为提供列车电力的核心部件，直接关系到列车整体的平稳安全运行。由于暴露在外，该部件容易受环境影响处于非正常工作状态中，而受电弓位于车厢顶部，直接与外界环境接触，视频采集装置所采集的图像受环境影响，环境中复杂的背景、过亮以及过暗的光线，乃至天气状态都会受电弓部件的异物悬挂检测。针对以上问题，需要提出一种基于对比的列车受电弓部件异物悬挂检测的方法，该方法能够针对以上提出的问题和难点提供自动化以及智能化的检测，对感兴趣区域进行指数平均数操作，为方便描述，后面将感兴趣区域表示为ROI(Region of Interest)，实时分析受电弓的形态，以此代替人工检测极大程度上减轻了工程人员的工作强度，保证工程人员有充足的精力去处理更多的工作和问题，减小环境对图像的影响，提高受电弓异物悬挂检测的准确度。
技术实现思路
[0003]本专利技术的主要目的是为了解决传统受电弓检测依赖于工程人员实时检测，给工程人员的精力带来极大考验和损耗，同时受电弓暴露在外，依赖视频图像进行受电弓异物悬挂检测时准确度较差的不足，而提供的一种基于图像对比的列车受电弓部件异物悬挂检测的方法。
[0004]本专利技术的目的可以通过采用如下技术方案达到：
[0005]一种基于图像对比的列车受电弓部件异物悬挂检测的方法，包括如下步骤：
[0006]S1.读取视频流，获取ROI区域：读取视频箱中的视频，根据视频箱装置的参数，每秒采样5帧图像进行分析，形成视频图像序列，并获取图像序列中的ROI区域；
[0007]S2.对ROI区域进行指数平均操作：在列车每日出棚运行后的一分钟内，对采样图像中ROI区域内的图像进行指数平均操作，在算法启动25秒后得到受电弓的轮廓，缓存此轮廓记作图像1，在列车正常行进的过程中，对采样图像中ROI区域内的图像进行指数平均操作，在算法启动25秒后得到受电弓的轮廓，采集受电弓轮廓，并将此轮廓缓存为图像2；
[0008]S3.图像差分：将图像2与图像1进行差分，将所得结果进行大律法二值处理，将获得的受电弓轮廓缓存为图像3；
[0009]S4.图像腐蚀：图像2中有异物存在时，对图像3进行腐蚀操作，剔除掉图像3中细小的线段；
[0010]S5.判断是否检测到受电弓上悬挂异物：计算结果中保留下的有效像素点，将计算
结果中保留下的有效像素点作为判断检测出受电弓悬挂异物大小的依据，判断计算结果中保留下的有效像素点的大小与先验估计阈值之间的比对结果，对受电弓上是否悬挂异物进行判断。
[0011]作为本专利技术进一步的方法，所述S2中对于采样得到的视频图片序列，将每张图的ROI区域记为x1,x2,
…
,x
N
，对ROI图像进行指数平均数的公式为：
[0012][0013]式中：EMA
N
为每张采样图像中的ROI区域的指数平均数，N为每张图中的ROI区域总数，k为ROI区域的序号，x
N
‑
k
为序号为N
‑
k的ROI区域；
[0014]在本方法中令N＝25。
[0015]作为本专利技术进一步的方法，所述方法中进行本图像算法处理前设定列车每天出棚前的受电弓状态均为正常。
[0016]作为本专利技术进一步的方法，所述方法只在列车行进速度高于50km/h时启动，速度参数由列车控制系统提供。
[0017]作为本专利技术进一步的方法，所述方法在列车进行夜间行驶或隧道内行驶时，视频箱装置启动曝光系统以维持图像质量。
[0018]作为本专利技术进一步的方法，所述方法不涉及列车受电弓处于降弓状态时的受电弓检测。
[0019]作为本专利技术进一步的方法，所述方法的实现基于Python3计算机语言，通过numpy程序包对图像做快速处理。
[0020]作为本专利技术进一步的方法，所述S2中采集图像2的频率为1次/秒。
[0021]作为本专利技术进一步的方法，所述S1中获取ROI区域的方法还能够为人工通过各个视频箱装置的参数设置检测区域的ROI区域。
[0022]本专利技术的有益技术效果：按照本专利技术的基于图像对比的列车受电弓部件异物悬挂检测的方法，使用了指数平均数、大律法以及模板匹配算法多种计算机图像处理算法，实时分析受电弓的形态，以此代替人工检测极大程度上减轻了工程人员的工作强度，保证工程人员有充足的精力去处理更多的工作和问题，减小环境对图像的影响，提高受电弓异物悬挂检测的准确度，能够有效地节省了大量的人力资源和时间成本，提升了列车检测的智能化和自动化程度，保障了列车行驶的安全性。
附图说明
[0023]图1为按照本专利技术的基于图像对比的列车受电弓部件异物悬挂检测的方法的检测流程图；
[0024]图2为人工选择ROI区域的示意图；
[0025]图3为采用指数平均操作之后所得到的正常受电弓整体轮廓图；
[0026]图4为采用指数平均数操作之后所得到的异常受电弓整体轮廓图；
[0027]图5为对正常受电弓与带有异物的受电弓进行差分对比之后所得的结果图像；
[0028]图6为通过腐蚀以及像素反转操作之后所得的结果图像。
具体实施方式
[0029]为使本领域技术人员更加清楚和明确本专利技术的技术方案，下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0030]如图1
‑
图6所示，本实施例提供的基于图像对比的列车受电弓部件异物悬挂检测的方法，包括如下步骤：
[0031]S1.读取视频流，获取ROI区域：读取视频箱中的视频，根据视频箱装置的参数，每秒采样5帧图像进行分析，形成视频图像序列，并获取图像序列中的ROI区域；
[0032]在检测图像中，由于受电弓位置相对于视频箱装置保持不变，而背景时刻在变化，通过移动平均的操作能够淡化背景对受电弓悬挂异物检测的影响。
[0033]S2.对ROI区域进行指数平均操作：在列车每日出棚运行后的一分钟内，对采样图像中ROI区域内的图像进行指数平均操作，在算法启动25秒后得到受电弓的轮廓，缓存此轮廓记作图像1，在列车正常行进的过程中，对采样图像中ROI区域内的图像进行指数平均操作，在算法启动25秒后得到受电弓的轮廓，采集受电弓轮廓，并将此轮廓缓存为图像2；
[0034]S3.图像差分：将图像2与图像1进行差分，将所得结果进行大律法二值处理，将获得的受电弓轮廓缓存为图像3；
[0035]S4.图像腐蚀：本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于图像对比的列车受电弓部件异物悬挂检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.读取视频流，获取ROI区域：读取视频箱中的视频，根据视频箱装置的参数，每秒采样5帧图像进行分析，形成视频图像序列，并获取图像序列中的ROI区域；S2.对ROI区域进行指数平均操作：在列车每日出棚运行后的一分钟内，对采样图像中ROI区域内的图像进行指数平均操作，在算法启动25秒后得到受电弓的轮廓，缓存此轮廓记作图像1，在列车正常行进的过程中，对采样图像中ROI区域内的图像进行指数平均操作，在算法启动25秒后得到受电弓的轮廓，采集受电弓轮廓，并将此轮廓缓存为图像2；S3.图像差分：将图像2与图像1进行差分，将所得结果进行大律法二值处理，将获得的受电弓轮廓缓存为图像3；S4.图像腐蚀：图像2中有异物存在时，对图像3进行腐蚀操作，剔除掉图像3中细小的线段；S5.判断是否检测到受电弓上悬挂异物：计算结果中保留下的有效像素点，将计算结果中保留下的有效像素点作为判断检测出受电弓悬挂异物大小的依据，判断计算结果中保留下的有效像素点的大小与先验估计阈值之间的比对结果，对受电弓上是否悬挂异物进行判断。2.如权利要求1所述的一种基于图像对比的列车受电弓部件异物悬挂检测的方法，其特征在于，所述S2中对于采样得到的视频图片序列，将每张图的ROI区域记为x1,x2,
…
,x
N
，对ROI图像进行指数平均数的公式为：式中：EMA
N
为每张采样图像中的ROI区域的指数...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈嘉琪，
申请(专利权)人：厦门破云溯星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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