【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高铁弓网检测，具体涉及一种基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测系统及方法。
技术介绍
1、巨大的市场对高铁的要求更高，如舒适性、可视化性，特别是在线监控和高检测精度等技术要求。随着高铁对弓网系统的运用的发展，以及自动化程度的提高，检测装备的现代化程度不断提升。为了提高弓网系统的可靠性，需要为弓网系统配置检测装置，通过监测装置获取弓网系统的运行状态。
2、实时和准确的监测悬链线和受电弓之间的交叉口是预先防止由于能量通过受电弓-悬链线系统进入高铁而发生的事故的关键。目前的检测系统大多是基于红外和可见光图像处理技术的自主诊断系统，将设备的多状态信息（如类型、温度、机械结构等）融合到单幅图像中，进而实现检测，但以上的检测系统在实际应用中，红外图像所得到的结果是不准确的，常遇到云、日照、桥梁、天花板、弯曲接触线的影响，无法利用图像处理信息技术准确、实时地检测受电弓-悬链线的接触点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测系统及方法，该系统及方法有利于提高高铁弓网状态检测的精度。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测系统，包括采集模块、核化相关滤波器、fpga数据智能处理模块、控制中心、传感器模块和数据存储模块，所述采集模块的信号输出端与核化相关滤波器的信号接收端连接，所述核化相关滤波器的信号输出端与fpga数据智能处理模块的信号接收端连接，所述传
3、进一步地，所述采集模块包括红外成像模块、视觉成像模块、图形去噪模块、图形增强模块和图形恢复模块；所述红外成像模块采用红外辐射获得受电弓-悬链线交叉口的平面图像，把受电弓-悬链线交叉口的不同部位反射或辐射的红外能量的分布状态加以记录，并在视觉成像模块的配合下转化为二维可见图像；所述图形去噪模块用于对图像进行降噪处理，以消除图像内的噪点和颗粒，提高图像的清晰度；所述图形增强模块用于调整图像的局部特性，将原来不清晰的受电弓-悬链线交叉口图像变得清晰，扩大图像中受电弓-悬链线交叉口特征之间的差别，加强图像判读和识别效果；所述图形恢复模块用于恢复不慎丢失的图像，以保证图像的完整性。
4、进一步地，还设有光源模块、振动补偿模块和燃弧检测模块；所述光源模块用于光源补偿，所述光源模块的信号输入端连接有光线传感器，通过光线传感器实时监测外部环境中的亮度，当亮度较低时，光源模块为采集模块进行补光；所述振动补偿模块用于减小采集模块的振动幅度，以增强采集模块的稳定性；所述燃弧检测模块用于检测可能出现的燃弧情况。
5、进一步地，所述采集模块安装于高铁车厢的顶部，所述传感器模块安装于受力弓的弓头处，所述控制中心设置于高铁车厢内。
6、进一步地，所述控制中心的信号输出端与采集模块的信号输入端连接，所述控制中心与数据存储模块进行数据交互，以存储和调用相关数据；所述采集模块的信号输出端与数据存储模块的信号接收端连接，以存储采集到的图像数据。
7、本专利技术还提供了基于上述系统的一种基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测方法，包括以下步骤：
8、s1、采集模块采集受电弓-悬链线交叉口位置的图像并传输至核化相关滤波器；传感器模块实时检测受电弓与悬链线之间的动态参数并传输至fpga数据智能处理模块；
9、s2、核化相关滤波器对接收到的图像进行初步处理，然后传输至fpga数据智能处理模块；
10、s3、fpga数据智能处理模块获取传感器模块检测得到的受电弓与悬链线之间的动态参数；
11、s4、fpga数据智能处理模块对图像进行水平增强操作和垂直增强操作；
12、s5、fpga数据智能处理模块对图像进行单帧接触点检测，首先确定接触线和受电弓的点集，然后确定受电弓与悬链线的定位接触点；
13、s6、fpga数据智能处理模块确定接触线和受电弓接触线切换后的第一帧；
14、s7、fpga数据智能处理模块利用前一帧的信息提高接触点检测的鲁棒性；
15、s8、将单帧接触点检测方法应用于不同背景下的红外图像；
16、s9、结合受电弓与悬链线之间的动态参数及受电弓与悬链线的接触点图像，分析出受电弓与悬链线的当前状态。
17、进一步地，步骤s4中，利用梯度的约束条件，增强接触线的水平增强操作。
18、进一步地，步骤s4中，首先采用实时模板匹配方法对受电弓区域进行定位，然后通过由强度分量组成的垂直增强操作对受电弓进行增强。
19、进一步地，步骤s5中，对于增强的接触线图像层，将每行的像素单独进行归一化，即得到接触线的有效点集。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过系统中采集模块、核化相关滤波器、fpga数据智能处理模块、控制中心、传感器模块和数据存储模块等的配合工作，确定受电弓与悬链线的定位接触点，通过单帧接触点检测的方法可以对受电弓与悬链线接触点进行精准定位，并通过传感器模块实时检测弓网动态接触力、悬链线硬点、接触线拉出值等受电弓与悬链线的动态参数，最后结合接触点图像，即可分析出受电弓与悬链线的当前状态；相对于传统的检测系统，本专利技术得到的图形更准确，可以准确、实时的检测受电弓与悬链线的接触点，结合传感器模块对弓网的状态进行实际采集，进一步提高了检测精度。
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1.一种基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测系统，其特征在于，包括采集模块、核化相关滤波器、FPGA数据智能处理模块、控制中心、传感器模块和数据存储模块，所述采集模块的信号输出端与核化相关滤波器的信号接收端连接，所述核化相关滤波器的信号输出端与FPGA数据智能处理模块的信号接收端连接，所述传感器模块的信号输出端也与FPGA数据智能处理模块的信号接收端连接，所述FPGA数据智能处理模块与控制中心连接，所述控制中心和采集模块均与数据存储模块连接；所述采集模块用于采集悬链线和受电弓交叉口的图像，然后将采集到的图像发送给核化相关滤波器；所述核化相关滤波器用于过滤掉图像中的非目标值，然后将处理后的图像传输至FPGA数据智能处理模块；所述传感器模块包括接触力传感器、加速度传感器和角位移导高传感器，所述接触力传感器用于检测弓网的动态接触力，所述加速度传感器用于检测受电弓弓头的振动加速度，所述角位移导高传感器用于检测悬链线的抬升量和拉出值；所述FPGA数据智能处理模块用于结合传感器模块的检测数据对图像进行处理分析，然后将分析出的受电弓与悬链线的当前状态发送给控制中心；所述控制中心用于对分析出
2.根据权利要求1所述的基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测系统，其特征在于，所述采集模块包括红外成像模块、视觉成像模块、图形去噪模块、图形增强模块和图形恢复模块；所述红外成像模块采用红外辐射获得受电弓-悬链线交叉口的平面图像，把受电弓-悬链线交叉口的不同部位反射或辐射的红外能量的分布状态加以记录，并在视觉成像模块的配合下转化为二维可见图像；所述图形去噪模块用于对图像进行降噪处理，以消除图像内的噪点和颗粒，提高图像的清晰度；所述图形增强模块用于调整图像的局部特性，将原来不清晰的受电弓-悬链线交叉口图像变得清晰，扩大图像中受电弓-悬链线交叉口特征之间的差别，加强图像判读和识别效果；所述图形恢复模块用于恢复不慎丢失的图像，以保证图像的完整性。
3.根据权利要求1所述的基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测系统，其特征在于，还设有光源模块、振动补偿模块和燃弧检测模块；所述光源模块用于光源补偿，所述光源模块的信号输入端连接有光线传感器，通过光线传感器实时监测外部环境中的亮度，当亮度较低时，光源模块为采集模块进行补光；所述振动补偿模块用于减小采集模块的振动幅度，以增强采集模块的稳定性；所述燃弧检测模块用于检测可能出现的燃弧情况。
4.根据权利要求1所述的基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测系统，其特征在于，所述采集模块安装于高铁车厢的顶部，所述传感器模块安装于受力弓的弓头处，所述控制中心设置于高铁车厢内。
5.根据权利要求1所述的基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测系统，其特征在于，所述控制中心的信号输出端与采集模块的信号输入端连接，所述控制中心与数据存储模块进行数据交互，以存储和调用相关数据；所述采集模块的信号输出端与数据存储模块的信号接收端连接，以存储采集到的图像数据。
6.基于权利要求1-5任一项所述系统的一种基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测方法，其特征在于，步骤S4中，利用梯度的约束条件，增强接触线的水平增强操作。
8.根据权利要求7所述的基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测方法，其特征在于，步骤S4中，首先采用实时模板匹配方法对受电弓区域进行定位，然后通过由强度分量组成的垂直增强操作对受电弓进行增强。
9.根据权利要求6所述的基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测方法，其特征在于，步骤S5中，对于增强的接触线图像层，将每行的像素单独进行归一化，即得到接触线的有效点集。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测系统，其特征在于，包括采集模块、核化相关滤波器、fpga数据智能处理模块、控制中心、传感器模块和数据存储模块，所述采集模块的信号输出端与核化相关滤波器的信号接收端连接，所述核化相关滤波器的信号输出端与fpga数据智能处理模块的信号接收端连接，所述传感器模块的信号输出端也与fpga数据智能处理模块的信号接收端连接，所述fpga数据智能处理模块与控制中心连接，所述控制中心和采集模块均与数据存储模块连接；所述采集模块用于采集悬链线和受电弓交叉口的图像，然后将采集到的图像发送给核化相关滤波器；所述核化相关滤波器用于过滤掉图像中的非目标值，然后将处理后的图像传输至fpga数据智能处理模块；所述传感器模块包括接触力传感器、加速度传感器和角位移导高传感器，所述接触力传感器用于检测弓网的动态接触力，所述加速度传感器用于检测受电弓弓头的振动加速度，所述角位移导高传感器用于检测悬链线的抬升量和拉出值；所述fpga数据智能处理模块用于结合传感器模块的检测数据对图像进行处理分析，然后将分析出的受电弓与悬链线的当前状态发送给控制中心；所述控制中心用于对分析出的数据进行显示。
2.根据权利要求1所述的基于多传感信息融合的高铁弓网状态智能检测系统，其特征在于，所述采集模块包括红外成像模块、视觉成像模块、图形去噪模块、图形增强模块和图形恢复模块；所述红外成像模块采用红外辐射获得受电弓-悬链线交叉口的平面图像，把受电弓-悬链线交叉口的不同部位反射或辐射的红外能量的分布状态加以记录，并在视觉成像模块的配合下转化为二维可见图像；所述图形去噪模块用于对图像进行降噪处理，以消除图像内的噪点和颗粒，提高图像的清晰度；所述图形增强模块用于调整图像的局部特性，将原来不清晰的受电弓-悬链线交叉口图像变得清晰，扩大图像中受电弓-悬链线交叉口特征之间的差别，加强图像判读和识别效果；所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，王嵘，林瑞全，陈文城，王永龙，蒋伟斌，裴海，刘达，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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