一種受電弓檢測方法、裝置及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種受電弓檢測方法、裝置及系統，其中，所述方法包括：采集電力機車運行時受電弓的圖像；對所述圖像進行預處理將預處理后的圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點；根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置；根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態。可以在電力機車通過時，不需停留，無需接觸，自動檢測受電弓狀態。并且能夠有效提高檢測的準確性。
【專利說明】
一種受電弓檢測方法、裝置及系統
技術領域
[0001]本發明涉及機車部件檢測技術領域，尤其涉及一種受電弓檢測方法、裝置及系統。
【背景技術】
[0002]受電弓是電力機車和動車組的重要核心部件，直接關系到電力機車運行的安全、平穩。受材質、受電弓結構、電力機車速度、空氣阻力和外部運行環境等各種因素的影響，受電弓容易產生非正常運行狀態，危害安全運行。為應對電力機車運行效率及運行質量的高要求，需要經常性的對受電弓進行檢測，保證及時維護，防止故障狀態的延續和發展。
[0003]目前受電弓檢測主要有車載設備檢測、入庫人工檢測、地面在線檢測三種方式，但都存在著一定的局限性。車載設備檢測方式在實際運用中需要安裝在車體上，如果在每臺機車上都安裝車載設備，必然需要大量的投資，此外多個車載設備還存在著數據傳輸的問題，不適合大規模推廣。而入庫人工檢測方式由于需要人工執行檢測，存在著效率低，檢測項目有限，不能反映動態運行時的狀態等缺點；現有地面在線檢測以檢測受電弓碳滑板的厚度為主要功能，檢測功能單一，不能全面反映受電弓的運行狀態。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明實施例提供一種受電弓檢測方法、裝置及系統，以實現對受電弓快速準確的進行檢測的目的。
[0005]第一方面，本發明實施例提供了一種受電弓檢測方法，包括:
[0006]采集電力機車運行時受電弓的圖像；
[0007]對所述圖像進行預處理將預處理后的圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點；
[0008]根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置；
[0009]根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態。
[0010]第二方面，本發明實施例還提供了一種受電弓檢測裝置，包括:
[0011 ]采集模塊，用于采集電力機車運行時受電弓的圖像；
[0012]提取模塊，用于對所述圖像進行預處理將預處理后的圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點；
[0013]位置確定模塊，用于根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置；
[0014]檢測模塊，用于根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態。
[0015]第三方面，本發明實施還提供了一種受電弓檢測系統，所述系統包括:
[0016]軌邊檢測站，用于對受電弓的狀態進行檢測，所述軌邊監測站上述實施例提供的受電弓檢測裝置；
[0017]用于拍攝電力機車運行時受電弓的圖像的軌道檢測區。
[0018]本發明實施例提供的受電弓檢測方法、裝置及系統，通過對受電弓三維空間形位關系的檢測，全面直觀地反映受電弓運行狀態。可以在電力機車通過時，不需停留，無需接觸，自動檢測受電弓狀態。并且能夠有效提尚檢測的準確性。
【附圖說明】
[0019]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0020]圖1是本發明實施例一提供的受電弓檢測方法的流程示意圖；
[0021]圖2是本發明實施例二提供的受電弓檢測方法的流程示意圖；
[0022]圖3是本發明實施例二提供的受電弓檢測方法中檢測受電弓橫向偏移圖像的示意圖的電路圖；
[0023]圖4是本發明實施例三提供的受電弓檢測方法的流程示意圖；
[0024]圖5是本發明實施例三提供的受電弓檢測方法中受電弓上下傾斜圖像的示意圖；
[0025]圖6是本發明實施例四提供的受電弓檢測方法的流程示意圖；
[0026]圖7是本發明實施例四提供的受電弓檢測方法中受電弓前后傾斜圖像的示意圖；
[0027]圖8是本發明實施例五提供的受電弓檢測方法的流程示意圖；
[0028]圖9是本發明實施例五提供的受電弓檢測方法中羊角變形圖像的示意圖；
[0029]圖10是本發明實施例六提供的受電弓檢測方法的流程示意圖；
[0030]圖11是本發明實施例七提供的受電弓檢測方法的流程示意圖；
[0031]圖12是本發明實施例八提供的受電弓檢測裝置的結構示意圖；
[0032]圖13是本發明實施例九提供的受電弓檢測系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部內容。
[0034]實施例一
[0035]圖1為本發明實施例一提供的受電弓檢測方法的流程示意圖，本實施例可適用于檢測電力機車運行中受電弓的情況，該方法可以由受電弓檢測裝置來執行，該裝置可由軟件/硬件方式實現，并可集成于相應的受電弓檢測系統中。
[0036]參見圖1，所述受電弓檢測方法，包括:
[0037]S110，采集電力機車運行時受電弓的圖像。
[0038]利用圖像傳感器對運行中的電力機車的受電弓的圖像進行采集。示例性的，所述圖像傳感器可以選用高速圖像傳感器進行采集。此外，也可通過不同位置的多臺圖像傳感器獲取多個受電弓圖像。
[0039]S120，對所述圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點。
[0040]對采集的圖像進行處理，并進行邊緣檢測。示例性的，可以采用如下方式，對采集到的圖像進行邊緣檢測。對采集的圖像進行濾波，具體的可以采用高斯濾波，平滑采集到圖像的像素，去除噪音點。對濾波后的圖像。利用算法對圖像的灰度值進行增強，示例性的，可以采用Gamma校正算法采用非線性函數對圖像的像素點進行變換，可以對圖像中的邊緣區域進行展寬，對其它區域進行壓縮，進而實現達到圖像增強的效果。對增強后的圖像采用亞像素邊緣檢測方法進行檢測并提取所述受電弓的外邊緣的像素點。示例性的，可以通過插值法亞像素邊緣檢測實現，具體的，利用插值函數近似恢復邊緣過渡區的一維連續光強函數，再根據亞像元邊緣檢測的理論得到受電弓邊緣特征點。亞像素邊緣檢測方法與傳統的識別算子方法相比，大大降低了運算量，能夠有效提高提取圖像邊緣的速度。
[0041 ] S130，根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置。
[0042]安裝位置和角度決定的像素/位置比可以確定圖像中的像素和實際位置的對應關系，利用檢測的邊緣特征點的像素位置和圖像的分辨率可以確定受電弓外邊緣在圖像中的位置，此外，也可以通過邊緣特征點的像素位置和圖像的分辨率確定邊緣的方位，實現對受電弓外邊緣的精確定位。
[0043]S140，根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態。
[0044]由于受電弓采用框架結構和彈性支撐，受電弓運行狀態的變化首先表現為受電弓空間形位關系的變化，通過受電弓的外邊緣在圖像中的位置相應的位置參數的平均值，檢定不同受電弓、不同行車狀態下的參數變化。
[0045]本實施例提供的受電弓檢測方法，通過對受電弓三維空間形位關系的檢測，全面直觀地反映受電弓運行狀態。可以在電力機車通過時，不需停留，無需接觸，自動檢測受電弓狀態。并且能夠有效提高檢測的準確性。
[0046]實施例二
[0047]圖2是本發明實施例二提供的受電弓檢測方法的流程示意圖；圖3是本發明實施例二提供的受電弓檢測方法中檢測受電弓橫向偏移圖像的示意圖。本實施例以上述實施例為基礎，在本實施例中，將根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，具體優化為:標定受電弓碳滑板基準中心位置;根據所述受電弓的外邊緣確定所述受電弓碳滑板的中心位置，并根據所述中心位置和基準中心位置確定所述受電弓的橫向偏移量。
[0048]相應的，本實施例所提供的受電弓檢測方法，具體包括:
[0049]S210，采集電力機車運行時受電弓的圖像。
[0050]S220，對所述圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點。
[0051 ] S230，根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置。
[0052 ] S240，標定受電弓碳滑板基準中心位置。
[0053]在本實施例和以下實施例中，設定為將面向電力機車前進方向時，左側為“左”，右偵偽“右”，先進入探測區域的碳滑板為“前”碳滑板，后進入探測區域的為“后”碳滑板。
[0054]在機車車輛運動處于基準位置時，受電弓碳滑板中心和接觸網重合。根據統計的所有機車車輛的受電弓碳滑板的中心位置的平均值為基準。示例性的，根據多個所有機車的圖像，確定每張圖像上受電弓的外邊緣在圖像中的位置，并根據所述位置確定每張受電弓碳滑板在圖像上的幾何中心坐標，計算所有圖像的幾何中心坐標的平均值。并將所述平均值作為受電弓碳滑板基準中心位置。
[0055]S250，根據所述受電弓的外邊緣確定所述受電弓碳滑板的中心位置，并根據所述中心位置和基準中心位置確定所述受電弓的橫向偏移量。
[0056]根據提取的所述受電弓的外邊緣的位置，確定所述受電弓碳滑板的外邊緣的坐標，并根據外邊緣的坐標計算得到所述受電弓碳滑板的中心位置坐標，并將該中心位置坐標橫坐標與基準中心位置坐標的橫坐標相減，得到該受電弓的橫向偏移量，如圖3所示，定義受電弓碳滑板中心和基準中心在水平方向上的橫向偏移量為中心偏移值。左偏移為“+”，右偏移為“一”。
[0057]本實施例通過將根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，具體優化為:標定受電弓碳滑板基準中心位置;根據所述受電弓的外邊緣確定所述受電弓碳滑板的中心位置，并根據所述中心位置和基準中心位置確定所述受電弓的橫向偏移量。能夠有效的通過電力機車的圖像判斷該電力機車的受電弓是否發生橫向偏移，并可確定橫向偏移的偏移量。
[0058]實施例三
[0059]圖4是本發明實施例三提供的受電弓檢測方法的流程示意圖；圖5是本發明實施例三提供的受電弓檢測方法中受電弓上下傾斜圖像的示意圖。本實施例以上述實施例為基礎，在本實施例中，將根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，具體優化為:標定所述受電弓兩個端點的基準位置;根據所述受電弓的外邊緣確定所述受電弓兩個端點的圖像位置，根據所述基準位置和圖像位置確定所述受電弓的上下傾斜量。
[0060]相應的，本實施例所提供的受電弓檢測方法，具體包括:
[0061 ] S310，采集電力機車運行時受電弓的圖像。
[0062]S320，對所述圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點。
[0063]S330，根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置。
[0064]S340，標定所述受電弓兩個端點的基準位置。
[0065]車輛運動處于基準位置時，受電弓碳滑板應和車頂平面平行。定義受電弓碳滑板兩個端點的基準位置。具體的，可以通過圖像傳感器安裝結構標定得到，圖像傳感器安裝時處于統一設定的高度，在電力機車通過時，圖像傳感器拍攝的正常的受電弓碳滑板的圖像中，受電弓碳滑板的兩端應處于相同的位置，上述位置即為受電弓兩個端點的基準位置，將所述基準位置進行標定。
[0066]S350，根據所述受電弓的外邊緣確定所述受電弓兩個端點的圖像位置，根據所述基準位置和所述圖像位置確定所述受電弓的上下傾斜量。
[0067]根據提取的所述受電弓的外邊緣的位置，確定所述受電弓碳滑板的外邊緣的坐標，并根據外邊緣的坐標計算得到所述受電弓碳滑板兩個端點坐標，將所述兩個端點坐標與標定的端點的基準位置坐標進行比較。如圖5所示，按照左高右低上下傾斜為“+”，左低右高上下傾斜為“一”的規則確定所述受電弓的上下傾斜量。
[0068]本實施例通過將根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，具體優化為:標定所述受電弓兩個端點的基準位置;根據所述受電弓的外邊緣確定所述受電弓兩個端點的圖像位置，根據所述基準位置和圖像位置確定所述受電弓的上下傾斜量。能夠有效的通過電力機車的圖像判斷該電力機車的受電弓是否發生上下傾斜，并可確定上下傾斜的傾斜量。
[0069]實施例四
[0070]圖6是本發明實施例四提供的受電弓檢測方法的流程示意圖；圖7是本發明實施例四提供的受電弓檢測方法中受電弓前后傾斜圖像的示意圖。本實施例以上述實施例為基礎，在本實施例中，將根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，具體優化為:標定所述受電弓的基準高度，根據前后兩張圖像檢測所述受電弓的外邊緣，確定所述受電弓前碳滑板和后碳滑板的高度;根據所述受電弓前碳滑板后碳滑板的中心高度與所述基準高度的差值計算所述受電弓的前后傾斜量。
[0071 ]相應的，本實施例所提供的受電弓檢測方法，具體包括:
[0072]S410，采集電力機車運行時受電弓的圖像。
[0073]S420，對所述圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點。
[0074]S430，根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置。
[0075]S440，標定所述受電弓的基準高度。
[0076]車輛運動處于基準位置時，受電弓前后碳滑板應等高平行。定義受電弓前后碳滑板兩個中心高度的基準位置。具體的，可以通過圖像傳感器安裝結構標定得到，圖像傳感器安裝時處于統一設定的高度。在電力機車通過時，通過在沿鐵軌方向一條直線上的設置的兩個圖像傳感器拍攝電力機車進入拍照區域預設位置時的照片和駛出拍照區域預設位置的兩張圖片，根據圖像傳感器安裝時的高度和預設位置的對應關系，對應標定述受電弓的基準高度。
[0077]S450，根據前后兩張圖像檢測所述受電弓的外邊緣，確定所述受電弓前碳滑板和后碳滑板的高度。
[0078]在電力機車通過時，2個圖像傳感器可以分別獲取所述預設位置受電弓遠景I和遠景2兩幅圖像，分別提取遠景I和遠景2兩幅圖像的受電弓外邊緣位置，根據提取的所述受電弓的外邊緣的位置，通過遠景I確定所述受電弓碳滑板的前端上部外邊緣的高度，通過遠景2確定所述受電弓碳滑板的后端上部外邊緣的高度。即確定所述受電弓前碳滑板和后碳滑板的高度。
[0079]S460，根據所述受電弓前碳滑板后碳滑板的中心高度與所述基準高度的差值計算所述受電弓的前后傾斜量。
[0080]如圖7所示，比較前后2幅圖像中受電弓滑板與基準高度的差值，即可計算出受電弓的前后傾斜量。前高后低前后傾斜為“+”，前低后高前后傾斜為。
[0081 ]本實施例通過將根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，具體優化為:標定所述受電弓的基準高度，根據前后兩張圖像檢測所述受電弓的外邊緣，確定所述受電弓前碳滑板和后碳滑板的高度;根據所述受電弓前碳滑板后碳滑板的中心高度與所述基準高度的差值計算所述受電弓的前后傾斜量。能夠有效的通過電力機車的圖像判斷該電力機車的受電弓是否發生前后傾斜。
[0082]實施例五
[0083]圖8是本發明實施例五提供的受電弓檢測方法的流程示意圖；圖9是本發明實施例五提供的受電弓檢測方法中羊角變形圖像的示意圖。本實施例以上述實施例為基礎，在本實施例中，將所述根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，具體優化為:根據前后兩張圖像檢測所述受電弓的外邊緣，確定所述受電弓羊角外邊緣與碳滑板與所述羊角連接的外邊緣之間的橫向位移量;根據所述橫向位移量與預設的橫向位移量計算所述受電弓的羊角變形量。
[0084]相應的，本實施例所提供的受電弓檢測方法，具體包括:
[0085]S510，采集電力機車運行時受電弓的圖像。
[0086]S520，對所述圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點。
[0087]S530，根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置。
[0088]S540，確定所述受電弓羊角外邊緣與所述碳滑板上羊角連接區域的外邊緣之間的橫向位移量。
[0089]如圖9所示，根據受電弓羊角外邊緣的橫向坐標和碳滑板上羊角連接區域邊緣點的橫向坐標，可以計算得到受電弓羊角外邊緣與所述碳滑板上羊角連接區域的外邊緣之間的橫向位移量。具體的，將受電弓羊角外邊緣的橫坐標減去碳滑板上羊角連接區域的外邊緣的橫坐標，即可確定所述受電弓羊角外邊緣與所述碳滑板上羊角連接區域的外邊緣之間的橫向位移量。
[0090]S550，根據所述橫向位移量與預設的橫向位移量計算所述受電弓的羊角變形量。
[0091]正常的受電弓在變形之前，羊角與碳滑板之間的角度唯一固定值，相應的，羊角與碳滑板上羊角連接區域的外邊緣的橫向位移量也為定值。可以將所述定值作為預設的橫向位移量。將所述橫向位移量與預設的橫向位移量相減，即可得到受電弓的羊角變形量。
[0092]本實施例通過將所述根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，具體優化為:根據前后兩張圖像檢測所述受電弓的外邊緣，確定所述受電弓羊角外邊緣與碳滑板與所述羊角連接的外邊緣之間的橫向位移量;根據所述橫向位移量與預設的橫向位移量計算所述受電弓的羊角變形量。能夠有效的通過電力機車的圖像判斷該電力機車的受電弓的羊角是否發生變形。
[0093]實施例六
[0094]圖10是本發明實施例六提供的受電弓檢測方法的流程示意圖。本實施例以上述實施例為基礎，在本實施例中，將所述根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，具體優化為:根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置獲取碳滑板上邊緣曲線;將所述上邊緣曲線進行空間變換，以使得所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線最多部分擬合;在所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線的差異大于預設的差異閾值時，所述受電弓為異常損耗狀態。
[0095]相應的，本實施例所提供的受電弓檢測方法，具體包括:
[0096]S610，采集電力機車運行時受電弓的圖像。
[0097]S620，對所述圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點。
[0098]S630，根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置。
[0099]S640，根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置獲取碳滑板上邊緣曲線。
[0100]利用受電弓的外邊緣的像素點的位置坐標，將所述位置坐標連接為一條曲線，并取該曲線的上半部分作為碳滑板上邊緣曲線。
[0101]S650，將所述上邊緣曲線進行空間變換，以使得所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線最多部分擬合。
[0102]由于受電弓空間姿態隨機變化會導致上邊緣曲線和預設的初始上邊緣曲線的差異，而非異常磨耗。因此需要對上邊緣曲線進行空間變換，采用最大相似度算法使上邊緣曲線和預設的初始上邊緣曲線最多部分重合。預設的初始上邊緣曲線可以由如下方式獲取:在電動機車第一次通過檢測系統時，獲得電動機車受電弓形態圖像作為基準圖像;對基準圖像進行邊緣檢測，得到基準圖像碳滑板上邊緣曲線，并以此作為基準磨耗曲線保存。
[0103]S660，在所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線的差異大于預設的差異閾值時，所述受電弓為異常損耗狀態。
[0104]將所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線進行比較，在所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線的差異大于預設的差異閾值時，判斷所述受電弓為異常損耗狀態。所述閾值可以由經驗值設定。
[0105]本實施例通過將所述根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，具體優化為:根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置獲取碳滑板上邊緣曲線;將所述上邊緣曲線進行空間變換，以使得所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線最多部分擬合;在所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線的差異大于預設的差異閾值時，所述受電弓為異常損耗狀態。能夠有效的通判斷電力機車的受電弓的碳滑板為異常磨損狀
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[0106]實施例七
[0107]圖11是本發明實施例七提供的受電弓檢測方法的流程示意圖。本實施例以上述實施例為基礎，在本實施例中，將所述根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，具體優化為:確定接觸網的初始高度，并確定重量與接觸網變化高度的對應關系;根據受電弓的外邊緣在圖像中的位置確定接觸網的高度，并根據所述對應關系計算得到受電弓的接觸壓力。
[0108]相應的，本實施例所提供的受電弓檢測方法，具體包括:
[0109]S710，采集電力機車運行時受電弓的圖像。
[0110]S720，對所述圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點。
[0111]S730，根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置。
[0112]S740，確定接觸網的初始高度，并確定接觸壓力與接觸網變化高度的對應關系。
[0113]在現有技術中，受電弓與接觸網之間的壓力檢測，由于存在高壓，為考慮行車和檢測設備的安全，在線檢測存在一定的技術難度。對于柔性接觸網，在接觸網、承力索穩定安裝的條件下，在一定范圍內接觸網高度和接觸壓力呈線性單調關系，接觸網的高度變化，反映的就是弓網壓力的變化。首先通過圖像傳感器拍攝接觸網無弓接觸時的靜態圖片，分析得到接觸網的初始高度，在接觸網上懸掛不同重力刻度的重物，即可完成重力對接觸網高度變化影響的標定。即確定了接觸壓力與接觸網變化高度的對應關系。
[0114]S750，根據受電弓的外邊緣在圖像中的位置確定接觸網的高度，并根據所述對應關系計算得到受電弓的接觸壓力。
[0115]根據受電弓的外邊緣在圖像中的位置，可以確定外邊緣的位置，由于受電弓與接觸網連接，受電弓的外邊緣與接觸網重合。由受電弓外邊緣的位置即可確定接觸忘得高度，并可根據確定了接觸壓力與接觸網變化高度的對應關系，查找到與當前接觸網變化高度對應的接觸壓力。
[0116]本實施例通過將所述根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，具體優化為:確定接觸網的初始高度，并確定重量與接觸網變化高度的對應關系;根據受電弓的外邊緣在圖像中的位置確定接觸網的高度，并根據所述對應關系計算得到受電弓的接觸壓力，實現了通過圖像在線監測受電弓接觸壓力的目的。
[0117]實施例八
[0118]圖12是本發明實施例八提供的受電弓檢測裝置的結構示意圖，如圖2所示，所述裝置包括:
[0119]采集模塊810，用于采集電力機車運行時受電弓的圖像；
[0120]提取模塊820，用于對所述圖像進行預處理將預處理后的圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點；
[0121 ]位置確定模塊830，用于根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置；
[0122]檢測模塊840，用于根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態。
[0123]本實施例提供的受電弓檢測裝置，通過對受電弓三維空間形位關系的檢測，全面直觀地反映受電弓運行狀態。可以在電力機車通過時，不需停留，無需接觸，自動檢測受電弓狀態。并且能夠有效提高檢測的準確性。
[0124]在上述各實施例的基礎上，所述檢測模塊用于:
[0125]根據所述受電弓的外邊緣和基準中心在圖像中的位置確定受電弓碳滑板中心和基準中心在水平方向上的橫向偏移量；
[0126]根據所述橫向偏移量確定所述受電弓的橫向偏移狀態量。
[0127]在上述各實施例的基礎上，所述檢測模塊用于:
[0128]標定所述受電弓兩個端點的基準位置；
[0129]根據所述受電弓的外邊緣確定所述受電弓兩個端點的圖像位置，根據所述基準位置和圖像位置確定所述受電弓的上下傾斜狀態量。
[0130]在上述各實施例的基礎上，所述檢測模塊用于:
[0131]標定所述受電弓的基準尚度
[0132]根據前后兩種張圖像檢測所述受電弓的外邊緣，確定所述受電弓前碳滑板和后碳滑板的中心高度差的前后傾斜值；
[0133]在上述各實施例的基礎上，所述檢測模塊用于:
[0134]根據前后兩張圖像檢測所述受電弓的外邊緣，確定所述受電弓羊角外邊緣與碳滑板與所述羊角連接的外邊緣之間的橫向位移量；
[0135]根據所述橫向位移量與預設的橫向位移量計算所述受電弓的羊角變形量。
[0136]在上述各實施例的基礎上，所述檢測模塊用于:
[0137]根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置獲取碳滑板上邊緣曲線；
[0138]將所述上邊緣曲線進行空間變換，以使得所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線最多部分擬合；
[0139]在所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線的差異大于預設的差異閾值時，所述受電弓為異常損耗狀態。
[0140]在上述各實施例的基礎上，所述檢測模塊用于:
[0141 ]確定接觸網的初始高度，并確定重量與接觸網變化高度的對應關系；
[0142]根據受電弓的外邊緣在圖像中的位置確定接觸網的高度，并根據所述對應關系計算得到受電弓的接觸壓力。
[0143]在上述各實施例的基礎上，所述提取模塊用于:
[0144]將所述圖像進行灰度處理和濾波處理；
[0145]將濾波后處理的圖像通過亞像素邊緣檢測算法進行邊緣檢測。
[0146]本發明實施例所提供的受電弓檢測裝置可用于執行本發明任意實施例提供的調受電弓檢測方法，具備相應的功能模塊，實現相同的有益效果。
[0147]實施例九
[0148]進一步的，在上述實施例的基礎上，本發明實施例還提供了一種受電弓檢測系統。圖13是本發明實施例九提供的受電弓檢測系統的結構示意圖。參考圖13，所述受電弓檢測系統，包括:軌邊監測站，用于對受電弓的狀態進行檢測，所述軌邊監測站上述實施例中的受電弓檢測裝置;用于拍攝電力機車運行時受電弓的圖像的軌道檢測區。軌邊探測站與軌道檢測區通過網絡連接，可以傳送指令和圖像及視頻信號等數據。軌道檢測區設置于出入庫線路和/或正線運行線路。
[0149]由圖13可以看出，軌道檢測區設有高速圖像傳感器組和與所述高速圖像傳感器組對應設置的高速閃光燈組。所述高速圖像傳感器組中至少兩個高速圖像傳感器分別設置在軌道的左右兩側，所述的高速閃光燈組中至少兩個高速閃光燈與所述高速圖像傳感器對應設置。可以實現受電弓前后滑板的圖像采集。由于高速圖像傳感器拍攝位置角度固定不變，軌道檢測區采集到的圖像為受電弓輪廓在拍攝圖片的二維坐標集合。此外，還可在軌道檢測區設有高速網絡監控攝像機，用于對車頂狀況全程進行錄像。方便用戶調取和查看。在電力機車通過軌道探測區時，即可實現拍攝電力機車運行時受電弓的圖像和視頻的目的。
[0150]相應的，軌邊探測站包括:視頻采集工控機，用于對拍攝的視頻進行采集，圖像采集分析工控機，用于采集拍攝的圖像，并對圖像進行分析;和受電弓在線檢測裝置。
[0151]可選的，軌邊監測站還可包括數據服務器，用于存儲相應的分析數據、采集到的圖像和視頻，以及操作記錄等，便于工作人員隨時查看。
[0152]由于通過軌道檢測區有多列電力機車，為了有效區分每列電力機車對應的圖像和視頻，在本系統中，軌道檢測區還包括:車號識別模塊，所述車號識別模塊包括:安裝于軌行區的射頻天線，用于接收當前通過的電力機車的標簽發送的含有電力機車標識信息的信號;相應的，在軌邊檢測站相應設置:車號識別裝置，用于根據射頻天線接收到的信號，確定當前通過電力機車的車號。能準確識別本線軌道交通電力機車的頭車車號，及判讀電力機車中間車的順序號。使各子系統能夠按照車號信息對監測數據進行跟蹤、統計、分析。在工作時，不對軌道交通車輛上安裝的各類設備和地面上安裝的各類設備造成干擾，如軌道交通線路中信號系統，車載無線系統，Pis系統等。安裝于軌行區的射頻天線的主要功能是按最佳的增益和頻帶發送讀出裝置的微波信號，接收電子標簽返回的微波信號。讀出裝置發出的微波信號經由射頻電纜傳送給安裝在路軌中間的射頻天線。射頻天線將此微波信號按一定的方向范圍發送到電子標簽所在的空間。如果有標簽反饋信號，接收標簽發送的含有電力機車標識信息的微波信號，并傳送給車號識別裝置。
[0153]可選的，所述受電弓檢測系統還可包括:遠程控制臺，遠程控制臺包括:遠程監控服務器和用戶終端，用戶終端通過局域網與遠程監控服務器相連，獲取監控信息，遠程監控服務器通過光纖與軌邊探測站相連接。遠程控制臺可設置在調度值班室，方便遠離現場的工作人員隨時查看。
[0154]顯然，本領域技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各操作可以通過如上所述的終端設備實施。可選地，本發明實施例可以用計算機裝置可執行的程序來實現，從而可以將它們存儲在存儲裝置中由處理器來執行，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等;或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或操作制作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制于任何特定的硬件和軟件的結合。
[0155]注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的范圍由所附的權利要求范圍決定。
【主權項】
1.一種受電弓檢測方法，其特征在于，包括: 采集電力機車運行時受電弓的圖像； 對所述圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點； 根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置； 根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，包括: 標定受電弓碳滑板基準中心位置； 根據所述受電弓的外邊緣確定所述受電弓碳滑板的中心位置，并根據所述中心位置和基準中心位置確定所述受電弓的橫向偏移量。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，包括: 標定所述受電弓兩個端點的基準位置； 根據所述受電弓的外邊緣確定所述受電弓兩個端點的圖像位置，根據所述基準位置和所述圖像位置確定所述受電弓的上下傾斜量。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，包括: 標定所述受電弓的基準尚度； 根據前后兩張圖像檢測所述受電弓的外邊緣，確定所述受電弓前碳滑板和后碳滑板的前后高度； 根據所述受電弓前碳滑板和后碳滑板的高度和所述基準高度的差值計算所述受電弓的前后傾斜量。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，包括: 確定所述受電弓羊角外邊緣與所述碳滑板上羊角連接區域的外邊緣之間的橫向位移量； 根據所述橫向位移量與預設的橫向位移量計算所述受電弓的羊角變形量。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，包括: 根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置獲取碳滑板上邊緣曲線； 將所述上邊緣曲線進行空間變換，以使得所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線最多部分擬合； 在所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線的差異大于預設的差異閾值時，所述受電弓為異常損耗狀態。7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀態，包括: 確定接觸網的初始高度，并確定接觸壓力與接觸網變化高度的對應關系； 根據受電弓的外邊緣在圖像中的位置確定接觸網的高度，并根據所述對應關系計算得到受電弓的接觸壓力。8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述圖像進行邊緣檢測，包括: 將所述圖像進行灰度處理和濾波處理； 將濾波后處理的圖像通過亞像素邊緣檢測算法進行邊緣檢測。9.一種受電弓檢測裝置，其特征在于，包括: 采集模塊，用于采集電力機車運行時受電弓的圖像； 提取模塊，用于對所述圖像進行預處理將預處理后的圖像進行邊緣檢測，提取所述受電弓的外邊緣的像素點； 位置確定模塊，用于根據所述受電弓的外邊緣的像素點確定所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置； 檢測模塊，用于根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置檢測所述受電弓的運行狀??τ O10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述檢測模塊用于: 根據所述受電弓的外邊緣和基準中心在圖像中的位置確定受電弓碳滑板中心和基準中心在水平方向上的橫向偏移量； 根據所述橫向偏移量確定所述受電弓的橫向偏移狀態量。11.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述檢測模塊用于: 標定所述受電弓兩個端點的基準位置； 根據所述受電弓的外邊緣確定所述受電弓兩個端點的圖像位置，根據所述基準位置和圖像位置確定所述受電弓的上下傾斜狀態量。12.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述檢測模塊用于: 標定所述受電弓的基準尚度 根據前后兩種張圖像檢測所述受電弓的外邊緣，確定所述受電弓前碳滑板和后碳滑板的中心高度差的前后傾斜值； 根據所述受電弓前碳滑板和后碳滑板的中心高度差和所述基準高度的差值確定計算所述受電弓的前后傾斜狀態量。13.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述檢測模塊用于: 根據前后兩張圖像檢測所述受電弓的外邊緣，確定所述受電弓羊角外邊緣與碳滑板與所述羊角連接的外邊緣之間的橫向位移量； 根據所述橫向位移量與預設的橫向位移量計算所述受電弓的羊角變形量。14.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述檢測模塊用于: 根據所述受電弓的外邊緣在圖像中的位置獲取碳滑板上邊緣曲線； 將所述上邊緣曲線進行空間變換，以使得所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線最多部分擬合； 在所述上邊緣曲線與預設的初始上邊緣曲線的差異大于預設的差異閾值時，所述受電弓為異常損耗狀態。15.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述檢測模塊用于: 確定接觸網的初始高度，并確定重量與接觸網變化高度的對應關系； 根據受電弓的外邊緣在圖像中的位置確定接觸網的高度，并根據所述對應關系計算得到受電弓的接觸壓力。16.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述提取模塊用于: 將所述圖像進行灰度處理和濾波處理； 將濾波后處理的圖像通過亞像素邊緣檢測算法進行邊緣檢測。17.一種受電弓檢測系統，其特征在于，所述系統包括: 軌邊檢測站，用于對受電弓的狀態進行檢測，所述軌邊監測站包括權利要求9-16任一所述受電弓檢測裝置； 用于拍攝電力機車運行時受電弓的圖像的軌道檢測區。18.根據權利要求17所述的系統，其特征在于，所述軌道檢測區包括: 高速圖像傳感器組和與所述高速圖像傳感器組對應設置的高速閃光燈組， 所述高速圖像傳感器組中至少兩個高速圖像傳感器分別設置在軌道的左右兩側，所述的高速閃光燈組中至少兩個高速閃光燈與所述高速圖像傳感器對應設置。19.根據權利要求17所述的系統，其特征在于，所述軌道檢測區還包括: 車號識別模塊，所述車號識別模塊包括:安裝于軌行區的射頻天線，用于接收當前通過的電力機車的標簽發送的含有電力機車標識信息的信號； 相應的，所述軌邊檢測站包括:車號識別裝置，用于根據射頻天線接收到的信號，確定當前通過電力機車的車號。20.根據權利要求17所述的系統，其特征在于，所述軌道檢測區設置于出入庫線路和/或正線運行線路。
【文檔編號】G06T7/00GK105957069SQ201610262768
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月25日
【發明人】黎莎, 喻貴忠
【申請人】北京鐵道工程機電技術研究所有限公司