[发明专利]一种基于机器视觉的接触网导线磨耗测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于机器视觉的接触网导线磨耗测量方法，其特征在于包括：

图像采集步骤：单路相机采集包括接触网导线底部的接触网导线图像；

导线最大连通区域步骤：从上述接触网导线图像中提取包含L1、L2以及L3的导线最大连通区域、边界位置E1及边界位置E2；其中，L1表示接触网导线的左侧汇流排端部，L2表示受电弓滑板与接触网导线实际接触时，刚性导线磨耗形成具有磨耗宽度的切面部分，L3表示接触网导线的右侧汇流排端部；边界位置E1、边界位置E2分别对应L1左边界、L3右边界；

导线定位步骤：基于导线最大连通区域的阈值化处理得到阈值化图像T(x,y)；根据连通区域特性，阈值化图像T(x,y)结合边界位置E1、边界位置E2，得到L1、L2以及L3的位置信息；其中位置信息指的是L1、L2以及L3的左右边界以及宽度信息；所述导线最大连通区域的阈值化处理是通过计算相机采集原始图像的梯度图像，并基于梯度图像阈值t进行导线最大连通区域阈值化处理，得到阈值化图像T(x,y)；

磨耗值计算步骤：利用L2的位置信息，采用图像处理的原理计算导线磨耗值d。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的接触网导线磨耗测量方法，其特征在于当无法计算出导线磨耗值d时，则在导线定位步骤之后，磨耗值计算步骤之前还包括导线轮廓跟踪步骤，具体为：

细化L1、L2以及L3中心位置；

在导线最大连通域基础上，L1、L2以及L3中心位置结合边界位置E1、边界位置E2，识别L1、L2以及L3导线不连续；

利用导线最大连通域垂直方向灰度和梯度分布的连续性，跟踪识别出图像中L1、L2以及L3导线不连续部分图像，得到L1、L2或L3在图像中的完整轮廓位置。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的接触网导线磨耗测量方法，其特征在于细化L1、L2以及L3中心位置具体指的是：

在计算得到L1、L2和L3以及汇流排边界E1、E2基础上，利用二值图像细化算法，对L1、L2和L3所在的最大连通区域进行细化处理，即可得到L1、L2和L3对应的3条中心线。

4.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的接触网导线磨耗测量方法，其特征在于分割出导线最大连通区域、边界位置E1及边界位置E2，具体过程是：通过设定经验阈值，将包括L1、L2以及L3的导线最大连通区域与背景区域区分，得到包括L1、L2以及L3的导线最大连通区域。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的接触网导线磨耗测量方法，其特征在于梯度图像阈值t计算过程是：

根据该单路相机采集包括接触网刚性导线底部的图像I(x,y)的梯度图像值E(x,y)，计算基于灰度值加权的接触线图像梯度图像值与接触线图像梯度图像值比值得到t。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的接触网导线磨耗测量方法，其特征在于相机安装在检测列车车顶，位于接触网导线正下方，采集包括接触网导线底部的接触网导线图像。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的接触网导线磨耗测量方法，其特征在于导线磨耗值d计算是利用导线L2的位置信息，采用图像处理的方法，通过计算导线L2位置横向的灰度变化计算得到导线L2的磨耗宽度，根据L2宽度得到导线磨耗值d。

8.基于权利要求1至6之一所述基于机器视觉接触网导线磨耗测量方法的接触网导线磨耗测量装置，其特征在于包括：

图像采集模块，用于通过单路相机采集包括接触网导线底部的接触网导线图像；

导线最大连通区域提取模块，用于从上述接触网导线图像中分割出包含L1、L2以及L3的导线最大连通区域、边界位置E1及边界位置E2；其中，L1表示接触网导线的左侧汇流排端部，L2表示受电弓滑板与接触网导线实际接触时，刚性导线磨耗形成具有磨耗宽度的切面部分，L3表示接触网导线的右侧汇流排端部；边界位置E1、边界位置E2分别对应L1左边界、L3右边界；

导线定位模块，用于导线最大连通区域的阈值化处理得到阈值化图像T(x,y)，根据导线连通区域特性，结合边界位置E1、边界位置E2，得到L1、L2以及L3的位置信息；其中位置信息指的是L1、L2以及L3的左右边界以及宽度信息；所述导线最大连通区域的阈值化处理是通过计算相机采集原始图像的梯度图像，并基于梯度图像阈值t进行导线最大连通区域阈值化处理，得到阈值化图像T(x,y)；

磨耗值计算模块，用于利用L2的位置信息，采用图像处理的原理计算导线磨耗值d。