[发明专利]一种基于图像处理的非接触式接触网相对位置检测方法

说明书

本发明涉及测量技术领域，公开了基于图像处理的新型非接触式接触网相对位置检测方法。包括以下步骤：S1.利用回归技术，预先对用于测量接触网的线阵相机进行相机标定；S2.使用其扫描区域与所述线阵相机的检测区域处于同一检测平面的激光雷达对接触网的位置进行判别，得到接触网的一次相对位置值；S3.根据一次相对位置值，使用所述线阵相机对接触网进行二次位置细化识别，得到接触网的相对位置。本发明采用激光雷达进行位置预判，线阵相机进行二次位置细化识别的双重检测手段，提高了接触网位置的精确度；同时，利用多个线阵相机实现双‑双目测距，在测量原理上保证测量过程的精确度。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，更具体地，涉及一种基于图像处理的非接触式接触网相对位置检测方法。

背景技术

接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线。接触线与受电弓之间的良好接触是保证电力机车取流质量的关键。随着中国铁路事业的快速发展，电气化铁路里程的不断增加，接触网检修的强度与难度都不断增大。为提高故障检测速度、保障线路的安全运营，研制一种高速高精度接触网检测设备便显得尤为迫切。铁路总公司于2012年7月推出了《高速铁路供电安全检测监测系统(6C系统)总体技术规范》，在该文件中，详细阐述了对接触网几何参数的检测要求，即:接触导线高度为5000～7000mm，精度lt；10mm；拉出值为-600～+600mm，精度25mm。

目前国内外对接触网几何参数检测的方法主要有：基于测量器具的直接测量法、基于角位移传感器的检测法、基于电子接近器的检测法、激光扫描法、采用CCD或CMO巧摄像机的图像检测法、超声波测距法等。目前接触式检测方法，安装困难、结构复杂、精度低；非接触式一般采用单一传感器，检测效果差、精度低。接触网相对于车体的相对位置检测结果与实际测量值偏差较大，导致接触网几何参数偏差较大，无法实现指导电气化铁路状态修的目的，不能满足电气化铁路运用的要求。

接触网：铁路沿线上空架设的特殊形式的输电线路，主要为机车提供动力，是轨道交通的重要组成部分。几何参数：接触网对于轨道中心点的垂直和水平距离分别称为导高和拉出值，都称为接触网的几何参数。轨距和轨距点：轨距指钢轨顶面以下10-16mm范围内两股钢轨之间的最小距离；取钢轨顶面以下16mm处的圆弧拐点为轨距点。

摄像机的成像模型是指从物理点空间位置坐标到线阵摄像机像素坐标之间的转换关系，完成求解成像模型的过程称为摄像机的标定。物体的空间位置通常用世界坐标系的坐标表示，经过平移和旋转变换，转换到摄像机坐标系，再经过线阵摄像机针孔镜头和远心镜头的成像模型成为理想图像坐标。实际图像坐标考虑了镜头的畸变，最后经过物理尺寸的变换和像素过渡，得到像素坐标。通过若干已知位置的空间点与相应摄像机图像像素之间的对应关系，求解摄像机成像模型。在标定过程中，通常用空间位置信息已知的物体作为景物进行拍摄，这样的物体称为标定物。支持向量回归机(Support Vector Regression,SVR)是支持向量在函数回归领域的应用，其样本点只有一类，所寻求的最优超平面使得所有样本点距离超平面的总偏差最小。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种检测精度高、速率快的基于图像处理的非接触式接触网相对位置检测方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

S1.利用回归技术，预先对用于测量接触网的线阵相机进行相机标定；

S2.使用其扫描区域与所述线阵相机的检测区域处于同一检测平面的激光雷达对接触网的位置进行判别，得到接触网的一次相对位置值；

S3.根据一次相对位置值，使用所述线阵相机对接触网进行二次位置细化识别，得到接触网的相对位置。

本发明中，利用回归技术，能够同时融合多台线阵相机的信息，便于进行多台线阵相机的标定；采用激光雷达和线阵相机对接触网的位置进行双重检测，大大提高了位置检测精度。