[发明专利]一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法

说明书

本发明公开了一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法，首先通过透视变换对受电弓图像进行几何校正，然后采用积分图计算方式寻找图像中受电弓滑板所在区域，再对受电弓图像进行Canny边缘检测，在此基础上采用Hough变换定位接触网及受滑板下边缘，最后采用单像素跟踪检测方法定位受电弓滑板上边缘。该技术能够高效获得受电弓滑板有效信息，提高受电弓滑板边缘信息的准确性，具有较强的实用性和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及轨道车辆的在线自动检测技术领域,尤其是指铁路、城轨及地铁等机车车辆受电弓磨耗值检测领域,具体地说是一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法。

背景技术

受电弓是机车从电网中去电的重要装置，其能否正常工作会直接影响到机车的行驶安全。受电弓滑板的磨耗情况是影响受电弓正常运行的重要因素。因此，准确地检测受电弓滑板的磨耗值，对指导机务段人员登顶检修有着重要的参考意义。

电力机车在运行过程中，需要通过受电弓滑板与接触网的接触，从电网中取电。这种接触式供电的方式必然会导致受电弓滑板的电气磨耗与滑动磨耗。若放任磨耗而不采取行动，则会造成拉网甚至卡网，更有甚者成为严重铁路交通事故的直接原因。

传统方法是采用人工测量来检测受电弓滑板磨耗值，要求停车检测，费时费力且存在人工测量误差。随着图像处理技术的发展，通过采集得的高分辨率图像进行物体的尺寸、外形等检测技术发展起来并广泛应用。图像检测技术具有：非接触式、检测准确、检测效率高等优点。在图像检测中，受电弓滑板上边缘能否被准确检测，又成为影响受电弓滑板磨耗值检测精度的重要影响因素。因此，研究一种高精度、高可靠性的受电弓上边缘检测方法对提高机车受电弓滑板磨耗的检测水平有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有受电弓滑板磨耗值检测方面上边缘定位方面的不足，利用图像处理技术，提出了一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法，能够高效、准确地定位受电弓滑板上边缘。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法，包括以下步骤：

步骤1：对受电弓图像运用几何校正技术，校正梯形失真；

步骤2：采用积分图计算的方式，得到的图像中受电弓滑板所在区域；

步骤3：对滑板所在区域进行Canny边缘检测，得到受电弓滑板边缘图；

步骤4：采用Hough检测技术定位接触网及受电弓滑板下边缘；

步骤5：从受电弓下边缘末端向上遍历寻得上边缘末端，向接触网方向进行单像素跟踪，实现受电弓上边缘完整检测。

作为本发明一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法进一步的优化方案，步骤1中对受电弓图像进行几何校正的详细步骤如下：

步骤1.1：在没有受电弓滑板通过时，在光电传感器所在位置竖直放置标定棋盘格，触发工业相机，获取棋盘格图像；

步骤1.2：在棋盘格图像中手动选取4*4棋盘格区域的四个顶点，由于存在梯形失真，因此以竖直方向为参考，获得像素值与实际距离之间的关系，将四个顶点映射为正方形区域的四个顶点，计算得的四个顶点即为目标顶点。通过计算获得映射变换矩阵。

步骤1.3：将变换矩阵应用于受电弓图像，获得无几何失真的受电弓图像。

作为本发明一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法进一步的优化方案，步骤2中对受电弓图像进行滑板区域定位的详细步骤如下：

步骤2.1：定义2448*300的条状滑动窗，从图像最上方开始遍历，步长为50；

步骤2.2：采用积分图方式计算滑动窗中像素和，像素和最小的滑动窗所在区域即为目标滑板所在区域。