[发明专利]高速列车受电弓免GPS全运行线故障视觉检测定位方法

权利要求书

1.高速列车受电弓免GPS全运行线故障视觉检测定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过安装在高速列车受电弓前方的在线拍照系统采集受电弓视频，并在采集到的受电弓视频中提取受电弓图片，作为Faster RCNN训练样本集；

步骤2：在Ubuntu 16.04系统下搭建Faster RCNN运行环境并完成配置，建立能实现实时检测受电弓的Faster RCNN卷积神经网络；

步骤3：对步骤2得到的卷积神经网络用训练样本集中的训练样本进行训练得到受电弓检测模型；

步骤4：实时采集受电弓视频中的帧图输入已训练好的受电弓检测模型，在视频帧图内检测受电弓，对受电弓进行识别及故障分析，标记已出现受电弓故障的视频帧图；具体是指：记录所有两两相邻帧图的前一帧图运动至后一帧图时在像素层面的位移值，然后根据步骤4得到的标记的已出现受电弓故障的视频帧图，进一步得到视频第一帧图到出现受电弓故障的视频帧图之间在像素层面的位移值S；将所有两两相邻帧图的前一帧图运动至后一帧图时在像素层面的位移值相加，得到所有帧图的第一帧运动至最后一帧时在像素层面的位移值L2；最后根据列车实际运行线路的里程长度L1，得到与标记的已出现受电弓故障的视频帧图相对应的故障点在高速列车实际运行线路中的实际地理位置为

步骤5：对步骤4中实时采集到的受电弓视频，进行视频帧图之间的匹配，视频由无数帧图构成，依次对相邻帧图进行两两匹配，相邻两帧图会有一对以上匹配点，每对匹配点由两个匹配点构成，得到每对匹配点在相邻两帧图里的坐标，根据每对匹配点在相邻两帧图里的坐标，计算相邻两帧图的每对匹配点在像素层面的差值，得到并记录所有两两相邻帧图的前一帧图运动至后一帧图时在像素层面的位移值；根据步骤4得到的标记的已出现受电弓故障的视频帧图和列车实际运行线路的里程长度L1，得到与标记的已出现受电弓故障的视频帧图相对应的故障点在高速列车实际运行线路中的实际地理位置。

2.根据权利要求1所述的高速列车受电弓免GPS全运行线故障视觉检测定位方法，其特征在于，步骤1采集到的受电弓视频并不仅限于非故障情况，采集的视频可包含任意状况下的受电弓视频，即有正常状态运行下的受电弓视频，也有发生故障时的受电弓视频。

3.根据权利要求1或2所述的高速列车受电弓免GPS全运行线故障视觉检测定位方法，其特征在于，步骤4中，实时采集受电弓视频中的帧图输入已训练好的受电弓检测模型，在视频帧图内检测受电弓，对受电弓进行识别及故障分析，标记已出现受电弓故障的视频帧图，具体为：(1)将高速列车运行中采集到的受电弓视频的帧输入预先训练好的受电弓检测模型；(2)在帧层面进行受电弓弓头区域检测；(3)输出弓头区域坐标，弓头区域坐标包括弓头的左上角的横纵坐标(x,y)和弓头的右上角的横纵坐标(X，Y)；(4)计算弓头区域中心点高度，即(y+Y)/2；(5)记录弓头区域中心点高度变化；(6)在列车行驶过程中，发生突变情况即突然升弓或者降弓时，弓头区域中心点高度的升幅或降幅超过50％，记录发生突变情况即突然升弓或者降弓时的视频帧图，记录的已发生突变情况的视频帧图即为标记的已出现受电弓故障的视频帧图。

4.根据权利要求1或2所述的高速列车受电弓免GPS全运行线故障视觉检测定位方法，其特征在于，步骤5中，根据每对匹配点在相邻两帧图里的坐标，计算相邻两帧图的每对匹配点在像素层面的差值，得到所有两两相邻帧图的前一帧图运动至后一帧图时在像素层面的位移值；具体是指：将配对的两匹配点在相应帧图里的坐标相减，即可得到配对的两匹配点在像素层面的差值；将相邻两帧图的所有对匹配点在像素层面的差值之和除以匹配点对数，得到相邻两帧图中所有匹配点在像素层面的位移均值，相邻两帧图中所有匹配点在像素层面的位移均值即为相邻两帧图的前一帧图运动至后一帧图时在像素层面的位移值，以此类推，依次得到所有两两相邻帧图的前一帧图运动至后一帧图时在像素层面的位移值。