[发明专利]一种基于几何特性的电气化铁路支撑装置管帽定位方法

权利要求书

1.一种基于几何特性的电气化铁路支撑装置管帽定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.输入支撑装置全局图像，将摄像装置拍摄得到的支撑装置全局图像输入至图像处理设备；

b.对支撑装置全局图像进行预处理，对图像进行滤波、去噪、直方图均衡化以及缩小操作，使图像满足后续图像处理的要求；

c.图像的二值化，对经过预处理的图像进行二值化处理，选择稍小于图像中镀锌部分的灰度值为阈值，比较图像中每个像素点的灰度值与设定阈值的大小关系，若像素点的灰度值大于阈值，则将该像素点设置为白色，反之将该像素点设置为黑色，得到若干个白色的联通区域，得到的白色区域便是提取出来的镀锌部分（R区域）；

d.计算联通区域中心，根据得到的二值化图像计算每一个联通区域的中心坐标；

e.计算每个联通区域所对应直线，对原图像设定较小的阈值进行二值化处理，在二值化的原图上标记d步骤得到的各联通区域的中心坐标，利用最近像素法计算每一个联通区域对应直线；

f.对应直线合并，将所有的联通区域对应直线按照斜率进行分组，将斜率接近的联通区域对应直线分为一组，舍去只含有一条联通区域对应直线的组，留下的各组联通区域对应直线所对应的联通区域属于带有管帽的臂管，且同一组的联通区域对应直线所对应的联通区域属于同一个臂管，取留下的每组联通区域对应直线的斜率的均值为每组联通区域对应直线合并后唯一直线的斜率，取留下的每组联通区域对应直线所分别对应的联通区域中心坐标的均值为每组联通区域对应直线合并后唯一直线的中心点，得到每个带有管帽的臂管所对应的的唯一直线；

g.管帽端定位，对于每个带有管帽的臂管，从得到的对应唯一直线的中心点出发，沿得到的唯一直线向两端进行逐像素搜索，遇到第一个黑色像素点或超出图像范围则停止搜索，并记录搜索到的最后一个像素点的坐标为端点坐标，舍去非管帽端的端点坐标，以保留的端点坐标为中心在原图上截取管帽区域。

2.根据权利要求1所述的基于几何特性的电气化铁路支撑装置管帽定位方法，其特征在于，在步骤b中，对支撑装置全局图像采用双边滤波的方法进行去噪，并采用限制对比度自适应直方图均衡算法对图像进行对比度增强，最后使用临近插值法对图像进行缩小操作，得到所需要的图像。

3.根据权利要求1所述的基于几何特性的电气化铁路支撑装置管帽定位方法，其特征在于，在步骤c中，使阈值以一定的步长逐步从100增加到255，使用每个阈值对预处理后的图像进行二值化处理，统计每一幅二值化图像中最大的联通区域的面积，并将每幅图中面积小于该幅图最大联通区域面积的1/25的联通区域舍去，统计每幅图中所保留的联通区域的数量，选择联通区域数量最大的二值化图像为最终所求的二值化图像。

4.根据权利要求1所述的基于几何特性的电气化铁路支撑装置管帽定位方法，其特征在于，在步骤d中，计算得到的每个联通区域的中心坐标为经过缩小后的图像的坐标，根据图像的缩放关系推算出原图中相对应的中心坐标，并在步骤e中标记推算出的原图中相对应的中心坐标。

5.根据权利要求1所述的基于几何特性的电气化铁路支撑装置管帽定位方法，其特征在于，在步骤e中，选择10为阈值。

6.根据权利要求1所述的基于几何特性的电气化铁路支撑装置管帽定位方法，其特征在于，在步骤g中，通过统计图像中管帽末端到其所在臂管上最近联通区域中心坐标的距离得到距离值D，D略大于图像中管帽末端到其所在臂管上最近的联通区域中心坐标的最大距离，计算每一个端点坐标到其所在臂管上最近的联通区域中心坐标的距离，若远远大于D，或判断端点坐标位于图像边缘，则舍去该端点坐标，所保留的端点坐标即为管帽端的顶点坐标。

7.根据权利要求1所述的基于几何特性的电气化铁路支撑装置管帽定位方法，其特征在于，在步骤f中，还需将各个联通区域的中心两两相互连接为直线，并根据联通区域中心相连形成的直线区分斜率相近的联通区域对应直线是否对应同一根臂管，若两个联通区域中心相连接所确定的直线与这两个联通区域单独所对应的联通区域对应直线的斜率很接近，则这两个联通区域对应直线属于同一个臂管；若两个联通区域中心相连接所确定的直线与这两个联通区域单独所对应的联通区域对应直线斜率均差别很大，则这两个联通区域单独所对应的联通区域对应直线属于不同的臂管。