[发明专利]基于接触网腕臂系统三维点云的二维图像辅助分割方法

说明书

本发明公开了基于接触网腕臂系统三维点云的二维图像辅助分割方法，包括以下步骤：步骤1：获取接触网腕臂系统三维点云数据；步骤2：采用体素滤波，对三维点云数据进行均匀重采样；步骤3：将均匀重采样后的腕臂系统三维点云数据转换为二维图像；步骤4：对步骤3得到的二维图像进行分割，然后依次进行图像闭运算、中值滤波处理，返回三维点云即得到腕臂系统三维点云各个线性部分的分割结果；本发明采用二维图像进行辅助分割，并最终返回接触网腕臂系统各线性部分的高效分割结果，具有抗噪性好、鲁棒性强、精度较高的特点，提高了接触网腕臂系统的分割效果；减少了人力物力的消耗，不受天气和作业人员的经验判断影响。

技术领域

本发明涉及高速铁路接触网维护检测领域，具体涉及一种基于接触网腕臂系统三维点云的二维图像辅助分割方法。

背景技术

随着电气化铁路的大力发展，列车运行素的也在不断提升。为了保证列车运行的高效性，对受电弓受流的稳定性与可靠性就提出了很高的要求。因此，必须保证腕臂系统的刚性不变性。腕臂系统各连接部分发生松脱而移位，一方面会使得承力索与接触线偏离固有位置，而出现打弓等现象，另一方面会改变腕臂系统内部应力结构，而导致接触网系统局部或区域型的松垮现象，影响列车的正常运行。因此，利用3D视觉技术获取接触网腕臂系统三维点云数据，并结合转换的二维图像进行辅助分割，提高分割结果，为腕臂系统相关参数计算提供更好的基础就变得尤为重要。

目前，主要依靠人工对接触网腕臂系统进行维护检测，将消耗大量的人力物力，对行车造成干扰，并会受天气和作业人员的经验判断影响。

发明内容

本发明提供一种抗噪性好、鲁棒性强、精度较高的对接触网腕臂系统实施分割的基于接触网腕臂系统三维点云的二维图像辅助分割方法。

本发明采用的技术方案是：基于接触网腕臂系统三维点云的二维图像辅助分割方法，包括以下步骤：

步骤1：获取接触网腕臂系统三维点云数据；

步骤2：采用体素滤波，对三维点云数据进行均匀重采样；

步骤3：将均匀重采样后的腕臂系统三维点云数据转换为二维图像；

步骤4：对步骤3得到的二维图像进行分割，然后依次进行图像闭运算、中值滤波处理，返回三维点云即得到腕臂系统三维点云各个线性部分的分割结果。

进一步的，所述步骤3具体过程如下：

S11：确定平面坐标系x-o-z、x-o-y、y-o-z；

S12：确定二维图像平面投影的范围，计算三维点云中的X、Y、Z方向上的最大值和最小值，设定平面坐标系的单位刻度为体素的边长；

S13：确定三维点云在平面坐标中的位置；

S14：确定二维图像的灰度值：

式中：color(i,j)为当前点计算之后所对应的二维图像的灰度值，Y(i,j)为当前点需要获得的坐标，Y_min为三维点云在Y轴上的最小值，Y_max为三维点云在Y轴上的最大值；

S15：还原三维坐标。

进一步的，所述步骤4具体过程如下：

S21：采用SC-LCCP算法对步骤3得到的二维图像进行分割，分别单独提取各线性部分，并将剩余部分转换为二维图像；

S22：将S11中各个线性部分对应的剩余部分的二维图像与步骤3中的三维点云二维图像相减，然后依次进行图像闭运算、中值滤波处理；

S23：将步骤S22得到的二维图像的分割结果，根据以下返回接触网腕臂系统三维点云数据中各线性部分的分割结果；