[发明专利]基于FloodFill的高铁接触网载流环断裂异常检测方法

说明书

本发明涉及一种基于FloodFill的高铁接触网载流环断裂异常检测方法，属于高铁载流环异常诊断技术领域。本发明提出的基于FloodFill的填充检测方法首先对图像进行预处理来降噪声和低光照的影响，对载流环采用图像滤波，直方图均衡化来提高图像的质量；接下来，对图片进行阈值分割处理，将图片处理成只含有黑色和白色两种像素；使用距离变换、水平投影和垂直投影获取载流环的骨架图；接着使用FloodFill对图片进行填充；最后计算白色像素和整幅图片像素值的比值，来确定载流环是否出现断裂异常。该方法可以实现4C检测车载流环断裂异常的智能检测，对于解决正负样本不平衡、载流环形态不统一的情况具有重要应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于FloodFill的高铁接触网载流环断裂异常检测方法，属于高铁载流环异常诊断技术领域。

背景技术

高铁接触网一旦出现故障，将影响高铁的正常运行。载流环作为高铁接触网的重要部件，其作用是将接触线和承力索悬吊起来，使接触网在不增加支柱的情况下保障接触网的弹性和驰度，保障接触网和电力机车受电弓保证良好取流。如果载流环出现断裂异常，会导致列车供电出现问题，将会对铁路的安全运行产生重大影响。

本发明针对4C检测车所拍摄的载流环图片，设计和实现了基于视觉的载流环断裂异常检测方法。载流环断裂异常检测是判断载流环是否闭合，如果闭合则认为载流环没有出现异常，而载流环如果有开口，则认为载流环出现断裂异常。

发明内容

本发明提出一种基于FloodFill的高铁接触网载流环断裂异常检测方法，首先对图像进行预处理来降低噪声和光照的影响，对载流环采用图像滤波，直方图均衡化来提高图像的质量；接下来，对图片进行阈值分割处理，将图片处理成只含有黑色和白色两种像素；使用距离变换、水平投影和垂直投影获取载流环的骨架图；接着使用FloodFill对图片进行填充；最后计算白色像素和整幅图片像素值的比值，来确定载流环是否出现断裂异常，实现4C检测车载流环断裂异常的智能检测。该方法对于解决正负样本不平衡、载流环形态不统一的情况具有重要应用价值。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于FloodFill的高铁接触网载流环断裂异常检测方法，包括以下步骤：

对输入的载流环图片进行预处理操作，将图片缩放至256*256分辨率，在保证了算法计算效率的同时保留载流环的原始比例，去除光照的影响和图片中的噪声，以提高检测效果；

对预处理后图片进行阈值分割处理，处理后的图片只有黑色和白色两种像素，黑色表示背景，白色表示前景即载流环；

使用Canny算法提取载流环的轮廓；

使用FloodFill填充方法依次从载流环的轮廓图片的左上、右上、左下和右下角点使用白色（RGB值为:R:255,G:255,B:255）进行填充；

计算填充后白色像素的数量及白色像素与图片所有像素的比值，由该比值判断载流环是否出现断裂异常；

进一步地，采用直方图均衡化去除光照的影响，直方图均衡化是把原始图的直方图变换为均匀分布的形式，增加像素灰度值的动态范围，从而达到增强图像整体对比度的效果，从而提高检测的精度。直方图均衡化可以用以下公式表示，

=

其中，MN为图像像素总数,是灰度为的像素个数，L是图像灰度级数量，通过该式，输出图像中像素的灰度值可由输入图像中像素灰度映射为后得到。

使用高斯滤波去除图片噪声，高斯滤波公式 ，u、v表示像素的坐标，是正态分布的标准偏差。高斯滤波的步骤：

1. 移动相关核的中心元素，使它位于输入图像待处理像素的正上方。

2. 将输入图像的像素值作为权重，乘以相关核。

3. 将上面各步得到的结果相加做为输出。