[发明专利]一种基于DHOG和离散余弦变换的接触网平衡线故障检测方法

权利要求书

1.一种基于DHOG和离散余弦变换的接触网平衡线故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

A、适当调整检测车上摄像机采集角度对接触网局部信息进行采集，将将其存入接触网图像库中；

B、对截取的接触网图像中截取的相关正、负样本进行DHOG特征检测；检测的步骤如下：

a)将图像划分为大小相同的若干个正方形Cell，之后将每四个相邻的Cell合并为块；

b)计算每个像素点的梯度幅值与方向

式中，m(x,y)为图像I的(x,y)像素的梯度幅值，表示该像素点的方向；

C)计算每个Cell的梯度直方图，并将同一块中Cell的梯度直方图连接，连接后为36维特征向量，利用下式对特征向量进行归一化

式中，N表示块中Cell个数，L表示对直方图划分的区间数，H_d(i)为Cell的DHOG，H_dn(i)表示图像DHOG特征全局归一化，H_r(i)表示Cell的DHOG归一化结果；本发明中N取4，L取10；

C、对平衡线及其支座图像训练AdaBoost分类器；

假设训练集为(x₁,y₁)、…、(x_n,y_n)，其中x_i为样本，y_n为类标，y_n＝±1，AdaBoost算法具体实现如下：

1)输入训练样本及类标，给定训练样本的权重为1/m；

2)对选取的特征构建决策树弱分类器，进行T次迭代，每次迭代后，用带权值的样本(xi,wt)，训练分类器h_t(x)；

3)计算错分类样本的权值和e_t，若e_t>0.5或e_t＝0，则结束运算；否则令错分样本的权值wt＝wt(1-e_t)/e_t；

4)给出正确分类的样本权值wt＝wt*e_t/(1-e_t)，并重新对权值归一化，使其和为1；从而给出级联分类器的分类规则：

D、基于离散余弦变换的平衡线及其支座图像特征增强，具体实现如下：

1)首先对图像去对数运算，再对图像进行离散余弦变换得到频域的系数分布：

lnf(x,y)＝lnr(x,y)+lni(x,y)

式中，C(u,v)表示图像经离散余弦变换后的二维频率域图像能量函数；变换后包含M×N＝51360个不同频率的系数，其中C(0,0)是低频系数，表示图像的照度分量，其余的51359个高频系数表示图像的反射分量；

2)滤波器设计如下式所示：

式中，k₁是高功率阈值，本发明中k₁＝600；

3)根据α-rooting算法调整离散余弦频域系数，随后利用离散余弦反变换及指数运算得到增强的图像：

f′(x,y)＝e^i′(x,y)e^r′(x,y)

式中，r′(x,y)、i′(x,y)为对数域的图像灰度增强值；

E、平衡线及其支座图像圆形检测，具体步骤如下：

1)设定分段长度，扫描图像并检查当前像素点八邻域是否有联通点，获取链路；

2)对链路拟合，得到表征链路的参数及相应目标函数；

3)验证链路是否为可接受的圆弧，根据设定的圆弧半径对其筛选，对可接受的圆弧段进行聚类，得到圆形；

F、结合E步骤的检测结果，图像中圆半径大于d＝12时进行统计；考虑接触网平衡线及其支座所处的不同路况，给出较为完备的实现平衡线缺失故障检测判据如下：

G、利用上述步骤对待检测接触网图像进行检测，根据D步骤判据，给出故障判断信号，并输出至后续处理单元。