[发明专利]一种高铁接触网等电位线松脱检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电气化高铁接触网安全检测领域，具体涉及一种高铁接触网等电位线松脱检测方法及系统。

背景技术

随着高速铁路运输技术的进一步发展及其广泛应用，高铁接触网作为向机车提供电能的重要设施，其是否处于安全工作状态也越来越受到关注。实际中，高铁接触网故障主要由零部件的松、脱、缺、裂等造成，等电位线是接触网中支持定位装置的重要组成部分，其状态良好与否直接决定了电力机车的正常供电。而对于等电位线部件主要缺陷为松和脱，目前，高铁接触网检测模式是在天窗作业时人工上线巡检，但由于线路所处环境复杂，人为观察危险性高以及职工素质不均等因素，及有可能会出现漏检的情况，从而造成安全隐患。因此，如何快速准确检测高铁接触网中等电位线状态是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高铁接触网等电位线松脱检测方法及系统，以实现等电位线状态的实时快速检测。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高铁接触网等电位线松脱检测方法，包括以下步骤：

(1)通过图像采集设备实时采集高铁接触网的每个支柱的感兴趣区域图像；所述感兴趣区域图像中包括定位器支座、定位器和等电位线；

(2)将所述感兴趣区域图像进行二值化处理，得到二值化图像；

(3)根据预设的圆形结构元素将所述二值化图像进行形态学膨胀处理，得到膨胀处理后的图像；

(4)将膨胀处理后的图像进行连通区域标记，根据图像中连通区域的特征判断出等电位线是否松脱；所述连通区域的特征包括连通区域的面积和连通区域的数量；判断出等电位线是否松脱的方式为：

4.1)筛选图像中的候选连通区域；所述候选连通区域是指连通区域面积大于设定面积阈值的连通区域所围成的区域；

4.2)根据定位器支座的特征确定出候选连通区域中定位器支座所在的区域；所述定位器支座的特征包括定位器的面积和位置特征；

4.3)判断定位器支座所在的区域中面积在第一设定面积范围内的连通区域的数量是否大于1，若是，则判断等电位线未松脱，若否，则进入下一步；

4.4)将所述候选连通区域的图像反色，判断反色后定位器支座所在的区域中面积在第二设定面积范围内的连通区域是否存在，若是，则判断等电位线未松脱，若否，则判断等电位线松脱。

进一步，如上所述的一种高铁接触网等电位线松脱检测方法，步骤(2)中，将所述感兴趣区域图像进行二值化处理之前，还包括：

a.制作定位器支座的模板图像，将感兴趣区域图像采用模板图像匹配，确定出感兴趣区域图像中定位器支座所在的区域；

b.根据确定出的定位器支座所在的区域将感兴趣区域图像按照预设图像大小进行裁剪，以裁剪后的图像作为新的感兴趣区域图像，对新的感兴趣区域图像进行二值化处理；所述新的感兴趣区域图像中包括定位器支座和等电位线。

进一步，如上所述的一种高铁接触网等电位线松脱检测方法，步骤a中，将感兴趣区域图像采用模板图像匹配，确定出感兴趣区域图像中定位器支座所在的区域，包括：

计算感兴趣区域图像中每块区域与模板图像的匹配度ModelScore，根据感兴趣区域图像中定位器支座的个数N，将匹配度ModelScore最高的N个区域确定为定位器所在的区域；1≤N≤2。

进一步，如上所述的一种高铁接触网等电位线松脱检测方法，步骤b中，根据确定出的定位器支座所在的区域将感兴趣区域图像按照预设图像大小进行裁剪，包括：

b1.将感兴趣区域图像进行归一化矩阵变换，使变换后的图像中定位器支座所在的区域的中心坐标与模板图像的中心坐标重合；所述矩阵变换包括平移变换、缩放变换和旋转变换；

b2.以模板图像的中心坐标为中心，按照预设图像大小，将矩阵变换后的待匹配图像进行裁剪。

进一步，如上所述的一种高铁接触网等电位线松脱检测方法，步骤b1中，将感兴趣区域图像进行归一化矩阵变换的归一化矩阵HomMat2DGlobal的公式为：

HomMat2DGlobal＝

HomMat2DTranSlate*HomMat2DScale*HomMat2DRotate

其中，HomMat2DTranSlate表示平移变换矩阵，HomMat2DScale表示缩放变换矩阵，HomMat2DRotate表示旋转变换矩阵；

所述平移变换矩阵计算方式为：