[发明专利]一种高铁接触网旋转双耳横向销钉不良状态检测方法

说明书

本发明公开了一种高铁接触网旋转双耳横向销钉不良状态检测方法，包括以下步骤：在定位阶段，首先，依据图像中开口销所在连接处和斜腕臂的线特征，使用Hough变换对斜腕臂下边缘进行检测并提取其斜率特征，实现开口销初定位，然后，利用PBoW模型对初定位图片分类；在检测阶段，利用目标几何分布特征进行粗定位，随后针对开口销小、暗和弱的特点，采用Retinex法进行图像增强，并使用Hough累加矩阵提取连接处螺钉的圆形特征，对销钉所处的圆环区域实现精确提取，最后，根据圆环内非连通区域分布规律给出开口销缺失和张角不足检测判据。本发明实现了双耳连接处和短斜撑上端连接处定位的准确性、开口销脱落与张角不足故障的检测。

技术领域

本发明涉及高速铁路接触网故障检测领域，尤其涉及一种基于图像处理的接触网双耳连接处和短斜撑上端连接处横向开口销不良状态检测方法。

背景技术

为确保高速铁路动车组运营秩序，提高其供电安全性、可靠性，满足高速铁路快速发展和运营品质的需求，我国构建了高铁供电安全检测监测系统(6C系统)，而利用非接触式检测设备对接触网悬挂系统零部件状态检测是其中重要的组成部分。

开口销在悬挂装置中起固定和防护作用。由于长期运行过程中的振动疲劳或施工缺陷，使其产生脱落或开口角度不足等不良状态，需及时采取措施对其检测并进行安全隐患的排除。目前，基于图像处理技术的检测方法是接触网故障检测领域的发展趋势，它克服了传统人工检测中工作量大、效率低、故障判断相对滞后等困难。韩志伟阐述了非接触式图像检测研究的最新进展和存在的不足，并指出接触网销钉缺陷问题亟待解决。杨红梅研究了基于快速鲁棒性特征算法和灰度极小值分布规律对绝缘子不良状态进行检测。冯倩研究了结合形态学处理和Hough变换的受电弓滑板磨耗测量。韩烨采用基于SIFT(尺度不变特征变换)理论的特征点匹配算法定位双耳和对比边缘曲率检测耳片断裂。张桂南采用基于Harris角点与谱聚类实现了绝缘子的抗旋转匹配和故障检测。王旭东将Adaboost算法用于确定接触网系统支柱特征，进而实现定位器目标的识别。

目前接触网零部件定位方法的不足主要表现在：特征点匹配类算法时耗略长且匹配精度有待提高；Adaboost等分类器定位法的实质是将整幅图像有重叠抽样成数量较大的样本，然后与标准部件匹配，实时性较差。由于开口销在整幅接触网支撑装置图像中微小且以耳片等相似灰度值的零部件为背景，检测其缺失、开口角度不足等不良状态存在较大困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种高铁接触网旋转双耳横向销钉不良状态检测方法，实现双耳连接处和短斜撑上端连接处定位的准确性、开口销脱落与张角不足故障的检测。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高铁接触网旋转双耳横向销钉不良状态检测方法，包括以下步骤：

步骤1：采用专用综合列检车对高速铁路接触网支撑及悬挂装置进行成像，并将上行和下行的高清图像分别存储在两个图像库中；

步骤2：对下行图像库处理，依据图像中开口销所在连接处和斜腕臂的线特征实现横向开口销的初步定位；

步骤3：采用PBoW模型对初步定位图片进行识别分类；

步骤4：开口销的二次定位；包括：首先，根据双耳连接处和短斜撑上端连接处的几何特征，分别实现开口销粗略定位；其次，采用Hough圆检测法对两种粗略定位区域的圆环区域进行定位；

步骤5：开口销的不良状态检测；包括：

步骤5.1：对二次定位的圆环区域采用Retinex法进行图像增强；

步骤5.2：采用Canny算子对增强后的图像进行边缘检测；

步骤5.3：将步骤5.2所得图像经闭运算处理，将独立的线段变为连通域边界，再填充像素和小于25的联通域；