[发明专利]一种接触网支撑装置三维点云数据最优数据帧选取方法

说明书

本发明公开一种接触网支撑装置三维点云数据最优数据帧选取方法，通过安装架设于检测车顶的三维扫描仪，对接触网支撑装置进行连续拍摄，实时采集接触网支撑装置的三维点云图像；对获取到的接触网支撑装置点云图像中的点云数据进行密度统计，分析其变化规律，提取点云数据有效数据帧；对提取得到的点云数据有效帧进行三维质心计算，对点云质心进行跟踪定位，分析其变化规律，提取点云数据最优数据帧，并利用接触网支撑装置点云的数量统计变化规律，提高最优数据帧提取的时效性。本发明有效地克服了系统数据有效性及处理实时性能差等问题，提高了系统的处理效率，较好地解决了高速接触网在线检测对数据选取的实时性和有效性的要求。

技术领域

本发明涉及高速铁路接触网在线检测技术领域，具体为一种接触网支撑装置三维点云数据最优数据帧选取方法。

背景技术

随着高速电气化列车的发展，铁路运输的安全性变得越来越重要。接触网作为高速铁路供电系统最为重要的设备之一，一旦发生故障，将直接危害铁路的安全运行。随着原铁道部主导的基于图像的非接触式接触网安全防护检测系统(6C系统)的投入使用，这为铁路供电系统安全、稳定和高效的运营提供了保障。但是，由于系统主要是基于图像数据对接触网状态进行检测和评估，面临的最为直接的问题就是如何从海量的图像数据中剔除冗余数据，提取有效的分析数据，从而保证后续数据处理和分析的实时性和准确性，同时避免大量数据的存储问题。这是目前制约系统检测效率和系统集成度关键问题之一。

发明内容

针对上述问题本发明的目的在于提供一种可去除大量冗余数据，减少不必要的系统分析和处理时间，提高系统的时效性，实现系统的在线检测的高速铁路接触网支撑装置三维点云数据最优数据帧选取方法，技术方案如下：

一种接触网支撑装置三维点云数据最优数据帧选取方法，包括以下步骤：

步骤A：通过安装架设于检测车顶的三维扫描仪，对接触网支撑装置进行连续拍摄，实时采集接触网支撑装置的三维点云图像；

步骤B：对获取到的接触网支撑装置点云图像中的点云数据进行密度统计，分析其变化规律，提取点云数据有效数据帧；

步骤C：对提取得到的点云数据有效帧进行三维质心计算，对点云质心进行跟踪定位，分析其变化规律，提取点云数据最优数据帧。

进一步的，所述步骤B的具体过程如下：

建立点云图像数据帧的点云密度函数

式中，P_i为第i个计算点，P_i^nearest是点P_i的最近临近点，num为当前点云图像数据帧中所有

点数总和；

设定阈值τ，当时，判定进入检测区域，提取当前点云图像数据帧为有效数据帧。

更进一步的，所述步骤C的具体过程如下：

建立点云图像数据帧三维质心的位置函数：

式中，m_i为每个点的质量，是点云图像数据帧的三维质心在y轴的坐标，H是图像的高度；N为总点数；

判断当前点云图像数据帧三维质心的位置是否处于图像正中；

若处于图像正中，则提取当前点云图像数据帧为最优数据帧。

更进一步的，所述步骤C之前还包括：

建立点云数目变化的梯度计算公式，计算点云数据有效数据帧中数据帧n的点云数目变

化梯度PNMGⁿ：