基于雙目原理的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及接觸網(wǎng)領(lǐng)域，特別是涉及基于雙目原理的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵路接觸網(wǎng)供電線的導(dǎo)高值和拉出值等參數(shù)是接觸網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控的重要幾何參數(shù)，傳統(tǒng)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)采集方式是:利用專門(mén)的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行接觸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)幾何參數(shù)測(cè)量，其測(cè)量的主要方法是接觸式測(cè)量，即在受電弓上安裝傳感器，有壓力傳感器、光電傳感器、微波傳感器等，通過(guò)傳感器的各項(xiàng)參數(shù)來(lái)檢測(cè)接觸線的導(dǎo)高值和拉出值。然而采用傳感器進(jìn)行參數(shù)測(cè)量的方式不能應(yīng)用在高速運(yùn)行的軌道交通工具上，如動(dòng)車(chē)和電力機(jī)車(chē)。
[0003]由于電力機(jī)車(chē)和動(dòng)車(chē)的運(yùn)行速度快，安全性要求較高，目前不允許在受電弓上額外安裝的傳感器，所以目前常用的在受電弓上安裝傳感器的方法不適用于機(jī)載設(shè)備上，以進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，同時(shí)因安裝場(chǎng)地是機(jī)車(chē)/動(dòng)車(chē)車(chē)頂，其安裝位置和安裝空間受限，無(wú)法安裝激光測(cè)距儀等測(cè)量設(shè)備。
[0004]目前，有在動(dòng)車(chē)上安裝一個(gè)紅外相機(jī)，在單目模式下，采集接觸網(wǎng)幾何參數(shù)，該測(cè)量方法受制于單一相機(jī)中的接觸線是否正確識(shí)別。一般情況下紅外相機(jī)在隧道中的成像非常模糊，以至于在隧道中的接觸線基本無(wú)法正確識(shí)別，從而導(dǎo)致幾何參數(shù)的錯(cuò)誤結(jié)果。而且，在單目模式下的接觸線識(shí)別易受噪聲、亮度、受電弓是否被遮擋等影響。
[0005]特別的，受電弓上方一般都具有接觸線、承力索和吊弦，在單相機(jī)模式下，基本無(wú)法判斷受電弓上方的哪根直線才是真正與受電弓接觸的導(dǎo)線，因此單目模式下的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)計(jì)算方法存在一定的缺陷。
[0006]另外，現(xiàn)有的基于單目相機(jī)的測(cè)量方法所得到的幾何參數(shù)，存在精度低等缺陷?，F(xiàn)有測(cè)量方法大多都沒(méi)有對(duì)高速相機(jī)、工業(yè)鏡頭產(chǎn)生畸變進(jìn)行矯正，導(dǎo)致最終測(cè)量的結(jié)果不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供基于雙目原理的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量方法及系統(tǒng)，能準(zhǔn)確判斷出受電弓上方的哪根直線才是真正與受電弓接觸的接觸線。
[0008]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0009](I)基于雙目原理的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量方法，所述方法包括以下步驟:
[0010]SI，通過(guò)第一相機(jī)采集受電弓的第一視角圖像；
[0011]S2，通過(guò)第二相機(jī)采集受電弓的第二視角圖像，其中，所述第一視角圖像與所述第二視角圖像中的受電弓具有一定角度的視角差；
[0012]S3，圖像透視矯正，根據(jù)受電弓的標(biāo)定對(duì)第一視角圖像和第二視角圖像進(jìn)行透視矯正，使第一視角圖像和第二視角圖像中的受電弓呈左右對(duì)稱形式；
[0013]S4，識(shí)別受電弓，分別將第一視角圖像和第二視角圖像與相應(yīng)視角的受電弓模型進(jìn)行匹配，對(duì)第一視角圖像和第二視角圖像中的受電弓進(jìn)行定位；
[0014]S5，識(shí)別接觸線，以第一視角圖像的定位結(jié)果為基準(zhǔn)，對(duì)第二視角圖像的受電弓定位區(qū)域尺寸進(jìn)行調(diào)整，使第一視角圖像中的受電弓與第二視角圖像中的受電弓保持在同一尺度下，識(shí)別出第一視角圖像和第二視角圖像中疑似接觸線的直線，將第一視角圖像和第二視角圖像進(jìn)行比對(duì)，查找出相交于受電弓頂端平面的疑似接觸線的直線，并將其判定為接觸線；
[0015]S6，根據(jù)S4中識(shí)別出的接觸線和S5中識(shí)別出的受電弓計(jì)算接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)。
[0016]進(jìn)一步的，所述第一相機(jī)包括紅外相機(jī)，將第一視角圖像中亮度高于一定閾值的直線作為疑似接觸線。
[0017]進(jìn)一步的，所述第二相機(jī)包括可見(jiàn)光相機(jī)和近紅外相機(jī)，將第二視角圖像中在受電弓頂端平面上亮度低于一定閾值的直線作為疑似接觸線。
[0018]進(jìn)一步的，所述步驟S5還包括接觸線跟蹤識(shí)別判斷子步驟:計(jì)算當(dāng)前接觸線的位置與前一幀接觸線的位置的偏差，若該偏差大于設(shè)定的偏差閾值，則將該接觸線視為錯(cuò)誤結(jié)果。
[0019]進(jìn)一步的，所述步驟S6還包括幾何參數(shù)優(yōu)化計(jì)算方式:
[0020]S601，根據(jù)第一相機(jī)采集的前N幀第一視角圖像中所識(shí)別出的疑似接觸線和受電弓位置，計(jì)算該前N幀第一視角圖像的幾何參數(shù)，并計(jì)算出該N組幾何參數(shù)的平滑度；
[0021]S602，根據(jù)第二相機(jī)采集的前N幀第二視角圖像中所識(shí)別出的疑似接觸線和受電弓位置，計(jì)算該前N幀第二視角圖像的幾何參數(shù)，并計(jì)算出該N組幾何參數(shù)的平滑度；
[0022]S603，將步驟S6中在雙目模式下所計(jì)算的前N幀幾何參數(shù)與步驟S601和S602中在單目模式下所計(jì)算的前N幀幾何參數(shù)進(jìn)行比較，計(jì)算其相似度；
[0023]S604，根據(jù)幾何參數(shù)的平滑度和相似度來(lái)確定該幾何參數(shù)的可信度，以此來(lái)確定最優(yōu)幾何參數(shù)。
[0024]進(jìn)一步的，所述受電弓模型包括第一視角受電弓模型和第二視角受電弓模型。
[0025]所述第一視角受電弓模型包括第一視角受電弓整體模型、第一視角受電弓左邊模型和第一視角受電弓右邊模型。
[0026]所述第二視角受電弓模型包括第二視角受電弓整體模型、第二視角受電弓左邊模型和第二視角受電弓右邊模型。
[0027]進(jìn)一步的，所述幾何參數(shù)包括導(dǎo)高值，根據(jù)受電弓頂端平面到圖像下邊界的像素高度值、每個(gè)圖像像素所對(duì)應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度和圖像下邊界距離軌道水平面的實(shí)際高度值，計(jì)算出該幀圖像中受電弓的導(dǎo)高值。
[0028]進(jìn)一步的，所述幾何參數(shù)還包括拉出值，根據(jù)接觸線與受電弓頂端平面的交點(diǎn)，計(jì)算該交點(diǎn)相對(duì)于受電弓頂端平面的中心位置的像素距離值，根據(jù)該像素距離值和每個(gè)圖像像素所對(duì)應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度計(jì)算出該幀圖像中接觸線的拉出值。
[0029](2)基于雙目原理的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一相機(jī)、第二相機(jī)、受電弓識(shí)別模塊、圖像矯正模塊、接觸線識(shí)別模塊、受電弓模型數(shù)據(jù)庫(kù)和幾何參數(shù)計(jì)算模塊。
[0030]所述第一相機(jī)和第二相機(jī)可同一水平安裝在高速軌道交通工具頂部的兩側(cè)，分別從兩個(gè)不同的角度采集受電弓的視頻圖像，第一相機(jī)和第二相機(jī)的視頻輸出端均與圖像矯正模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，進(jìn)行圖像矯正處理，圖像矯正模塊的數(shù)據(jù)輸出端與受電弓識(shí)別模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，受電弓識(shí)別模塊的參考端與受電弓模型數(shù)據(jù)庫(kù)連接，分別定位出第一視角圖像和第二視角圖像中的受電弓區(qū)域，受電弓識(shí)別模塊的數(shù)據(jù)輸出端與接觸線識(shí)別模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，分別識(shí)別出第一視角圖像和第二視角圖像中的接觸線，接觸線識(shí)別模塊的數(shù)據(jù)輸出端與幾何參數(shù)計(jì)算模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，根據(jù)受電弓區(qū)域和接觸線的信息計(jì)算接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)。
[0031]本發(fā)明的有益效果是:
[0032]I)本發(fā)明基于雙目原理，找出兩個(gè)相機(jī)所采集的不同視角的圖像中，相交于受電弓頂端平面的疑似接觸線，并將該疑似接觸線判定為真正與受電弓接觸的接觸線。
[0033]2)本發(fā)明還具有受電弓圖像矯正功能，根據(jù)標(biāo)定圖像對(duì)第一視角圖像進(jìn)行透視矯正，得到左右對(duì)稱的受電弓。通過(guò)矯正手段可克服相機(jī)在拍攝過(guò)程中由于抖動(dòng)等原因造成圖像畸變的情況，基于該矯正后的受電弓，可測(cè)量出更精確的幾何參數(shù)。
[0034]3)本發(fā)明還具有幾何參數(shù)優(yōu)化計(jì)算功能，先在單目模式下分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)相機(jī)所采集受電弓圖像的幾何參數(shù)，再對(duì)兩個(gè)圖像進(jìn)行調(diào)整，使得兩個(gè)圖像中的受電弓保持在同一尺度下，利用兩個(gè)相機(jī)的測(cè)量結(jié)果以及接觸線的識(shí)別信息進(jìn)行綜合分析，最終得到一個(gè)更為精確的幾何參數(shù)。本發(fā)明可削弱隧道對(duì)于紅外相機(jī)、噪聲、光線亮度以及單個(gè)相機(jī)下受電弓被遮擋的影響。
[0035]4)基于雙目原理，還可解決單目相機(jī)在采集識(shí)別接觸線時(shí)