CN101529198B - 电车线磨耗测量设备 - Google Patents

Abstract

要解决的问题是确保电车线全部区间的磨耗测量、并便于磨耗测量，而且能够在白天期间进行，而不受电车线周围已有构造物的影响。解决问题的手段如下。线传感器(5)和照明灯(6)按垂直于电车线的布置方向的扫描线的方向放置，被安装在测试车(1)上。线传感器(5)通过测试车辆的行驶而拍摄电车线集电弓接触表面，并且该图像信号通过测量计算机(7)被保存在记录设备(8)中。测量计算机(7)按时间序列排列由线传感器(5)获得的扫描线的亮度信号，并且生成线传感器图像。测量计算机(7)获得从该线传感器图像获得二进制运算线传感器图像。测量计算机(7)进一步从二进制运算线传感器图像去除天空部分，并检测电车线磨耗部位的边缘，而后通过电车线的总体宽度和电车线的高度(从线传感器观察)确定电车线磨耗部位的宽度。

Description

电车线磨耗测量设备

技术领域

用于测量电车线集电弓接触表面的磨耗的设备，更具体地说涉及一种磨耗测量设备，其通过电车线的摄影图片确定集电弓的接触表面的宽度而后由此宽度测量电车线的厚度。

背景技术

对于向电气铁路或轨道车提供电力的电车线，每次车经过时，与集电弓式电流集电器(集电弓)发生接触。因此，在电气轨道车工作期间电车线日渐磨耗，并且如果不做更换，最终会发生断裂或破裂而引发事故。于是为电车线设定磨耗极限。通过将磨耗极限用作更换电车线的指标，更换电车线从而保护电气轨道车的安全。

作为测量电车线磨耗的方法，主要有两种方法，一种是直接测量电车线的厚度的方法，另一种方法是测量电车线磨耗部位的宽度而后将该磨耗宽度转换为电车线的厚度。

作为一种直接测量电车线的厚度的方法，有一方法是利用诸如游标卡尺的标尺测量电车线的厚度。这一方法是利用诸如游标卡尺的标尺用手测量操作员想要测量的部分电车线的厚度。用该方法，待测量的电车线的厚度可被稳妥地确定。另一方面，这一测量需要人力而不能自动化，因此难以测量长距离段的厚度。

作为另一种直接测量电车线的厚度的方法，有一方法是利用光学传感器。这一方法是其中转动滚子(rotation roller)被压向电车线，并且安装激光辐射设备和光接收设备使得电车线被夹在滚座(rollermount)上，通过所述激光辐射设备和光接收设备，测量在夹住的电车线部分由所述设备接收的光的量，而后由所接收的光的量转换为电车线的厚度。用该方法，连续测量电车线的厚度是可能的。然而，因接触电车线，需要低速运行。此外，由于采用了电车线被夹在传感器之间的测量结构，用在存在易于碰撞传感器的构造物(例如，末端、空气部分和锚)的地方是不可能的。而且，在这种存在这些已有构造物的地方，有必要移动设备远离测量点以便不碰撞。

作为测量电车线磨耗部位的宽度的方法，有一方法是通过照射钠灯或激光(参照专利文件1)测量电车线磨耗部位。该方法使用以下关系：电车线底部具有圆葫芦形截面，由于电车线因磨耗被削刮而变得较平，削刮部位的宽度变得较宽。接着，将磨耗宽度转换为电车线削刮部位的厚度。

作为电车线磨耗部位的宽度测量方法，光源的位置和光接收部分的线传感器的位置被精确调整，以便当照射钠灯或来自光源的激光时，来自电车线磨耗部位的反射光以规则反射被接收，并且通过成像并捕获规则反射的强光而将电车线磨耗部位转换为白盲(whiteout)状态，而后，由接收强光的白盲部位的宽度测量电车线磨耗部位的宽度。

这一方式是非接触方式，因此高速运行是可能的。然而，该方式易受诸如夹住电车线的夹子和背景上出现的构造物这样的噪声影响。而且，在因噪声而得到错误测量结果的情况下，无法校验该结果。那么，关于电车线磨耗测量的问题部分，最终利用直接测量电车线厚度的方法校验。另外，要求通过精确调节光源的照射方向与焦点和光接收装置的光接收方向而接收规则反射。

专利文件1：公布号为10-194015的日本专利申请KoKai。

发明内容

如上所述，作为电车线磨耗的测量方法，有这些方法：利用诸如游标卡尺的标尺直接测量电车线的厚度的方法，利用光学传感器直接测量电车线的厚度的方法，以及通过照射钠灯或激光测量电车线磨耗部位的宽度、并将该电车线磨耗部位的宽度转换为电车线的厚度的方法。然而，这些方法分别具有以下问题：

(1)在利用诸如游标卡尺的标尺直接测量电车线厚度的情况下，由于操作员用手进行测量、并且该测量需要人力而不能自动化，因而难以在短时间内测量长距离段的厚度。

(2)在利用光学传感器直接测量电车线厚度的情况下，由于该测量涉及转动滚子与电车线之间的接触，因而需要低速运行。另外，由于采用了其中电车线被夹在传感器之间的测量结构，用在存在易于碰撞传感器的构造物(例如，末端、空气部分和锚)的地方是不可能的。而且，在这种存在这些已有构造物的地方，有必要移动设备远离测量点以便不碰撞。

(3)在通过照射钠灯或激光测量电车线磨耗部位的宽度、并将该磨耗宽度转换为电车线厚度的情况下，首先，需要准备专用照明光，例如钠灯和激光。特别地，在使用激光的情况下，由于必需考虑对人体的影响，因而需要小心操作。

此外，该方式易受诸如夹住电车线的夹子和背景上出现的构造物这样的噪声影响。而且，在因噪声而得到错误测量结果的情况下，无法校验该结果。关于电车线磨耗测量的问题部分，无法确定其原因。那么，最终需要这种多余工作，即，利用直接测量电车线厚度的方法校验厚度。另外，要求通过精确调节光源的照射方向与焦点和光接收装置的光接收方向而接收规则反射。

(4)由于是利用照明的反射光测量电车线磨耗部位，测量受限于晚间，这时背景天空黑暗，而电车线磨耗部位变明亮。

因而本发明的目的是提供一种电车线测量装置，其确保电车线全部区间的磨耗测量、并便于磨耗测量，而且进一步能够在白天期间进行，而不受电车线周围已有构造物的影响。

为了解决上述问题，在本发明中，基本地，线传感器按垂直于电车线布置方向的扫描线的方向放置，并且当沿电车线移动时拍摄电车线的集电弓接触表面。由线传感器获得的扫描线的亮度信号按时间序列排列，并且生成线传感器图像。通过从该线传感器图像或二进制运算线传感器图像去除背景部分等，仅抽取电车线部分，并且执行二进制运算处理。从该二进制运算线传感器图像检测电车线磨耗部位的边缘，并且从该边缘数据确定电车线的总体宽度，而后获得电车线的磨耗测量值。本发明具有以下系统。

(3)一种电车线磨耗测量设备，包括：获得一对线传感器图像的装置，在所述线传感器图像中由两个线传感器获得的扫描线的亮度信号按时间序列排列，所述两个线传感器按垂直于作为磨耗测量目标的电车线的布置方向的扫描线的方向放置，并且当沿电车线移动时，一个线传感器拍摄有照射光的电车线的集电弓接触表面(磨耗部位)，另一个线传感器拍摄无照射光的电车线的集电弓接触表面(磨耗部位)；差分处理装置，其通过获得所述一对传感器图像之间的亮度差而获得线传感器图像，在该线传感器图像中电车线的被照亮的磨耗区域被强调；二进制运算处理装置，其通过对执行了差分处理的所述线传感器图像执行二进制运算处理而获得二进制运算图像，在该二进制运算图像中电车线的磨耗部位被强调；边缘检测装置，其检测二进制运算图像上的磨耗部位的两侧边缘；以及磨耗部位宽度计算装置，其计算所述两侧边缘的点到点距离作为所述二进制运算图像上的电车线的磨耗部位的总体宽度，并且从该总体宽度确定电车线磨耗部位的宽度。

(4)所述磨耗部位宽度计算装置具有：高度检测装置，该高度检测装置通过电车线的总体宽度和线传感器的照相参数确定电车线的高度(从所述线传感器观察)；以及磨耗部位实际宽度计算装置，其通过电车线的总体宽度和电车线的高度确定电车线磨耗部位的实际宽度。

(5)电车线磨耗测量设备，进一步包括：抽取边缘图像的一部分的装置，所述边缘图像的一部分作为一组对应于其中检测到所述电车线磨耗部位的边缘的二进制运算线传感器图像上的电车线；以及抽取在所述图像上从部到下部连续的一部分作为每一组的电车线图像、并去除本地存在作为噪声的其它组的装置。

(6)边缘检测装置具有：执行抽取的装置，抽取左侧和右侧边缘之间的位置之差作为二进制运算图像上的每一线的磨耗部位宽度，对二进制运算图像上的所述线执行抽取；对所述图像上所有线的各边缘宽度获得最大宽度和最小宽度之差的装置；以及当最大和最小宽度之差大时，判定磨耗部位的磨耗是波纹状磨耗的装置。

(7)二进制运算处理装置具有为所述图像整体绘制亮度色阶图、并且当高等级带中的亮度像素大于从正常电车线反射区域确定的阈值时判定所述图像为出现饱和的图像的装置。

(8)磨耗部位宽度计算装置具有当电车线磨耗部位宽度大于电车线的主线时判定所述图像为出现饱和的图像的装置。

(9)二进制运算处理装置具有当电车线的尺寸变成大于实验确定的阈值的区域时判定作为背景图像的部分被进行二进制运算并出现、并且将该部分从电车线图像去除的装置。

(10)电车线磨耗测量设备，进一步包括：获得覆盖显示图像的装置，在所述覆盖显示图像中，由所述边缘检测装置所检测到的边缘图像被覆盖在线传感器图像上。

(11)电车线磨耗测量设备，进一步包括：从由二进制运算处理装置获得的二进制运算图像去除噪声的装置。

(12)二进制运算处理装置通过辨别分析二进制运算方法自动设定二进制运算处理的阈值。

附图说明

图1是示出本发明实施例1的电车线磨耗测量设备的系统示意图；

图2是电车线磨耗部位的宽度测量的流程图(实施例1)；

图3是电车线磨耗测量设备的功能系统示意图(实施例1)；

图4是从二进制线传感器图像去除天空部分和检测边缘的示例；

图5是电车线侧面检测的示例；

图6是电车线磨耗部位的宽度测量的流程图(实施例2)；

图7是电车线磨耗测量设备的功能系统示意图(实施例2)；

图8是示出本发明实施例3的电车线磨耗测量设备的系统示意图；

图9是有照射光的电车线图像、无照射光的电车线图像、以及它们之间的差分图像的示例；

图10是电车线磨耗部位的宽度测量的流程图(实施例3)；

图11是电车线磨耗测量设备的功能系统示意图(实施例3)；

图12是正常电车线磨耗图像的色阶分布图的示例；

图13是饱和状态的磨耗图像的色阶分布图的示例；

图14是当出现饱和时图像的示例。

具体实施方式

(实施例1)

图1是示出本发明一实施例的电车线磨耗测量设备的系统示意图，其在白天进行电车线的磨耗测量。

与客车相同，测试车1通过安装在该车的车顶的集电弓2从电车线3收集电流，并能够通过发动机对轮的驱动沿电车线3在轨道上运行。该测试车1在车顶设有线传感器5和照明灯6，作为电车线3的摄影图像输入装置。并且在该车中安装有测量计算机7和记录设备8。

线传感器5按垂直于磨耗测量目标的电车线布置方向的扫描线的方向放置，并且当沿电车线移动时拍摄电车线的集电弓接触表面。为此，线传感器5被竖直安装，以便线传感器面朝上位于测试车1的车顶上。而且，线传感器5被安装在这种方向，即扫描线垂直于测试车1的行驶方向(即，电车线布置方向)，并且扫描线与电车线3相交。关于照明灯6，其不受限制，只要电车线3的拍摄区域和以该拍摄区域为中心的邻近区域可经线传感器5被照明，那么就可以使用常规照明灯。

测量计算机7输入扫描线的亮度信号，其中扫描线通过测试车1行驶由线传感器5获得。而且，测量计算机7按时间序列排列这些亮度信号，并生成线传感器图像(平面图像)，而后将它们作为电车线3的摄影图像而存储在记录设备(例如硬盘)8中。测量计算机7或其它计算机通过对存储在记录设备8中的线传感器图像的图像处理而确定电车线3磨耗部位的宽度，并从这一已确定的磨耗部位的宽度确定电车线3的厚度。

图2中示出了确定电车线磨耗部位的宽度的流程图。图3中示出了用于实现该过程的计算机资源和软件功能系统。在下文中，将参照图2、图3及图4说明详细的图像处理。

(S1)获得线传感器图像

如上所述，通过线传感器5和测量计算机7，线传感器图像被存储在记录设备8中。在图3中，线传感器图像在测量计算机7的线传感器图像生成部件7A中由通过线传感器5获得的图像信号生成，而后被写入记录设备8的预定存储区(predetermined memory area)8A中。关于该线传感器图像的获得，存储在记录设备8的存储区中的线传感器图像被转移到存储器(例如工作存储器)11中。

(S2)二进制运算处理

如果上面的线传感器图像是在白天期间拍摄的线传感器图像，则电车线变黑而背景部分(天空部分)变白。然而，由于电车线的磨耗部位是被集电弓削刮的部位，与未磨耗部位相比，其具有高的光泽。因而，电车线磨耗部位被拍摄为即使是在线传感器图像(参照图4A)上与背景部分相比具有不同亮度等级的带状部分(band section)。

因此，图3中的二进制运算处理部件12设定阈值，以便将被拍摄为带状部分的电车线磨耗部位(集电弓接触表面)与其它背景部分(例如天空部分和已有构造物)区分开，并利用阈值对线传感器图像执行二进制运算处理，于是强调电车线的磨耗部位(在下文中被称为“二进制运算线传感器图像”)。仅通过该运算，在二进制运算线传感器图像(参照图4B)上，电车线的侧表面整体是黑色的，而背景部分是白色的。

在此，为了响应电车线的移位或来自电车线的反射光的强度差，尽管如果必要则可以手动设定二进制运算处理中所使用的阈值，然而该阈值可使用辨别分析二进制运算方法(discrimination analysis binaryoperation method)设定。该辨别分析二进制运算方法是通过计算机处理根据图像自动确定阈值的方法。更具体地说，有一组像素(在下文中被称为“类”)，其具有在一定范围内的亮度等级并聚集成各图像的色阶分布图，并且阈值被确定以使得在进行二进制运算时，关于背景和图形区域的类内方差和类间方差的方差比变成最大。用该方法，可以对任何图像确定相对有利的阈值，并且磨耗部位可被抽取。在以下实施例中，同样，二进制运算处理的阈值可使用辨别分析二进制运算方法自动设定。

(S3)从二进制运算图像去除白(天空部分)

当在白天期间拍摄电车线时，背景上出现天空(图4A)。此外，天空的亮度大于电车线磨耗部位的亮度。由此，在进行二进制运算处理时，电车线变黑(图4B)。换句话说，在对线传感器图像整体执行二进制运算处理的情况下，天空变白，而电车线变黑。

因此，图3中的天空去除处理部件13执行过滤，使得通过二进制运算处理而变白的部分相对于原始图像被去除。于是天空部分被去除，而仅电车线图像可余留(图4C)。

(S4)对余留图像执行二进制运算处理

图3中的二进制运算处理部件14进一步对上面的去除了“天空部分”的图像(余留图像)执行二进制运算。于是电车线的磨耗部位表面呈现，并且获得二进制运算线传感器图像(图4D)，其中电车线变白，而背景部分变黑。

(S5)二进制运算线传感器图像的噪声去除

有一种情况，其中因电车线磨耗部位的划痕和背景部分的状态，该二进制运算线传感器图像被小的噪声虚化。因此，图3中的噪声去除处理部件15利用二进制运算处理的扩展、收缩处理方式、以及中值滤波器或平滑滤波器通过图像噪声去除方法去除这些噪声。

(S6)电车线磨耗部位的边缘检测

检测位于电车线磨耗部位两侧的边缘(图4E)，所述边缘在去除了噪声和已有构造物的二进制运算线传感器图像中呈现为白色。

关于这些边缘点，它们可被检测如下：在从某线左侧进行查看的情况下，从背景的黑色变为磨耗部位的白色的点被认作磨耗部位左侧的边缘点，而从磨耗部位的白色变为背景的黑色的点被认作磨耗部位右侧的边缘点。图3中的电车线磨耗部位边缘检测部件16对每一线从图像的上部到下部执行这一处理，并检测一个二进制运算线传感器图像的电车线磨耗部位的边缘。

(S7)电车线磨耗部位宽度计算

通过利用从二进制运算线传感器图像检测到的电车线磨耗部位的两侧的边缘数据，图3中的电车线磨耗部位宽度计算部件计算线传感器的一个扫描线上两个侧边缘的点到点距离，作为电车线磨耗部位的图像上的宽度。关于该计算，通过检测电车线的总体宽度、并执行电车线的高度计算而确定磨耗部位的实际宽度。

关于该计算，预先设定电车线的厚度，并且输入线传感器图像通过图像处理抽取和计算电车线的总体宽度，并且从总体宽度值和图像分别率(mm/像素)进行转换，其中图像分辨率是实际尺寸相对于线传感器的照相参数(镜头焦距、传感器宽度、传感器像素数、和一个像素(像素))的度量，而后，计算出(从线传感器看的)电车线的高度。

因而，在本实施例中，通过从线传感器图像中去除天空部分，电车线的磨耗可通过白天在阳光下拍摄而测得。

(实施例2)

通常，电车线侧表面因铁锈或烟灰而被拍摄为背景部分。通过照射强照明，与侧表面相比，电车线磨耗部位被拍摄为白色(图5A)。

在本实施例中，通过使用这一点，在从实施例1中的“二进制运算线传感器图像”去除天空部分后，由于电车线磨耗部位以夹层状态存在于电车线侧表面的黑线之间，所以电车线侧表面被首先抽取，而后仅存在于侧表面内侧的白色部分被抽取(图5B)。

图6中示出了该方法的流程图。电车线侧表面从所获得的线传感器图像中被抽取(S8)，并且对该侧表面内侧的区域执行二进制运算处理(S9)，这一点不同于图2。而且，图7中示出了该设备的系统。提供电车线侧表面抽取处理部件18，代替二进制运算处理部件12和天空去除处理部件13。

由此，处理数量减少，并且测量过程变得较快。此外，该方法具有测量结果可靠性增加的优势。

(实施例3)

在本实施例中，关于从实施例1中的“二进制运算线传感器图像”去除天空部分，作为去除天空部分的不同方式，如图8中的系统示意图所示，提供两个线传感器，一个线传感器5A拍摄由照明灯6照亮的一部分电车线3(图9B)，而另一个线传感器5B拍摄无照射光的电车线3(图9A)。并且，通过得到从它们获得的差，仅被照亮的磨耗部位被强调地抽取(图9C)。

图10中示出了这一方法的流程图。获得由线传感器5A拍摄的图像(S10)，并且获得由线传感器5B拍摄的图像(S11)，接着，通过对两个图像执行差分运算，获得强调出照亮的磨耗区域的线传感器图像(S12)。而且，图11中示出了该设备的系统。提供了线传感器5A和线传感器5B，并且提供了获得这些线传感器图像的差的差分处理部件19。

由此，处理的数量减少，并且测量过程变得较快。此外，该方法具有测量结果可靠性增加的优势。

(实施例4)

作为电车线的一种磨耗状态，有一种磨耗是具有波纹状磨耗部位(在下文中被称为“波纹式磨耗”)。在这种波纹式磨耗的情况下，分散的岛状磨耗部位甚至呈现在二进制运算图像中，并且有一种情况下出现这种异常输出，即，无法进行磨耗部位宽度的正确测量并且磨耗部位宽度突然变窄。

在本实施例中，在实施例1至3的图像处理中，波纹状磨耗被辨别检测，并获得各种信息，例如电车线上波纹状磨耗的出现频率和位置。在该过程中，使用在实施例1的“电车线磨耗部位宽度计算处理”中所确定的磨耗部位宽度。于是，通过检测磨耗部位宽度最大的部位与磨耗部位宽度最小的部位之差是否大于电车线磨耗部位的边缘检测图像的阈值，具有作为波纹状磨耗的特征的波纹的磨耗表面被判定为波纹状磨耗。

对此过程，在图2、6和10的流程图中的边缘检测处理(S6)之后，增加波纹状磨耗检测处理。而且，在图3、7和11的设备的系统中，电车线磨耗部位边缘检测部件16具有波纹状磨耗检测功能。

由此，错误可被输出，波纹状磨耗可被辨别检测，并且进一步可获得各种信息，例如，波纹状磨耗的出现频率和位置。

(实施例5)

对于在实施例1至3的图像处理中已有构造物被拍摄的情况，有一种情况是，因该构造物，该位置的电车线磨耗宽度被输出得非常大。换句话说，由于电车线是一条直线，从屏幕的上部到下部其被连续拍摄，而其它已有构造物被本地拍摄。

根据这一特征，在本实施例中，在执行实施例1等中的“计算电车线磨耗部位宽度”之前，边缘图像的白色部分(对应于电车线)被存储，并且边缘图像被抽取作为检测到电车线磨耗部位的边缘的二进制运算线传感器图像的组。并且从屏幕的上部到下部连续的组被判定为是电车线，并且而后通过去除其它已有构造物(例如夹子、本地存在的绝缘体)而仅电车线被抽取。

对此过程，在图2、6和10的流程图中的边缘检测处理(S6)之后，增加电车线抽取处理。而且，在图3、7和11的设备的系统中，电车线磨耗部位边缘检测部件16具有电车线抽取功能。

由此，已有构造物的噪声等被去除，并且通过仅抽取电车线，抑制了检测错误，于是更加正确的电车线磨耗宽度可被确定。

(实施例6)

在图1至3的图像处理中，有一种情况是当来自照明灯6的强光在磨耗表面被规则反射并且到达线传感器的照相镜头时，出现“饱和”现象。在这种情况下，该位置的电车线磨耗部位宽度可能被判定为非常大。

在本实施例中，基于执行实施例1的“通过二进制运算处理强调电车线磨耗部位”，进行饱和辨别，以便将出现了“饱和”现象的图像作为错误对待。

当将亮度作为水平轴、将像素作为竖直轴而对线传感器整体绘制色阶分布图时，一般而言，如图12所示，没有出现明显的突出部分。然而，作为发生饱和情况下的特征，由于强光到达镜头，亮度范围宽广，并且保持高等级(参照图13)。

一般而言，不出现这种亮度变化状态。因此，通过在本实施例中使用这种方法，在高等级带中的像素大于在图像的亮度色阶分布图中从图像中正常电车线反射区域确定的阈值的情况下，其被判定为出现饱和的图像，并且错误被输出。

对此过程，高亮度像素特征处理被增加到图2、6和10的流程图中的经二进制运算处理的二进制运算图像(S4、S9、和S2)中。并且当判定为高亮度像素时，获得错误输出。而且，在图3、7和11的设备的系统中，噪声去除处理部件15具有饱和错误处理功能。

由此，可执行饱和检测，并且可减少磨耗测量错误。

(实施例7)

如上所述，当强光在磨耗表面被规则反射并到达镜头时，出现“饱和”现象。因这种饱和，通过执行实施例1至3的“计算电车线磨耗部位宽度”，有一种情况是由强反射光拍摄的图像变成其中磨耗部位比电车线主线大、并变为锯齿边缘的图像(参照图14)。

对此过程，在执行电车线磨耗部位的宽度的计算时，电车线磨耗宽度特征处理被增加到图2、6和10的流程图中。并且，在图像中磨耗部位比电车线的主线大的情况下，错误被输出。而且，在图3、7和11的设备的系统中，电车线磨耗部位宽度计算部件17具有饱和错误处理功能。

由此，在本实施例中，当检测到磨耗部位大于电车线的主线时通过判定饱和，可以检测饱和并可减少磨耗测量错误。

(实施例8)

在当执行实施例1至3的“二进制运算处理”时电车线没有出现在二进制运算线传感器图像上的情况下，甚至低亮度背景也通过辨别分析二进制运算方法变为白色，并且出现巨大噪声。

在这一现象中，由于电车线的尺寸基本固定，所以白色部分变成大于实验确定的阈值的区域。由此，在本实施例中，白色部分被判定为被进行二进制运算并出现的背景，并且所有白色被转换为黑色，于是其即被从电车线图像中去除。

对此过程，在执行二进制运算处理时，在图2、6和10的流程图中增加电车线存在特征处理。并且，在区域中白色部分大于阈值的情况下，错误被输出。而且，在图3、7和11的设备的系统中，二进制运算处理部件12和14具有电车线存在判定处理功能。

由此，甚至当电车线不存在于图像上时，检测错误也被防止，并且磨耗测量错误被减少。

(实施例9)

在实施例1至3的图像处理中，用肉眼核查电车线磨耗部位图像是可能的。当核查图像时，如果边缘图像以颜色覆盖在原始图像(线传感器图像)上，或者如果横向放大的图像的纵横比被改进，那么电车线的磨耗部位可被容易地看见。

在此过程中，通过将边缘图像覆盖在原始图像上，获得覆盖显示图像(overlay display image)，并且这具有这样的优势，即，用户初一看就明白哪一个被作为磨耗部位看待。

作为该设备的系统，增加覆盖图像显示部件作为监视器的图像显示处理功能。

如上说明，根据本发明，磨耗测量设备确保电车线全部区间上的磨耗测量并便于磨耗测量，而且进一步能够在白天期间执行测量，而不受电车线周围已有构造物的影响。具体效果如下：

(1)因无接触方式，高速运行是可能的，并且在短时间能可测量长距离区间的厚度。

(2)由于线传感器与已有构造物(例如，系统中的末端、空气部分和锚)分离式安装，与利用转动滚子和光学传感器直接测量电车线的厚度相比，不必顾虑与已有构造物碰撞，并且，因此即使在出现已有构造物的地方，连续测量电车线的厚度也是可能的。

(3)不从外部输入电车线的高度参数就可测量电车线的磨耗宽度。

(4)基本上，对电车线的全部区间拍摄线传感器图像是可能的，并且可对电车线的全部区间实施磨耗测量。

(5)没有必要使用专用照明光。

(6)与使用激光的方法相比，不必顾虑对人体的影响，并且处理变得容易。

(7)由于不要求电车线的反射光以规则反射被接收，因而没有在精确调节光源和光接收设备的位置方面的不便之处。

(8)由于测量部件的线传感器图像被保存，关于作为电车线磨耗测量的问题部位，可通过核查该问题部位的图像得到检验。

(9)可以辨别检测电车线的集电弓接触表面的波纹状磨耗。此外，可获得各种信息，例如，波纹状磨耗的出现频率和位置，并且这可被用于维护和更换。

(10)已有构造物的噪声等可被去除，并且于是仅电车线可被抽取。因而，可抑制检测错误，并且可确定更正确的电车线磨耗宽度。

(11)处理数量减少，并且测量过程变得较快，此外，测量结果可靠性也增加了。

(12)通过采用辨别分析二进制运算方法，不管因电车线的移位等引起的拍摄亮度的变化，有利的阈值都可被确定，于是可执行更正确的磨耗测量。

Claims (10)

1.一种电车线磨耗测量设备，包括：

获得一对线传感器图像的装置，在所述一对线传感器图像中由两个线传感器获得的扫描线的亮度信号按时间序列排列，所述两个线传感器按与作为磨耗测量目标的电车线的布置方向垂直的扫描线的方向放置，所述两个线传感器中的一个线传感器拍摄有照射光的电车线的集电弓接触表面，所述两个线传感器中的另一个线传感器拍摄无照射光的电车线的集电弓接触表面；

差分处理装置，其通过获得所述一对传感器图像之间的亮度差而获得线传感器图像，在该线传感器图像中电车线的被照亮的磨耗区域被强调；

二进制运算处理装置，其通过对执行了差分处理的所述线传感器图像执行二进制运算处理而获得二进制运算图像，在该二进制运算图像中电车线的磨耗部位被强调；

边缘检测装置，其检测二进制运算图像上的磨耗部位的两侧边缘；以及

磨耗部位宽度计算装置，其计算所述两侧边缘的点到点距离作为所述二进制运算图像上的电车线的磨耗部位的总体宽度，并且从该总体宽度确定电车线磨耗部位的宽度。

2.根据权利要求1所述的电车线磨耗测量设备，其中，所述磨耗部位宽度计算装置具有：

高度检测装置，所述高度检测装置通过所述电车线的总体宽度和线传感器的照相参数确定从所述线传感器观察的电车线的高度；以及

磨耗部位实际宽度计算装置，其通过所述电车线的总体宽度和所述电车线的高度确定电车线磨耗部位的实际宽度。

3.根据权利要求1或2所述的电车线磨耗测量设备，进一步包括：

抽取边缘图像的一部分的装置，所述边缘图像的一部分作为一组对应于其中检测到所述电车线磨耗部位的边缘的二进制运算线传感器图像上的电车线；以及

抽取在所述图像上从上部到下部连续的一部分作为每一组的电车线图像、并去除本地存在作为噪声的其它组的装置。

4.根据权利要求1所述的电车线磨耗测量设备，其中，所述边缘检测装置具有：

执行抽取的装置，抽取左侧和右侧边缘之间的位置之差作为二进制运算图像上的每一线的磨耗部位宽度，对二进制运算图像上的所有线执行抽取；

对所述图像上所有线的各边缘宽度获得最大宽度和最小宽度之差的装置；以及

当最大和最小宽度之差大于预定阈值时，判定磨耗部位的磨耗是波纹状磨耗的装置。

5.根据权利要求1所述的电车线磨耗测量设备，其中，所述二进制运算处理装置具有为所述图像整体绘制亮度色阶图、并且当高等级带中的亮度像素超出从正常电车线反射区域确定的阈值时判定所述图像为出现饱和的图像的装置。

6.根据权利要求1所述的电车线磨耗测量设备，其中，所述磨耗部位宽度计算装置具有当电车线磨耗部位的宽度大于电车线的主线时判定所述图像为出现饱和的图像的装置。

7.根据权利要求1所述的电车线磨耗测量设备，其中，所述二进制运算处理装置具有当电车线的尺寸变成超出实验确定的阈值的区域时判定作为背景图像的该部分被进行二进制运算并出现、并且将该部分从电车线图像去除的装置。

8.根据权利要求1所述的电车线磨耗测量设备，进一步包括：

获得覆盖显示图像的装置，在所述覆盖显示图像中，由所述边缘检测装置所检测到的边缘图像被覆盖在所述线传感器图像上。

9.根据权利要求1所述的电车线磨耗测量设备，进一步包括：从由二进制运算处理装置获得的二进制运算图像去除噪声的装置。

10.根据权利要求1所述的电车线磨耗测量设备，其中，所述二进制运算处理装置通过辨别分析二进制运算方法自动设定二进制运算处理的阈值。

Images