CN101680748B - 通过图像处理来测量架空线的磨损的设备 - Google Patents

Abstract

在刚性体架线系统中，架空线的磨损部分和刚性体部分的反射部分被区分，并且通过仅使架空线的磨损部分为白色区域而使背景为黑色区域，提取架空线的磨损部分。设置了装置61，通过所述装置61，通过预先设定架空线的类型，线传感器图像上的具有多于对应于架空线的最大宽度的像素的像素的白色区域被变换为黑色区域，并且在通过使刚性体架线系统的成像的架空线进行二进制编码处理而产生的数据中，向刚性体部分应用从白色区域到黑色区域的变换。从而可产生与通过使悬链线系统的成像的架空线进行二进制编码处理而产生的数据的图像构造基本上相同的图像构造。

Description

通过图像处理来测量架空线的磨损的设备

技术领域

本发明涉及用于通过图像处理来测量架空线的磨损的设备、或通过图像处理测量架空线磨损的装置。更具体地讲，本发明涉及通过实际使用图像处理测量架空线的磨损，并具体地涉及用于测量架空线的磨损部分的宽度的测量装置。

背景技术

向有轨电车供给电力的架空线在每一次车经过时经受着与车的集电器的滑动接触。因此，随着有轨电车行驶时间，架空线逐渐磨损。因此，如果不适当或定期地进行更换，则架空线会最终损坏，并引起轨道事故。

考虑到上述内容，架空线被形成为具有磨损极限标记，并为了有轨电车的安全，通过检查该磨损极限标记来执行架空线的更换。

为了测量架空线的磨损，通常存在两种方法，一种是直接测量架空线的厚度的方法，另一种是计算或推导架空线的磨损部分的宽度，并将计算的磨损部分的宽度变换为架空线的厚度。

在直接测量架空线的厚度的方法中，存在使用诸如游标卡尺等的测量工具的方法。在该方法中，由操作者用这样的测量工具手动地测量架空线的预定部分的厚度。在该情况下，获得架空线的精确厚度。然而，这样的手动测量需要繁杂的工作并难以自动化，因此不可能用这样的手动测量来进行长距离测量。

作为直接测量架空线的厚度的另一种方法，存在使用光传感器的方法。在该方法中，使用测量装置，所述测量装置包括可旋转地放置在底座上的辊、安装在底座的一端上的激光发射器和安装在底座的另一端上的激光接收器。在测量时，向具有夹持在激光发射器和激光接收器之间的一部分架空线的架空线按压辊，并且检测该部分架空线接收到的激光量，并将检测到的激光量变换为架空线的厚度。尽管该方法使得连续测量成为可能，但由于测量装置与架空线之间的接触的性质，高速连续测量是不可能的。此外，由于架空线夹在激光发射器和激光接收器之间的这样的构造的性质，该方法的实际使用被限制在架空线上不具有凸起(诸如，点、气段(air section)、锚钩等)的区域。如果在连续测量期间看到这样的凸起，则必须暂时地从架空线移除测量装置。

在测量架空线的磨损部分的宽度的方法中，存在如日本未审专利申请(Tokkaihei)10-194015中描述的方法，通过将钠灯或激光器的光投影到磨损部分来执行架空线的磨损部分的测量。该方法是通过利用架空线的葫芦形状(gourd-shaped)的下部分的独特构造特征而想到的，在所述葫芦形状中，随着架空线由于摩擦而变得水平地磨损，磨损部分的宽度增加。也就是说，通过变换磨损部分的宽度，获得部分架空线的厚度。

作为测量架空线的磨损部分的方法，存在其中激光或来自诸如钠灯的光源的光或光被照射到架空线的磨损部分，准确地调整磨损部分和光接收部分的线传感器之间的位置关系，以由线传感器接收在磨损部分处被规则反射的光，用该规则反射的强光对磨损部分成像来提供磨损部分的白化图像(white out image)，并根据磨损部分的白化图像的宽度推导或计算架空线的磨损部分的宽度。因为该方法是非接触型的，所以可以进行高速测量。

然而，该方法趋向于容易被由诸如夹住架空线的夹子的结构、在背景中成像的结构等引起的噪声所影响，并且即使由于这样的噪声，不希望地获得了错误的结果，也没有检查错误结果的方法。由此，必须通过使用其中直接测量架空线的厚度的上述方法来检查架空线的磨损部分。此外，在该方法中，为了接收规则反射的光，必须准确地调整光源的位置和光接收装置的位置。

与上述技术相反，已经发展了一种通过向由线传感器提供的图像应用图像处理，测量磨损部分的宽度并将测量的磨损部分宽度变换为架空线厚度的技术(日本专利申请2006-273523：TROLLEY WIREWEAR MEASURING DEVICE BY IMAGING PROCESSING)。在该现有技术中，在节约时间的同时可以进行长距离和连续测量而无需接触。

如图13所示，现有技术中使用的图像处理的基本想法是使用线传感器10作为图像的输入装置并使用普通照明器而非钠灯或激光器。

也就是说，在现有技术中，将线传感器10安装在检查车3的车顶上，使其恰好面向上，从而线传感器10的扫描线与检查车3行驶的行进方向成直角，并且扫描线与架空线4交叉。在检查车3的车顶上，安装了与架空线4相接触的伸缩绘图器(pantograph)5。其中架空线4通过与伸缩绘图器5接触而被磨损的区域被照明装置2照射，同时由线传感器10拍摄架空线4的图像。

由线传感器10成像的架空线4的图片信号(或图像信号)被输入至安装在检查车3中的测量个人计算机6中。在个人计算机6中，以时间顺序排列线传感器10准备的扫描线的亮度信号，以产生线传感器图像(或平面图像)，并且将图像作为输入图像存储在存储器装置7中。

例如，如图17所示，测量个人计算机6是包括线传感器图像产生部20、存储器30和40、区别分析二进制编码处理部50，噪声消除部60、架空线磨损部分边缘检测部70和架空线磨损部分宽度计算部80的计算机。

根据图16所示的流程图的编程步骤，个人计算机6对输入的线传感器图像执行图像处理，并通过采取下述步骤来推导架空线的磨损部分的宽度。

[获得线传感器图像]

首先，在线传感器图像产生部20中以时间顺序来排列由线传感器10获得的图像信号，并将其作为线传感器图像存储在存储器30中(步骤51)。

[利用区别分析二进制编码处理来强化架空线磨损部分]

然后，通过存储器40将线传感器图像与参数一起引导至区别分析二进制编码处理部50，并且在区别分析二进制编码处理部50中执行二进制编码处理(步骤S2)。现在，架空线的磨损部分是已经被伸缩绘图器磨损的架空线部分，从而磨损部分具有与没有被磨损的部分相比较高的光泽。因此，同样在线传感器图像上，用与背景亮度不同的特定亮度将架空线的磨损部分成像为带状部分。

在区别分析二进制编码处理部50中，设定了用于区分架空线磨损部分(与伸缩绘图器接触的部分)和背景部分(现存结构)的阈值。通过使用该阈值，对线传感器图像进行二进制编码处理，以产生磨损部分被强化的二进制编码线传感器图像。

从图14可见，二进制编码线传感器图像包括表示架空线的磨损部分的白色区域和表示背景的黑色区域。

此外，在区别分析二进制编码处理部50中，区别分析二进制编码处理实际上被用于处理架空线的移位和反射光的强度差。

“区别分析二进制编码处理”是用于根据图像确定阈值的处理。也就是说，在每个图像的直方图中，存在利用一定范围的照明采集的像素块(在下文中被称为“等级”)。当实际执行二进制编码时，进行处理以使得等级内变化和等级间变化之间的变化率表示用于确定每个图像可有利地使用的阈值的最大值。

因此，解决了如下不期望的问题：一旦阈值具有固定值，则不能在正在产生图像的同时基于环境进行对除了架空线的磨损部分以外的部分的强化和采样和/或磨损部分的采样。

[从二进制编码线传感器图像去除噪声]

当通过二进制编码处理从线传感器图像产生二进制编码线传感器图像时，由于架空线的磨损部分出现缺陷以及背景的条件，这样产生的线传感器图像容易在其上具有多个离散的噪声。

考虑到上述问题，当通过存储器40将二进制编码的线传感器图像引导至噪声消除部60时，噪声消除部60执行扩展/收缩处理来消除或去除噪声(步骤S4)。

[被施加于架空线的磨损部分的边缘检测]

当噪声被去除的二进制编码的线传感器图像通过存储器40与参数一起被引导至架空线磨损部分边缘检测部70时，架空线磨损部分边缘检测部70检测在二进制编码的线传感器图像上的白色区域中示出的架空线磨损部分的相对的边缘(步骤S5)。

为了检测相对的边缘，可使用下述方法。也就是说，如果从左侧对某行执行搜索，则其中背景的黑色区域变为磨损部分的白色区域的点可被检测为磨损部分的左侧边缘，而其中磨损部分的白色区域变为背景的黑色区域的另一个点可被检测为磨损部分的右侧。

通过从上到下为图像上的每一行执行上述搜索，在一个二进制编码的线传感器图像上示出的架空线的磨损部分的边缘可被检测为如图15所示。

[架空线的磨损部分的宽度的计算]

根据二进制编码的线传感器图像检测的架空线磨损部分的相对边缘的数据通过存储器40与参数和架空线的高度数据一起被引导至架空线磨损部分宽度计算部80，并且架空线磨损部分宽度计算部80计算线传感器10的一条扫描线上的相对边缘之间的距离作为架空线的磨损部分的成像宽度(步骤S6)。

也就是说，根据从线传感器10到架空线4的距离(或高度)、透镜的焦距、传感器的宽度和传感器的像素数量，计算图像分辨率(mm/pix)，所述图像分辨率是实际尺寸(mm)相对于一个像素(pix)的比率，并且通过将架空线磨损部分的成像宽度与图像分辨率相乘，获得架空线的磨损部分的实际宽度。

用于计算的从线传感器10到架空线4的距离(或高度)是从本申请人以前提出的合适的装置获得的数据获得的。

存储边缘的数据、架空线的磨损部分、用于计算的线传感器图像和相应的行数。

如上所述，因为之前提出的利用图像处理的架空线磨损测量装置是非接触型的，所以可以进行高速测量并因此可在短时间内测量长距离。

此外，由于装置的构造的性质，与其中通过使用辊和光学传感器直接测量架空线的厚度的测量方法相比，传感器被安装在远离诸如点、气段和锚钩的现有结构的位置，所以不必担心可能与现有结构相冲突，因此可以在架空线的基本上所有的区域中产生线传感器图像，因此可获得位于测量区域中的架空线附近的现有结构和架空线的图像数据。

此外，与使用可能影响人体的激光器的测量装置的情况不同，无需使用特别的照明，并且操作本发明的装置也没有难度。此外，无需进行光源和光接收装置之间的精确定位。

此外，在每个成像环境中，自动地实现合适的阈值的计算，并且抑制了当阈值固定时出现的不希望的问题，即其中由于低亮度而不能实现架空线的采样。此外，因为线传感器图像被存储为数据，所以如果在架空线的磨损部分的测量中发生问题，则可以通过观看磨损部分的图像来检查原因。

发明内容

为了测量架空线的磨损部分，存在各种方法，例如，其中利用游标卡尺直接测量架空线的厚度的方法；其中利用光传感器直接测量架空线的厚度的方法；其中利用光学传感器直接测量架空线的厚度的方法；其中通过投影钠灯或激光器的光来测量架空线的磨损部分的宽度，并通过使用转换技术从测量的宽度推导架空线的厚度的方法；以及其中通过由相同的申请人已经在之前提出的图像处理技术来测量架空线的磨损部分的方法。下面将描述其中通过图像处理技术来测量磨损部分的方法中存在的缺点。

(1)使用图像处理技术的方法具有这样的弱点：错误地将噪声(成像的结构)识别为架空线。也就是说，存在几种用于从架空线柱悬挂架空线的方法。最常见的是其中与伸缩绘图器相接触的架空线通过被称为挂钩的金属杆从悬挂线悬挂的悬链线(catenary)系统。另一个是主要在地铁中使用的刚性体架线系统，其中如图18所示，架空线4直接固定在刚性体(或刚性体悬挂线)9上，所述刚性体9被连接至隧道的壁表面8。通过将固定在隧道壁表面8的刚性体底座框架9a与支撑架空线4的刚性体支持部分(在下面将被称为架空线保持部分)9b相耦合来产生刚性体悬挂线9。

当悬链线系统中的架空线的图像数据经受架空线磨损测量方法(基于由相同申请人提出的图像处理技术)中的二进制编码处理时，如图14所示，架空线的磨损部分由白色区域表示，并且背景(即，没有磨损的架空线的部分)由黑色区域表示。

然而，在刚性体架线系统的情况下，刚性体底座框架9a和架空线保持部分9b与架空线4平行地延伸，并且当这些结构由反射光的金属制成时，如图19所示，架空线的磨损部分由白色区域“A”表示，并且刚性体底座框架9a的光反射部分和架空线保持部分9b也由白色区域“B”和“C”表示，而背景区域(包括没有磨损的架空线的部分)由黑色区域表示。因此，在对架空线的磨损部分采样时，不能区分架空线4的磨损部分和光反射部分。

(2)在由相同申请人在之前提出的架空线磨损测量中使用的图像处理中，当在夜间时间拍摄图像时，对图像数据应用二进制编码处理导致背景被示出为黑色区域。然而，当在白天时间拍摄图像时，如图20所示，仅架空线4没有磨损的部分被示出为黑色区域，并且背景和磨损部分被示出为白色区域。为了对架空线4的磨损部分采样，必须仅使架空线4的磨损部分被示出为白色区域，并使背景被示出为黑色区域。

为了实现上述任务，如本发明的权利要求1限定的架空线磨损测量装置包括：通过使用线传感器来产生线传感器图像并将产生的线传感器图像作为输入图像存储的装置；向线传感器图像应用区别分析二进制编码处理，以产生强化架空线的磨损部分的二进制编码的线传感器图像的装置；从二进制编码的线传感器图像消除噪声的装置；从经过噪声消除的二进制编码的线传感器图像检测架空线的磨损部分的边缘的装置；以及计算架空线的磨损部分的边缘之间的距离并将计算的距离确定为架空线的磨损部分的宽度的装置，其特征在于还添加如下装置，通过所述装置，通过预先设定架空线的类型，根据架空线的最大宽度、从线传感器到架空线的高度、透镜的焦距、传感器的宽度和传感器的像素数，为其图像将要被分析的每个行单元计算图像分辨率[mm/pix]，其是实际尺寸[mm]与像素[pix]的比率，并且线传感器图像中其像素多于对应于架空线的最大宽度的像素的白色区域被变换为黑色区域。

为了实现上述任务，如本发明的权利要求2限定的架空线磨损测量装置是权利要求1中限定的装置，其特征在于还添加如下装置，通过所述装置，将由被采样为二进制编码的线传感器图像上的白色区域的架空线的磨损部分和刚性体部分构成的图案预先登记为一个单元，并且根据为每个单元登记的架空线的磨损部分的位置识别架空线的磨损部分。

为了实现上述任务，如本发明的权利要求3限定的架空线磨损测量装置是权利要求2限定的装置，其特征在于还添加如下装置，通过该装置，当从二进制编码的线传感器图像采样的白色区域的数量与之前已经登记的单元的数量的倍数不同时，逐步地重新调整区别分析二进制编码处理中所使用的阈值。

为了实现上述任务，如本发明的权利要求4限定的架空线磨损测量装置是如权利要求1、2或3限定的装置，如权利要求1、2或3所述的处理一样，其特征在于还添加如下装置，通过该装置，从二进制编码的线传感器图像采样的白色区域被全部变换为磨损部分的宽度，将变换的磨损部分的宽度与之前登记的刚性体部分的检测宽度相比较，并基于比较结果，具有紧密对应于刚性体检测宽度的磨损部分的白色区域被识别为刚性体部分，并且在除了被识别为刚性体部分的白色区域以外的白色区域上的磨损部分的宽度被识别为架空线的磨损部分的宽度。

下面将描述本发明的优点。

(1)根据由本发明的权利要求1限定的利用图像处理的架空线磨损测量装置，期望下述优点。

(a)在利用图像处理的架空线磨损测量装置中，在通过使白天时间拍摄的图像经过二进制编码处理而产生的数据中，可将示出背景的区域从白色区域变换为黑色区域，从而产生了与根据如下数据而产生的图像构造相同的图像构造(背景＝黑色区域，磨损部分＝白色区域)，所述数据是通过使夜间时间拍摄的图像经过二进制编码处理产生的数据。因此，即使在白天拍摄图像，也可使用利用图像处理的架空线磨损测量装置来测量架空线的磨损部分的宽度。

(b)在利用图像处理的架空线磨损测量装置中，在通过使刚性体架线系统的架空线的图像进行二进制编码处理而产生的数据中，示出了刚性体部分的区域从白色区域被变换为黑色区域，从而产生了与根据如下数据而产生的图像构造相同的图像构造(背景＝黑色区域，磨损部分＝白色区域)，所述数据是通过使悬链线系统的架空线的图像进行二进制编码处理而产生的。因此，即使在刚性体架线系统的架空线的图像数据中，也可通过使用利用图像处理的架空线磨损测量装置来测量架空线的磨损部分的宽度。

(2)根据如权利要求2所述的利用图像处理的架空线磨损测量装置，假如其中在权利要求1中提及的处理之后设置架空线的磨损部分和刚性体部分，则刚性体部分和架空线的单元构造、和架空线的磨损部分的位置被登记在装置中，并且根据从经过了二进制编码处理的图像数据采样的架空线磨损部分和刚性体部分，仅提取架空线磨损部分，从而无需进行错误检测，就可由利用图像处理的架空线磨损测量装置测量架空线的磨损部分的宽度。

(3)根据如权利要求3限定的利用图像处理的架空线磨损测量装置，除了从权利要求2的发明期望的优点以外，还获得下述优点。也就是说，即使在其中由于在刚性体部分上聚集的尘土或灰尘，不能检测刚性体部分，从而刚性体部分和架空线部分不能构成登记单元时，以这样的方式逐步调整阈值：在已进行了二进制编码处理的图像数据上应由黑色区域示出的刚性体部分被示出为白色区域，从而预先登记的构造被设置为刚性体部分和架空线的单元。利用上述方法，仅提取架空线的磨损部分，或由于阈值的调整，校正了变得比原始宽度更大的架空线的磨损部分的白色区域的宽度，使得磨损部分的宽度成为磨损部分的原始宽度。利用上述方法，可由利用图像处理的架空线磨损测量装置测量架空线的磨损部分的宽度。

(4)根据如权利要求4限定的利用图像处理的架空线磨损测量装置，在其中由于在刚性体部分上聚集的尘土或灰尘，不能检测刚性体部分，并且即使当实现权利要求3时，刚性体部分和架空线也不能构成预先登记的构造，通过在实际中使用刚性体部分不是可被磨损的部件从而宽度保持不变的事实，采样的规定的磨损部分的连续白色区域(包括刚性体部分的连续白色区域)被全部变换为磨损部分的宽度，并且对于连续白色区域的每个相同行比较变换的磨损部分的宽度和之前登记的刚性体部分检测宽度。基于比较结果，具有紧密对应于刚性体部分检测宽度的磨损部分宽度的连续白色区域被识别为刚性体部分，并且没有被识别为刚性体部分的另一个连续白色区域的磨损部分的宽度被确定为架空线的磨损部分的宽度。由此，可通过使用利用图像处理的架空线磨损测量装置来测量架空线的磨损部分的宽度。

附图说明

图1是示出了由本发明的第一实施例的架空线磨损测量装置采取的操作步骤的流程图。

图2是本发明的第一实施例的架空线磨损测量装置的框图。

图3是示出了其中向没有磨损的部分应用噪声消除处理的例子的结果的示例。

图4是示出了由本发明的第二实施例的架空线磨损测量装置采取的操作步骤的流程图。

图5是本发明的第二实施例的架空线磨损测量装置的框图。

图6是示出了其中留下比架空线的最大宽度窄的架空线保持部分，其由白色区域示出，而不被变换为黑色区域的示例。

图7是示出了架空线的开关部分的图像数据的示例。

图8是示出了由本发明的第三实施例的架空线磨损测量装置采取的操作步骤的流程图。

图9是本发明的第三实施例的架空线磨损测量装置的框图。

图10是示出了其中由于聚集在刚性体上的尘土，一部分刚性体没有被示出为白色区域的例子的图示。

图11是示出了由本发明的第四实施例的架空线磨损测量装置采取的操作步骤的流程图。

图12是本发明的第四实施例的架空线磨损测量装置的框图。

图13是示出了架空线磨损测量装置的线传感器的示例性布置的示意图。

图14是示出了架空线的磨损部分的二进制编码的线传感器图像的例子的图示。

图15是示出了其中检测架空线的磨损部分的边缘的例子的图示。

图16是示出了由现有技术的架空线磨损测量装置采取的操作步骤的流程图。

图17是现有技术的架空线磨损测量装置的框图。

图18是刚性体架线系统的示意图。

图19是示出了其中检测在刚性体架线系统中使用的架空线的磨损部分的例子的图示。

图20是示出了其中检测被拍摄为在白天时间拍摄的图像数据的架空线的磨损部分的例子的图示。

具体实施方式

在下述内容中，将描述本发明的实施例。在每个实施例中，在利用图像处理的架空线磨损测量装置中使用改进的噪声消除装置，从而增加了对架空线的磨损部分的检测准确度。

第一实施例

(1)第一实施例

图1和图2示出了本发明的第一实施例的利用图像处理的架空线磨损测量装置。图1示出了流程图，而图2示出了装置的框图。

在该实施例中，如图2所示，代替上述现有技术中的架空线磨损测量装置中使用的噪声消除部60，使用噪声消除处理部61，除了磨损部分的噪声消除以外，所述噪声消除处理部61还实现了对除了磨损部分以外的部分的噪声消除。

也就是说，如图2所示，当二进制编码的线传感器图像通过存储器40被引导至噪声消除处理部61时，如图1所示，在步骤S4的噪声消除步骤之前，噪声消除处理部61对除了磨损部分以外的部分执行噪声消除处理(步骤S3)。

现在，应注意“对除了磨损部分以外的部分进行噪声消除处理”是这样的处理，其中像素多于与行中的架空线的最大宽度相对应的像素的白色区域被变换为黑色区域。

例如，在分析图像的处理之前，进行设定以获得架空线的类型，然后，对于对其应用了图像分析的每一行，根据架空线的最大宽度、从线传感器到架空线的高度(或距离)、透镜的焦距、传感器的宽度和传感器的像素数量，计算图像分辨率(mm/pix)，其为实际尺寸(mm)相对于一个像素(pix)的比率，并且像素多于与行中的架空线的最大宽度相对应的像素的白色区域变换为黑色区域。

因此，同样，假如其中对刚性体架线系统的架空线成像，则如图3所示，二进制编码的线传感器图像的刚性体部分从白色区域被变换为黑色区域，所述图像具有与悬链线系统的情况相同的图像构造(即，背景＝黑色区域，磨损部分＝白色区域)。

因此，通过向当刚性体架线系统的架空线被成像时提供的图像数据应用图像处理，可测量架空线的磨损部分。

此外，即使当在白天时间拍摄架空线的图像时，如图3所示，二进制编码的线传感器图像中的背景从白色区域被变换为黑色区域，所述图像具有与在夜间时间拍摄的图像相同的图像构造(即，背景＝黑色区域，磨损部分＝白色区域)。

因此，即使当数据基于在白天时间拍摄的图像时，也可通过本发明的利用图像处理的架空线磨损测量装置来测量架空线的磨损部分的宽度。

如上文中描述的，在该实施例中，在噪声消除处理部60中，执行这样的噪声处理，其包括对除磨损部分以外的部分应用的噪声消除处理。因此，可去除在白天时间拍摄的图像的背景中的噪声和刚性体部分中的噪声。

应注意，除了上述构造和处理以外的构造和处理与图16和17中示出的相同，并执行相似的操作。架空线的最大宽度由JIS(即，日本工业标准)规定的架空线的类型来限定。

第二实施例

(2)第二实施例

图4和5示出了本发明的第二实施例的利用图像处理的架空线磨损测量装置。图4示出了流程图而图5示出了装置的框图。

在该第二实施例中，如图5所示，代替第一实施例中所使用的上述架空线磨损部分宽度计算部80，使用除了部分80的功能以外还实现了刚性体图案识别处理的架空线磨损部分宽度计算部81。

也就是说，如图5所示，当从二进制编码的线传感器图像获得的架空线的磨损部分的两个边缘上的数据通过存储器40与参数和架空线的高度数据一起被引导至架空线磨损部分宽度计算部分80时，架空线磨损部分宽度计算部80如图7所示在步骤S6实现架空线的磨损部分宽度计算之前执行刚性体部分图案识别处理(步骤7)。

应注意，刚性体部分图案识别处理是这样的处理，其中由架空线的磨损部分和刚性体部分构成的二进制编码的线传感器图像上的图案被预先登记为一个单元，根据为每个单元登记的架空线磨损部分的位置来识别架空线的磨损部分。

也就是说，在刚性体部分图案识别处理中，通过使用这样的事实首先登记由架空线的磨损部分和刚性体部分构成的图案，所述事实为：在刚性体架线系统的架空线的情况下，架空线的磨损部分和刚性体部分被检测为在整个二进制编码的线传感器图像上的白色区域。

例如，如果在二进制编码的线传感器图像上这样进行成像，则从左侧示出刚性体部分、架空线的磨损部分和刚性体部分，这些部分被登记为每个单元具有三个连续的白色区域的图案。在该情况下，左起的第二个连续白色区域被登记为磨损部分。

为了辅助解释，利用应用于刚性体架线系统的图像处理识别的连续区域被解释为具有从左侧起布置的刚性体部分、架空线的磨损部分和刚性体部分。然而，基于刚性体架线系统中使用的刚性底座的构造，架空线的磨损部分的位置和刚性体部分的数量会改变。

然后，在刚性体图案识别处理之后，在架空线磨损部分宽度计算部81中，根据图案登记来执行磨损部分的宽度计算，在上述例子中，该图案登记识别出仅第二连续白色区域是磨损部分(步骤S6)。

关于上述处理，通过仅从二进制编码的图像对架空线的磨损部分采样，可计算磨损部分的宽度。

假如与其中刚性体部分的全部范围没有被去除的架空线的最大宽度相比，其中诸如架空线保持部分等的部分较小，则本实施例是有效的。

例如，当平行于架空线延伸的刚性体底座框架的宽度大于架空线的最大宽度时，如图6所示，在刚性体底座框架中实现从白色区域到黑色区域的改变或转换。然而，当架空线保持部分的宽度小于架空线的最大宽度时，不实现这样的改变或转换。也就是说，架空线保持部分保持由白色区域“B”表示。

在实施例中，预先地，将磨损部分登记为左侧的第二个连续白色区域“A”，从而可对磨损部分的宽度执行处理，使得仅第二连续白色区域“A”为磨损部分。

此外，在实施例中，如从图7理解的，并且在架空线的开关部分的成像数据的情况下，可以对多条架空线的每个单元的磨损部分的连续白色区域进行采样。

在上述例子中，三个连续白色区域被登记为一个单元，从而从左起的第二个白色区域(即包括第一、第二和第三连续白色区域的第一单元的第二个白色区域)和从左起的第五白色区域(即包括第四、第五和第六连续白色区域的第二单元的第二个白色区域)被采样为磨损部分。其中对连续白色区域进行计数的方向取决于其中在图像处理的时间期间对行进行搜索的方向。

除了上述的构造和处理之外的构造和处理基本上与上述第一实施例相同，因此执行相似的操作。

第三实施例

(3)第三实施例

图8和9示出了本发明的第三实施例的利用图像处理的架空线磨损测量装置。图8示出了流程图，而图9示出了装置的框图。

在该第三实施例中，如图9所示，代替第一实施例中所使用的上述架空线磨损部分宽度计算部80，使用架空线磨损部分宽度计算部82，除了部分80的功能以外，所述部分82还实现刚性体图案识别处理和单元类型判断处理。

也就是说，如图9所示，当从二进制编码的线传感器图像获得的架空线的磨损部分的两个边缘通过存储器40与架空线的高度数据和参数一起被引导至架空线磨损部分宽度计算部82时，如图8所示，架空线磨损部分宽度计算部82在实现了刚性体部分图案识别处理(步骤S7)之后，在步骤S6实现架空线的磨损部分的宽度计算之前，执行单元结构判断处理(步骤S8)。

请注意，单元结构判断处理是这样的处理，其中当二进制编码的线传感器图像上的连续白色区域的数量不是由刚性体部分图案识别处理提供的单元结构的数量的倍数时，将区别分析二进制编码处理的阈值逐步地重新调整为强制性地引入刚性体部分的识别。

在稍后建立的刚性体架线系统的刚性体部分和几年前建立的刚性体架线式部分的刚性体部分之间，在金属表面处存在反射率的差异。此外，因为刚性体部分不是如架空线一样会被伸缩绘图器磨损的部件，所以刚性体部分逐渐地覆盖了尘土，并且最终刚性体部分变得不能具有令人满意的反射行为。

因此，在实施例中，当在刚性体图案识别处理中，二进制编码的线传感器图像上的连续白色区域的数量不能表现出之前登记的单元结构的数量的倍数时，单元结构判断为NG(不好)并且调整区别分析二进制编码处理的阈值(步骤S9)。

在步骤S9调整阈值之后，重复从区别分析二进制编码处理的步骤(步骤S2)，直到当二进制编码的线传感器图像上的连续白色区域的数量变得与之前登记的单元结构数量的倍数相匹配时，也就是说，直到当单元结构判断发出OK时。

应注意，步骤S9处的阈值调整为这样的处理，其中强制性地改变或校正在区别分析二进制编码处理时获得的合适的阈值，并且基于重试的次数逐步地增加校正级别。

在这样的情况下，容易出现这样的情况，即，由于对刚性体部分应用强制性处理，磨损部分的连续白色区域的宽度(即，磨损部分的宽度)变得大于合适的值。因此，如果需要的话，可基于阈值的逐步调整，校正通过调整阈值而增加的架空线的磨损部分的白色区域的宽度，使得所述宽度返回到磨损部分的原始宽度。

除了上述构造和处理以外的构造和处理与上述第二实施例基本上相同，且因此执行相似操作。

第四实施例

(4)第四实施例

图11和图12示出了本发明的第四实施例的利用图像处理的架空线磨损测量装置。图11示出了流程图而图12示出了所述装置的框图。

在该实施例中，如图12所示，代替第一实施例中使用的上述架空线磨损部分宽度计算部80，使用了除了部分80的功能以外还实现架空线选择处理的架空线磨损部分宽度计算部82。

也就是说，如图12所示，当从二进制编码的线传感器图像获得的架空线的磨损部分的两个边缘的数据通过存储器40与架空线的高度数据和参数一起被引导至架空线磨损部分宽度计算部83时，如图11所示，架空线磨损部分宽度计算部83在实现了步骤S6处的架空线的磨损部分的宽度计算之后，执行架空线选择处理(步骤S10)。

应注意，架空线选择处理是其中规定的采样磨损部分的连续白色区域(包括刚性体部分的连续白色区域)被全部变换为磨损部分的宽度，并且对于连续白色区域的每一相同行比较磨损部分的变换宽度与之前登记的刚性体部分检测宽度，并基于比较的结果，将具有紧密地对应于刚性体检测宽度的磨损部分宽度的连续白色区域识别为刚性体部分，并且将没有被识别为刚性体部分的另一个连续白色区域的磨损部分的宽度确定为架空线的磨损部分的宽度。

在从其建立起已有几年的刚性体架线系统的刚性体部分的情况下，与其中对两个支持部分采样的图6中的情况不同，其趋向于如图10所示发生右和左架空线保持部分中的一个不被采样的情况。

在这样的情况下，架空线的规定的磨损部分与单元结构的数量不匹配，从而计算所有采样的连续白色区域的磨损部分(即磨损部分和刚性体部分)的宽度，并基于计算的结构，采用或选择被视为合理值的连续白色区域的值。

如图7所示，考虑架空线的开关部分的成像数据，如果在公共行上，白色区域彼此相隔的距离大于架空线的最大宽度的距离(实际上，像素的数量对应于宽度)，则判断白色区域构成了不同的单元。

在下述内容中，将描述从包括架空线的磨损部分和刚性体部分的检测的连续白色区域识别架空线的磨损部分和刚性体部分的方法。为每个单元执行识别的操作。

(a)预先登记刚性体部分的检测宽度。

(b)考虑刚性体支持部分和刚性体底座框架不是将要被磨损的部件，从而它们的宽度保持不变，则判断连续白色区域中的哪一个的宽度最接近每一行上登记的刚性体部分的检测宽度。基于该结果，包括其宽度最接近检测宽度的连续白色区域的部分被识别为刚性体部分，并且包括没有被识别为刚性体部分的连续白色区域的另一个部分被识别为架空线的磨损部分。

除了上述构造和处理以外的构造和处理与第一实施例中的相同，从而执行相似的操作。

Claims (4)

1.一种利用图像处理的架空线磨损测量装置，包括：

通过使用线传感器来产生线传感器图像，并将产生的线传感器图像存储为输入图像的装置；

向线传感器图像应用区别分析二进制编码处理，以产生强化架空线的磨损部分的二进制编码的线传感器图像的装置；

从二进制编码的线传感器图像消除噪声的装置；

从经过噪声消除的二进制编码的线传感器图像检测架空线的磨损部分的边缘的装置；以及

计算架空线的磨损部分的边缘之间的距离并将计算的距离确定为架空线的磨损部分的宽度的装置，

其特征在于还添加如下装置，通过该装置，通过之前设定架空线的类型，根据架空线的最大宽度、从线传感器到架空线的高度、透镜的焦距、传感器的宽度和传感器的像素数，为图像将被分析的每个行单元计算图像分辨率，所述图像分辨率是实际尺寸与像素的比率，并且像素多于与架空线的最大宽度相对应的像素的线传感器图像中的白色区域被变换为黑色区域。

2.如权利要求1所述的利用图像处理的架空线磨损测量装置，其特征在于还添加如下装置，通过该装置，将由架空线的磨损部分和刚性体部分二者构成的图案预先登记为一个单元，并且根据为每个单元登记的架空线的磨损部分的位置识制架空线的磨损部分，其中架空线的磨损部分和刚性体部分二者作为二进制编码的线传感器图像上的白色区域被采样。

3.如权利要求2所述的利用图像处理的架空线磨损测量装置，其特征在于还添加如下装置，通过该装置，当从二进制编码的线传感器图像采样的白色区域的数量与之前已经登记的单元的数量的倍数不同时，逐步地重新调整区别分析二进制编码处理中所使用的阈值。

4.如权利要求1、2或3所述的利用图像处理的架空线磨损测量装置，其特征在于还添加如下装置，通过该装置，从二进制编码的线传感器图像采样的白色区域被全部变换为磨损部分的宽度，将变换的磨损部分的宽度与之前登记的刚性体部分的检测宽度相比较，并基于比较结果，具有紧密对应于刚性体检测宽度的磨损部分的白色区域被识别为刚性体部分，并且在除了被识别为刚性体部分的白色区域以外的白色区域上的磨损部分的宽度被识别为架空线的磨损部分的宽度。

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