CN109813722A - 接触网吊弦缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种接触网吊弦缺陷检测方法，该方法包括：对待检测吊弦进行三维数据采集，获得三维点云数据；并获得吊弦在三维点云数据中的定位结果；对待检测吊弦进行二维数据采集，获得二维灰度图像，并基于吊弦在三维点云数据中的定位结果，结合三维点云数据与二维灰度图像之间的区域对应关系，在二维灰度图像中定位获得吊弦的初步定位区域；在初步定位区域中选取目标种子区域，并从目标种子区域的沿吊弦长度方向的两端延伸目标种子区域，获得吊弦的目标定位区域；基于目标定位区域计算吊弦的吊弦参数，并根据吊弦参数获得吊弦的缺陷检测结果。本发明实施例避免了人工判断存在的疲劳和精力有限的问题，提高了缺陷检测结果的准确率。

Description

接触网吊弦缺陷检测方法

技术领域

本发明实施例涉及轨道交通领域，更具体地，涉及一种接触网吊弦缺陷检测方法。

背景技术

接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线。接触网是铁路电气化工程的主构架，是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。接触网吊弦相当于是整个接触网上的支架，是承力索与接触线间振动和力的传递者，是列车安全运营的关键部分，吊弦缺陷将会对铁路的安全运行产生重大影响。在接触网检测中，吊弦的检测任务繁重，通常一杆之间会有5组左右的吊弦，数量巨大并且缺陷较细，从而难以察觉。为了对接触网吊弦的缺陷进行检测，现有技术中通常为人工观看离线的吊弦图像，然后由观看者判别出吊弦的哪些部分存在缺陷。该方法存在着检测效率低的问题。并且，由于存在着吊弦图像过度曝光和对比度较低的问题，以及观看者视觉疲劳和精力有限的问题，导致人工判断获得的缺陷检测结果并不准确。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的接触网吊弦缺陷检测方法。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种接触网吊弦缺陷检测方法，该方法包括：对待检测吊弦进行三维数据采集，获得三维点云数据；并获得吊弦在三维点云数据中的定位结果；对待检测吊弦进行二维数据采集，获得二维灰度图像，并基于吊弦在三维点云数据中的定位结果，结合三维点云数据与二维灰度图像之间的区域对应关系，在二维灰度图像中定位获得吊弦的初步定位区域；在初步定位区域中选取目标种子区域，并从目标种子区域的沿吊弦长度方向的两端延伸目标种子区域，获得吊弦的目标定位区域；基于目标定位区域计算吊弦的吊弦参数，并根据吊弦参数获得吊弦的缺陷检测结果。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的接触网吊弦缺陷检测方法。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的接触网吊弦缺陷检测方法。

本发明实施例提供的接触网吊弦缺陷检测方法，通过三维测量数据，初定位二维灰度图像数据中的吊弦的初步定位区域，在初步定位区域中选取目标种子区域，再通过延伸目标种子区域获得吊弦的目标定位区域，并基于目标定位区域计算吊弦的吊弦参数，根据吊弦参数获得吊弦的缺陷检测结果，实现了对接触网吊弦缺陷的自动检测，相比于现有技术中人工检测的方式具有较高的检测效率，避免了人工判断存在的疲劳和精力有限的问题，提高了缺陷检测结果的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的接触网吊弦缺陷检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的正常的接触网吊弦二维灰度图像示意图；

图3为本发明实施例提供的松散的接触网吊弦二维灰度图像示意图；

图4为本发明实施例提供的不受力的接触网吊弦二维灰度图像示意图；

图5为本发明实施例的松散的接触网吊弦区域定位结果二维灰度示意图；

图6为本发明实施例的不受力接触网吊弦区域定位结果二维灰度示意图；

图7为本发明实施例提供的吊弦松散类病害检测结果二维灰度示意图；

图8为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种接触网吊弦缺陷检测方法，参见图1，该方法包括但不限于如下步骤：

步骤10、对待检测吊弦进行三维数据采集，获得三维点云数据；并获得吊弦在三维点云数据中的定位结果。

其中，吊弦的三维数据可通过线扫描三维测量传感器测量获得。三维点云数据能够反映吊弦表面相对于测量点的高程数据。在获得三维点云数据后，可对三维点云数据进行数据预处理，预处理包括坐标转换和异常值处理两个步骤。其中，坐标转换可通过如下方式：将测量的三维点云数据通过标定文件进行像方坐标到物方坐标的转换(即通过标定获取测量数据在物方的(X,Z)坐标)；标定文件，在线扫描三维测量传感器安装在测量载体后，在轨距测量前，通过标定的方法，记录像方坐标到物方坐标的转换关系。在测量获得了三维点云数据后，可在三维点云数据中定位吊弦的区域，即获得吊弦在三维点云数据中的定位结果。

步骤20、对待检测吊弦进行二维数据采集，获得二维灰度图像，并基于吊弦在三维点云数据中的定位结果，结合三维点云数据与二维灰度图像之间的区域对应关系，在二维灰度图像中定位获得吊弦的初步定位区域。

其中，可通过二维测量传感器对吊弦的二维数据进行采集。二维测量传感器可包括：第一二维灰度测量传感器和/或第二二维灰度测量传感器；第一二维灰度测量传感器包括一字线激光器和线阵相机，第一二维灰度测量传感器用于在无受电弓或有受电弓与接触网导线相接触的情况下对待检测吊弦进行二维数据采集；第二二维灰度测量传感器包括面光源和面阵相机，第二二维灰度测量传感器用于在无受电弓或有受电弓与接触网导线相接触的情况下对待检测吊弦进行二维数据采集。

第一二维测量传感器可采用一字线激光器与线阵相机结合的方式，其中一字线激光器用于为线阵相机提供照明。这种类型的二维测量传感器用于使用受电弓和不使用受电弓的两种情况，即无受电弓与接触网导线相接触的情况。第二二维测量传感器可采用面光源与面阵相机相结合的方式，其中的面光源用于为面阵相机提供照明。这种类型的二维测量传感器在使用受电弓和未使用受电弓的两种情况下，均可采用。

由于采集到的二维灰度图像中除了包含吊弦的图像外，还可包含其他物体(例如接触网)的图像，因此需要在二维灰度图像中对吊弦进行初步定位，排除其他物体的图像，获得吊弦的初步定位区域。本发明实施例对获得初步定位区域的方式不作限定，但该初步定位区域应具有一定的准确性。例如，参见图2，由于吊弦图像在二维灰度图像中应沿竖向(不一定严格垂直)分布，那么初步定位区域应为吊弦中间区域的图像。

具体地，在获得了吊弦在三维点云数据中的定位结果后，可利用三维点云数据和二维灰度图像之间的区域对应关系，获得吊弦在二维灰度图像中的定位结果，即获得吊弦的初步定位区域。具体是利用基于三维点云的吊弦定位结果，结合二维图像数据与三维点云数据中数据区域的对应关系(可通过标定获取)，对二维灰度图像数据中的吊弦区域进行初定位。

应当说明的是，由于基于线扫描三维测量技术获取的接触网吊弦数据(即三维点云数据)的抗环境干扰能力强，受环境光、物体表面污渍影响较小，因此，通过在三维点云数据中对吊弦进行定位，再基于定位结果获得吊弦在二维灰度图像中的初步定位区域，相比于直接在二维灰度图像中定位获得吊弦的初步定位区域更加准确。

步骤30、在初步定位区域中选取目标种子区域，并从目标种子区域的沿吊弦长度方向的两端延伸目标种子区域，获得吊弦的目标定位区域。

具体地，在步骤20中获得初步定位区域后，可在初步定位区域中选择目标种子区域，具体可通过如下方式选择：选取初步定位区域中靠近中间区域的数据，并从中间区域中，选取可靠的吊弦目标种子区域。目标种子区域可理解为位于吊弦的中部，宽度与吊弦的宽度相同，且目标种子区域的沿吊弦长度方向的长度小于吊弦的长度。因此，可通过延伸目标种子区域的沿吊弦长度方向的两端来寻找吊弦，使得延伸后的目标种子区域覆盖整个吊弦时，最终获得的目标种子区域即为吊弦的目标定位区域。

步骤40、基于目标定位区域计算吊弦的吊弦参数，并根据吊弦参数获得吊弦的缺陷检测结果。

具体地，由于步骤30中获得的目标定位区域即为最终的吊弦目标数据，因此可以通过目标定位区域的吊弦目标数据来计算吊弦参数。其中，吊弦参数是用来反映吊弦是否存在缺陷的参数，例如吊弦参数可包括吊弦长度和吊弦宽度等吊弦的尺寸参数。从而根据吊弦参数来获得吊弦的缺陷检测结果。该缺陷检测结果可反映待检测吊弦是否存在缺陷以及存在缺陷时缺陷的类型等信息。

本发明实施例提供的接触网吊弦缺陷检测方法，通过延伸目标种子区域获得吊弦的目标定位区域，并基于目标定位区域计算吊弦的吊弦参数，根据吊弦参数获得吊弦的缺陷检测结果，实现了对接触网吊弦缺陷的自动检测，相比于现有技术中人工检测的方式具有较高的检测效率，避免了人工判断存在的疲劳和精力有限的问题，提高了缺陷检测结果的准确率。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，提供一种获得吊弦在三维点云数据中的定位结果的方法，包括但不限于：利用吊弦与三维测量传感器的相对距离连续变化较快，且连续变化距离较长特征，结合三维测量传感器安装参数、吊弦几何尺寸范围、吊弦与三维测量传感器的相对距离范围，定位吊弦在三维点云数据中的范围。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，提供一种在初步定位区域中选取目标种子区域的方法，包括但不限于如下步骤：

通过吊弦图像的图像特征在初步定位区域中选取目标种子区域；其中，吊弦图像的图像特征包括灰度值较高的特征、边缘明显的特征、宽度范围特征以及连续性特征中的至少一个，连续性特征包括灰度连续性特征和吊弦目标连续性特征。具体地，利用吊弦区域在二维灰度图像中具备灰度较亮(即灰度值较高)、明显边缘、吊弦具备一定宽度范围(即宽度范围特征)、良好的连续性特征(灰度连续性和吊弦目标连续性)，选取可靠的吊弦目标种子区域。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，提供一种从目标种子区域的沿吊弦长度方向的两端延伸目标种子区域，获得吊弦的目标定位区域的方法，该方法利用了吊弦的连续性、吊弦的宽度范围，在二维灰度图像中，向两端延伸寻找吊弦，实现二维灰度图像的吊弦精定位。该方法包括但不限于如下步骤：

S1、计算目标种子区域的端点的附近图像区域的吊弦灰度代表值。

换言之，以当前可靠的吊弦目标种子区域端点为起点，计算当前端点附近区域的吊弦灰度代表值。

S2、在端点的搜索范围内搜索待延伸点，获得由待延伸点组成的待延伸点集；其中，待延伸点的灰度与吊弦灰度代表值之差小于灰度阈值，且待延伸点与端点连通。

换言之，在一定范围内搜索灰度与当前端点的区域的吊弦灰度代表值相近(即灰度与吊弦灰度代表值之差小于灰度阈值)，且与当前端点连通的点，作为待延伸点集。

S3、计算待延伸点集的第一吊弦宽度，第一吊弦宽度为待延伸点集中待延伸点的数量与搜索范围的图像面积的比值。

换言之，计算待延伸点集的第一吊弦宽度(为待延伸点集中点的个数与搜索范围面积的比值)。

S4、若判断获知第一吊弦宽度在吊弦的宽度范围内，则将待延伸点集加入到目标种子区域中，获得新的目标种子区域，并重复S1至S4；否则，停止沿端点延伸。其中，吊弦的宽度范围为介于第一吊弦宽度下限阈值和第一吊弦宽度上限阈值之间的宽度范围。

具体地，判断待延伸点集的第一吊弦宽度是否满足吊弦的宽度范围(该宽度范围可根据待检测吊弦的宽度进行合理设置)，若满足宽度范围要求，则将当前待延伸点集加入可靠的吊弦目标种子区域，形成新的吊弦目标种子区域，再重复步骤S1至S4。否则，停止此端点的延伸。

S5、在目标种子区域的两个端点均停止延伸后，将获得的目标种子区域作为目标定位区域。

具体地，在两个端点均不能延伸后，则没有其他的待延伸点集加入到目标种子区域了，此时获得的目标种子区域即为最终的目标定位区域，目标定位区域即为吊弦的二维灰度图像。

上述步骤40中的吊弦参数至少包括：吊弦弯曲程度值和不同位置处的吊弦宽度。其中，参见图4，吊弦弯曲程度值能够反映吊弦是否存在吊弦不受力的缺陷；参见图3，不同位置处的吊弦宽度反映吊弦是否存在吊弦散股的缺陷。另外，吊弦与承力索或导线的交点的数量反映吊弦是否存在吊弦断裂的缺陷。以下对各吊弦参数和缺陷类型进行说明：

1)针对吊弦弯曲程度值这一吊弦参数。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，吊弦参数包括吊弦弯曲程度值；基于目标定位区域计算吊弦的吊弦参数，包括：

获取目标定位区域的最小面积外接矩形，将最小面积外接矩形的宽度与长度的比值作为吊弦弯曲程度值；或者，对目标定位区域内的像素点进行线性拟合后，采用线性拟合的残差或者全部像素点与对应线性拟合点之间的平均欧氏距离作为吊弦弯曲程度值。

具体地，吊弦弯曲程度值可采用两种方式进行描述：第一种是采用吊弦区域最小面积外接矩的宽度与长度的比值的方式描述；第二种是对吊弦区域数据进行线性拟合，采用线性拟合的残差或所有点到对应线性拟合点的平均欧式距离进行描述。

相应地，提供一种根据吊弦参数获得吊弦的缺陷检测结果的方法，包括：

若判断获知吊弦弯曲程度值大于弯曲程度值阈值，则缺陷检测结果包括吊弦不受力。

换言之，若吊弦弯曲程度值大于弯曲程度阈值T₂时，则判断此吊弦为吊弦不受力，区域定位结果如图6所示。

2)针对吊弦不同位置处的第二吊弦宽度这一吊弦参数。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，吊弦参数包括吊弦不同位置处的第二吊弦宽度，提供一种基于目标定位区域计算吊弦的吊弦参数的方法，包括：

沿吊弦长度方向将目标定位区域划分为多个子区域，并获取每个子区域的最小面积外接矩形的长度、宽度、长度方向和宽度方向；

对于每个子区域，获取子区域的最小面积外接矩形的长度方向与目标定位区域的最小面积外接矩形的长度方向之间的第一夹角以及子区域的最小面积外接矩形的宽度方向与目标定位区域的最小面积外接矩形的长度方向之间的第二夹角；若第一夹角大于第二夹角，则将子区域的最小面积外接矩形的长度作为子区域的第二吊弦宽度；否则，将子区域的最小面积外接矩形的宽度作为子区域的第二吊弦宽度。

具体地，首先，将目标定位区域沿吊弦长度方向，按步长S将数据划分为多个子区域，再获取各子区域的最小面积外接矩的长度、宽度、长度方向和宽度方向，每个子区域即反映一个吊弦的不同位置。然后，针对每个子区域，将最小面积外接矩的长度方向与宽度方向中与吊弦长度方向夹角较大的方向所对应的尺寸(最小面积外接矩的长度或宽度)作为子区域的吊弦宽度，其中，吊弦长度方向为吊弦区域最小面积外接矩的长度方向。

相应地，提供一种根据吊弦参数获得吊弦的缺陷检测结果的方法，包括：

若存在第二吊弦宽度大于第二吊弦宽度阈值的子区域，则缺陷检测结果包括吊弦散股。换言之，若不同位置的第二吊弦宽度中存在大于第二吊弦宽度阈值T₃的第二吊弦宽度时，判断此吊弦存在吊弦散股的缺陷，参见图5，为松散的接触网吊弦区域定位结果，图7为吊弦松散类病害的检测结果。

或者，对每一子区域的第二吊弦宽度进行滤波，获得参考第二吊弦宽度；将每一子区域的第二吊弦宽度与参考第二吊弦宽度作差，获得每一子区域的第二吊弦宽度差值；若存在第二吊弦宽度差值大于第二吊弦宽度差值阈值的子区域，则缺陷检测结果包括吊弦散股。

具体地，对不同位置的第二吊弦宽度进行滤波，得到不同位置的参考第二吊弦宽度。将第二吊弦宽度分别与对应位置的参考第二吊弦宽度作差(即每一子区域均有对应的一个参考第二吊弦宽度)，若存在差值大于第二吊弦宽度差值阈值T₄的情况，则确认该吊弦存在吊弦散股的缺陷。

3)针对吊弦与承力索或导线的交点的数量这一吊弦参数。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，步骤S4中停止沿端点延伸的步骤，还包括：

若第一吊弦宽度大于第一吊弦宽度上限阈值，则标记待延伸点集为吊弦与承力索或导线的交点；

相应地，缺陷检测结果还包括吊弦断裂缺陷，根据吊弦参数获得吊弦的缺陷检测结果的步骤，还包括：

若吊弦与承力索或导线的交点的数量小于交点数量阈值，则缺陷检测结果包括吊弦断裂。

换言之，若吊弦与承力索或导线的交点个数小于交点数量阈值T₁，则判断该吊弦存在吊弦断裂的缺陷。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，步骤20中在二维灰度图像中定位获得吊弦的初步定位区域之前，还包括：对二维灰度图像进行图像匀光和/或图像增强处理。从而能够使二维灰度图像具有较好的显示效果，提高缺陷检测的准确率。

以下提供一具体实施例对本发明上述实施例提供的接触网吊弦检测方法进行说明：

采用1套线扫描三维测量传感器，获取接触网吊弦的三维信息(即三维点云数据)；采用1套二维测量传感器(采用面光源与面阵相机相结合的方式)，获取接触网吊弦的灰度信息(即二维灰度图像)。

其中接触网吊弦缺陷检测数据处理流程如下：

步骤1、三维点云数据预处理。将测量的三维点云数据通过标定文件进行像方坐标到物方坐标的转换(即通过标定获取测量数据在物方的(X,Z)坐标)；其中标定文件，在线扫描三维测量传感器安装在测量载体后，在轨道异物检测前，通过标定的方法，记录像方坐标到物方坐标的转换关系；再去除测量数据中的零点异常值；

步骤2、基于三维点云的吊弦定位。三维点云数据中，利用吊弦目标与三维测量传感器的相对距离连续变化较快，且连续变化距离较长特征，结合三维测量传感器安装参数、吊弦几何尺寸范围、吊弦与三维测量传感器的相对距离范围，定位吊弦在三维点云数据中的范围；

步骤3、二维灰度图像的吊弦初定位。在接触网吊弦缺陷检测之前，通过标定获取二维图像数据与三维点云数据中数据区域的对应关系。在二维灰度图像的吊弦区域初定位中，利用基于三维点云的吊弦定位结果，结合二维图像数据与三维点云数据中数据区域的对应关系(可通过标定获取)，对二维灰度图像数据中的吊弦区域进行初定位；

步骤4、二维灰度图像的吊弦精定位。具体步骤如下：1)基于二维灰度图像数据中的吊弦区域初定位结果，选取此区域中靠近中间区域的数据，并从中间区域中，利用吊弦在灰度图像数据中具备灰度较亮、明显边缘、吊弦具备一定宽度范围、良好的连续性特征，选取可靠的吊弦目标种子区域；2)再根据可靠的吊弦目标种子区域，利用吊弦目标在图像中的灰度连续性、吊弦目标连续性，结合吊弦的宽度范围，在二维灰度图像中，向两端延伸寻找吊弦，实现二维灰度图像的吊弦精定位。

其中，向两端延伸寻找吊弦，具体步骤为：1)以当前可靠的吊弦目标种子区域端点为起点，计算当前端点附近区域的吊弦灰度代表值；2)在一定范围内(以当前端点为中心，以15像素*15像素为搜索范围)搜索灰度与当前端点区域的吊弦灰度代表值相近，且与当前端点连通的点，作为待延伸点集；3)计算待延伸点集的吊弦宽度(为待延伸点集中点的个数与搜索范围面积的比值)；4)判断待延伸点集的吊弦宽度是否满足吊弦的宽度范围，若满足宽度范围要求，则将当前待延伸点集加入可靠的吊弦目标种子区域，形成新的吊弦目标种子区域，再重复步骤1)～4)；否则，标记当前待延伸点集为吊弦与承力索或导线的交点，并停止此端点的延伸；

步骤5、吊弦参数计算。基于二维灰度图像中定位的吊弦区域数据，计算吊弦弯曲程度、不同位置的吊弦宽度。其中吊弦弯曲程度的获取，先通过对吊弦区域数据进行线性拟合，再将所有点到对应线性拟合点的平均欧式距离作为吊弦弯曲程度；不同位置的吊弦宽度获取方法为：将吊弦区域数据沿吊弦长度方向，按步长S(S＝20(像素))将数据划分为多个子区域，再获取各子区域的最小面积外接矩的长度、宽度、长度方向和宽度方向，将最小面积外接矩的长度方向与宽度方向中与吊弦长度方向夹角较大的方向所对应的尺寸(最小面积外接矩的长度或宽度)作为子区域的吊弦宽度；

步骤6、吊弦缺陷检测，具体方法为：若吊弦与承力索或导线的交点个数小于阈值T₁(T₁＝2)，则判断此吊弦为吊弦断裂；若吊弦弯曲程度大于阈值T₂(T₂＝15(像素))，则判断此吊弦为吊弦不受力；若不同位置的吊弦宽度中存在吊弦宽度大于阈值T₃(T₃＝12(像素))，或对不同位置的吊弦宽度进行滤波，得到不同位置的吊弦参考宽度，并将吊弦宽度分别与对应位置的吊弦参考宽度作差，若存在差值大于阈值T₄(T₄＝3(像素))的情况，则判断此吊弦为吊弦散股。

综上，本发明实施例提供的接触网吊弦缺陷检测方法至少具有以下有益效果：

1、实现了接触网吊弦缺陷的快速、自动检测；

2、基于线扫描三维测量技术，获取的接触网吊弦数据抗环境干扰能力强，受环境光、物体表面污渍影响较小，可准确获取接触网吊弦三维点云数据，进而可准确定位接触网吊弦区域；

3、利用二维相机(面阵相机或线阵相机)，可获取高分辨率的接触网吊弦二维灰度信息；

4、基于高分辨率的接触网吊弦二维灰度信息，结合通过三维点云数据初定位的接触网吊弦区域，实现接触网吊弦自动检测。

本发明实施例提供了一种电子设备，如图8所示，该设备包括：处理器(processor)501、通信接口(Communications Interface)502、存储器(memory)503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信。处理器501可以调用存储器503上并可在处理器501上运行的计算机程序，以执行上述各实施例提供的接触网吊弦缺陷检测方法，例如包括：对待检测吊弦进行三维数据采集，获得三维点云数据；并获得吊弦在三维点云数据中的定位结果；对待检测吊弦进行二维数据采集，获得二维灰度图像，并基于吊弦在三维点云数据中的定位结果，结合三维点云数据与二维灰度图像之间的区域对应关系，在二维灰度图像中定位获得吊弦的初步定位区域；在初步定位区域中选取目标种子区域，并从目标种子区域的沿吊弦长度方向的两端延伸目标种子区域，获得吊弦的目标定位区域；基于目标定位区域计算吊弦的吊弦参数，并根据吊弦参数获得吊弦的缺陷检测结果。

此外，上述的存储器503中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的接触网吊弦缺陷检测方法，例如包括：对待检测吊弦进行三维数据采集，获得三维点云数据；并获得吊弦在三维点云数据中的定位结果；对待检测吊弦进行二维数据采集，获得二维灰度图像，并基于吊弦在三维点云数据中的定位结果，结合三维点云数据与二维灰度图像之间的区域对应关系，在二维灰度图像中定位获得吊弦的初步定位区域；在初步定位区域中选取目标种子区域，并从目标种子区域的沿吊弦长度方向的两端延伸目标种子区域，获得吊弦的目标定位区域；基于目标定位区域计算吊弦的吊弦参数，并根据吊弦参数获得吊弦的缺陷检测结果。

以上所描述的电子设备等实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种接触网吊弦缺陷检测方法，其特征在于，包括：

对待检测吊弦进行三维数据采集，获得三维点云数据；并获得所述吊弦在所述三维点云数据中的定位结果；对待检测吊弦进行二维数据采集，获得二维灰度图像，并基于所述吊弦在所述三维点云数据中的定位结果，结合所述三维点云数据与所述二维灰度图像之间的区域对应关系，在所述二维灰度图像中定位获得所述吊弦的初步定位区域；

在所述初步定位区域中选取目标种子区域，并从所述目标种子区域的沿吊弦长度方向的两端延伸所述目标种子区域，获得所述吊弦的目标定位区域；

基于所述目标定位区域计算所述吊弦的吊弦参数，并根据所述吊弦参数获得所述吊弦的缺陷检测结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得所述吊弦在所述三维点云数据中的定位结果，包括：

利用吊弦与三维测量传感器的相对距离连续变化较快，且连续变化距离较长特征，结合三维测量传感器安装参数、吊弦几何尺寸范围、吊弦与三维测量传感器的相对距离范围，定位吊弦在三维点云数据中的范围。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述初步定位区域中选取目标种子区域，包括：

通过吊弦图像的图像特征在所述初步定位区域中选取所述目标种子区域；其中，所述吊弦图像的图像特征包括灰度值较高的特征、边缘明显的特征、宽度范围特征以及连续性特征中的至少一个，所述连续性特征包括灰度连续性特征和吊弦目标连续性特征。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述目标种子区域的沿吊弦长度方向的两端延伸所述目标种子区域，获得所述吊弦的目标定位区域，包括：

S1、计算所述目标种子区域的端点的附近图像区域的吊弦灰度代表值；

S2、在所述端点的搜索范围内搜索待延伸点，获得由所述待延伸点组成的待延伸点集；其中，所述待延伸点的灰度与所述吊弦灰度代表值之差小于灰度阈值，且所述待延伸点与所述端点连通；

S3、计算所述待延伸点集的第一吊弦宽度，所述第一吊弦宽度为所述待延伸点集中所述待延伸点的数量与所述搜索范围的图像面积的比值；

S4、若判断获知所述第一吊弦宽度在所述吊弦的宽度范围内，则将所述待延伸点集加入到所述目标种子区域中，获得新的所述目标种子区域，并重复S1至S4；否则，停止沿所述端点延伸；

S5、在所述目标种子区域的两个端点均停止延伸后，将获得的所述目标种子区域作为所述目标定位区域；

其中，所述吊弦的宽度范围为介于第一吊弦宽度下限阈值和第一吊弦宽度上限阈值之间的宽度范围。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吊弦参数包括吊弦弯曲程度值；所述基于所述目标定位区域计算所述吊弦的吊弦参数，包括：

获取所述目标定位区域的最小面积外接矩形，将所述最小面积外接矩形的宽度与长度的比值作为所述吊弦弯曲程度值；或者，对所述目标定位区域内的像素点进行线性拟合后，采用线性拟合的残差或者全部所述像素点与对应线性拟合点之间的平均欧氏距离作为所述吊弦弯曲程度值；

相应地，所述根据所述吊弦参数获得所述吊弦的缺陷检测结果，包括：

若判断获知所述吊弦弯曲程度值大于弯曲程度值阈值，则所述缺陷检测结果包括吊弦不受力。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吊弦参数包括所述吊弦不同位置处的第二吊弦宽度，所述基于所述目标定位区域计算所述吊弦的吊弦参数，包括：

沿吊弦长度方向将所述目标定位区域划分为多个子区域，并获取每个所述子区域的最小面积外接矩形的长度、宽度、长度方向和宽度方向；

对于每个所述子区域，获取所述子区域的最小面积外接矩形的长度方向与所述目标定位区域的最小面积外接矩形的长度方向之间的第一夹角以及所述子区域的最小面积外接矩形的宽度方向与所述目标定位区域的最小面积外接矩形的长度方向之间的第二夹角；若所述第一夹角大于所述第二夹角，则将所述子区域的最小面积外接矩形的长度作为所述子区域的第二吊弦宽度；否则，将所述子区域的最小面积外接矩形的宽度作为所述子区域的第二吊弦宽度；

相应地，所述根据所述吊弦参数获得所述吊弦的缺陷检测结果，包括：

若存在所述第二吊弦宽度大于第二吊弦宽度阈值的所述子区域，则所述缺陷检测结果包括吊弦散股；或者，

对每一所述子区域的所述第二吊弦宽度进行滤波，获得参考第二吊弦宽度；将每一所述子区域的所述第二吊弦宽度与所述参考第二吊弦宽度作差，获得每一所述子区域的第二吊弦宽度差值；若存在所述第二吊弦宽度差值大于第二吊弦宽度差值阈值的所述子区域，则所述缺陷检测结果包括吊弦散股。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S4中停止沿所述端点延伸，还包括：若所述第一吊弦宽度大于所述第一吊弦宽度上限阈值，则标记所述待延伸点集为所述吊弦与承力索或导线的交点；

相应地，所述缺陷检测结果还包括吊弦断裂缺陷；所述根据所述吊弦参数获得所述吊弦的缺陷检测结果，还包括：

若所述吊弦与承力索或导线的交点的数量小于交点数量阈值，则所述缺陷检测结果包括吊弦断裂。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述二维灰度图像中定位获得所述吊弦的初步定位区域之前，还包括：

对所述二维灰度图像进行图像匀光和/或图像增强处理。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述接触网吊弦缺陷检测方法的步骤。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述接触网吊弦缺陷检测方法的步骤。