CN111208146B - 一种隧道线缆检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种隧道线缆检测系统及检测方法，该系统包括：设置在巡检车车厢外部的图像采集装置，设置在巡检车车轮上的转速传感器，以及与图像采集装置通信连接的图像处理装置；图像采集装置用于采集待检测线缆的图像信息，并将图像信息发送至图像处理装置；图像处理装置包括图像数据采集控制模块和图像数据处理模块，图像数据采集控制模块包括同步采集控制子模块，用于根据转速传感器采集到的巡检车车轮的转速信息，触发图像采集装置采集图像信息；图像数据处理模块用于对图像信息进行处理。该方法为利用上述系统进行隧道线缆检测的方法。本发明实施例提高了线缆图像采集的准确性，一步提高了线缆检测结果的准确性。

Description

一种隧道线缆检测系统及检测方法

技术领域

本发明实施例涉及铁路通信技术领域，具体涉及一种隧道线缆检测系统及检测方法。

背景技术

隧道是交通运输的重要组成部分，隧道内一般设置有通信线缆、供电线缆等多种线缆，这些线缆长时间运营后，由于多种原因会出现线缆损坏、脱落等故障。例如车辆高速行驶在隧道内造成的压力波和微气压波动及冲击，或渗水、冻融等自然灾害的影响而导致的线缆出现损坏，尤其是铁路隧道中的线缆故障，一旦线路出现问题就会对行车造成严重影响。

为了防止线缆故障对车辆运行的影响，铁路人员需要定时对隧道内的线缆进行巡检，及时发现故障电缆，并对其进行维护，保证行车安全。现有技术中，隧道线缆检测有人工检测即工作人员进入到隧道内部对相关线缆路径进行查看，并对隐患点进行排查，这种检测方式需要大量的人工劳动力，并且由于线缆固定设于隧道壁上，并架设在较高的位置处，人工巡检难度较大效率较低。现有技术中，还有通过特定的巡检系统进行隧道线缆的巡检，即在巡检车上设置图像采集装置，采集隧道内线缆的图像，进行隧道线缆的检测。但是，现有技术中的巡检系统采集到的隧道线缆图像容易出现拉伸、压缩等变形现象，或者采集到的图像不够清晰不完整，或者一些巡检系统只是处于实验阶段，不满足工程应用现场的要求，这些都会影响隧道内线缆的检测结果。

因此，如何提出一种方案，能够提供提高隧道内线缆图像采集的准确性，进一步提高隧道内线缆检测结果的准确性，成为亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了及一种隧道线缆检测系统及检测方法。

一方面，本发明实施例提供了一种隧道线缆检测系统，包括：

设置在巡检车车厢外部的图像采集装置，设置在所述巡检车车轮上的转速传感器，以及与所述图像采集装置通信连接的图像处理装置；

所述图像采集装置用于采集所述待检测线缆的图像信息，并将所述图像信息发送至所述图像处理装置；

所述图像处理装置包括图像数据采集控制模块和图像数据处理模块，所述图像数据采集控制模块包括同步采集控制子模块，所述同步采集控制子模块用于根据所述转速传感器采集到的所述巡检车车轮的转速信息，触发所述图像采集装置采集所述图像信息；

所述图像数据处理模块用于对所述图像信息进行处理，以实现对所述待检测线缆的检测。

进一步地，所述同步采集控制子模块还用于根据所述转速信息获得所述巡检车的里程信息，并根据所述里程信息对所述图像采集装置采集到的图像信息进行位置标记。

进一步地，所述系统还包括设置在所述巡检车外部的测距仪，以及与所述图像采集装置连接的调焦机构，相应地，所述图像数据采集控制模块包括实时调焦子模块，所述实时调焦子模块用于根据所述测距仪测得的所述待检测线缆与所述测距仪之间的距离，控制所述调焦机构调节所述图像采集装置的焦距。

进一步地，所述调焦机构包括相互连接的微型空心杯电机和齿轮啮合装置，所述齿轮啮合装置与所述图像采集装置连接。

进一步地，所述系统还包括辅助图像采集装置和设置在所述图像采集装置底部的云台机构，所述辅助图像采集装置的光轴与所述图像采集装置的光轴水平共面设置；

相应地，所述图像数据采集控制模块包括位姿调节子模块，所述位姿调节子模块根据所述辅助图像采集装置采集到的辅助图像信息，控制所述云台机构转动以调节所述图像采集装置的姿态。

进一步地，所述图像数据采集控制模块和所述图像数据处理模块为两个处理系统。进一步地，所述系统还包括设置在所述巡检车车厢外部的照明设备，以及与所述照明设备连接的照明驱动电源，所述照明设备与所述图像采集装置设置在所述巡检车的同一侧；

相应地，所述图像数据采集控制模块包括照明控制子模块，所述照明控制子模块用于控制所述照明驱动电源调节所述照明设备的亮度。

另一方面，本发明实施例提供一种隧道线缆检测方法，包括：

通过检测巡检车车轮转速信息触发图像采集装置采集待检测线缆的图像信息，并将所述图像信息发送至图像处理装置；

图像处理装置对所述图像信息进行处理，检测所述待检测线缆以及安装在所述线缆上的卡具是否出现故障。

进一步地，所述图像数据处理模块对所述图像信息进行处理，检测所述待检测线缆以及安装在所述线缆上的卡具是否出现故障，包括：

将所述图像信息进行特征提取和图像分割，获得线缆区图像信息和卡具图像信息；

根据所述线缆区图像信息获得待检测线缆的曲率，并根据所述曲率识别并定位故障线缆；

将所述卡具图像信息与预先建立的卡具库进行特征匹配，识别并定位故障卡具。

进一步地，所述方法还包括：

预先采集合格卡具图像信息和不合格卡具图像信息，并指定卡具的关键位置，采用基于支持向量机的机器学习算法或深度学习的机器学习算法进行模型训练，建立卡具匹配判断模型；

利用所述匹配判断模型将所述卡具图像信息与所述卡具库进行匹配，识别并定位故障卡具。

本发明实施例提供的隧道线缆检测系统及检测方法，通过在巡检车外部设置图像采集装置，实时采集隧道内线缆的图像信息，并通过图像处理装置对图像采集装置进行图像采集的控制以及图像数据的分析处理。具体通过图像数据采集控制模块进行位置触发图像采集装置的同步图像采集，使得获取隧道内线缆的图像信息更加清晰准确。提高了隧道内线缆图像采集的质量和准确性，进一步提高了隧道线缆检测结果的准确性。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中隧道线缆检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中又一隧道线缆检测系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中隧道线缆检测方法的流程示意图；

图4为本发明实施例中图像处理的流程示意图。

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、完整地描述，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作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。

图1为本发明实施例中隧道线缆检测系统的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的隧道线缆检测系统包括：

设置在巡检车车厢外部的图像采集装置01，设置在所述巡检车车轮上的转速传感器02，以及与图像采集装置01通信连接的图像处理装置03；

图像采集装置01用于采集所述待检测线缆的图像信息，并将所述图像信息发送至图像处理装置03；

图像处理装置03包括图像数据采集控制模块和图像数据处理模块，所述图像数据采集控制模块包括同步采集控制子模块，所述同步采集控制子模块用于根据所述转速传感器采集到的所述巡检车车轮的转速信息，触发所述图像采集装置采集所述图像信息；

所述图像数据处理模块用于对所述图像信息进行处理，以实现对所述待检测线缆的检测。

具体地，本发明实施例提供一种隧道线缆检测系统，即在巡检车的车厢外侧设置图像采集装置01，用于实时采集隧道内待检测线缆的图像信息。并设置与图像采集装置01通信连接的图像处理装置03，图像处理装置03可以设置在巡检车内部或其他能够与图像采集装置01通信连接的位置处。图像采集装置01具体可以是线阵相机，当然，根据需要也可以是其他的数据采集设备。同时在，巡检车的车轮上设置有转速传感器02，转速传感器02用于测量所述巡检车车轮的转速信息。图像处理装置03包括图像数据采集控制模块和图像数据处理模块，图像数据采集控制模块用于控制图像采集装置01的运动或进行图像采集，图像数据处理模块用于对图像采集装置采集到的图像信息进行处理。其中，图像采集装置采集到的图像信息中包括待检测线缆以及安装在待检测线缆上的卡具的图像信息，图像数据处理模块通过对图像信息进行处理，检测待检测线缆的形态缺陷，并定位出故障线缆和故障卡具的位置，便于维护人员及时进行线缆和卡具的维修或更换。

其中，所述图像数据处理模块包括卡具库。本发明实施例中图像数据处理模块包括卡具库，图像数据处理模块将图像采集装置采集到的图像信息进行图像分割、特征提取等图像处理后，识别定位出卡具的图像信息。将卡具的图像信息与卡具库进行特征匹配，检测出故障卡具，如卡具形状不正常或卡具的零件不完整等，并定位出故障卡具的位置，以便维护人员及时维修或更换卡具。

其中，图像数据采集控制模块具体用于根据转速传感器02检测到的巡检车车轮的转速信息，获得巡检车的里程信息，通过位置触发模式触发图像采集装置01进行图像采集。具体可以通过速度信号采集电路对转速传感器02进行脉冲的采集与细分，通过RS-422(串行数据接口标准)通讯协议传输给Cameralink(数字摄像机和图像采集卡之间的接口规范)图像采集卡，触发图像采集装置01的每一行图像采集。因为，本发明实施例中采用的图像采集装置是线阵相机，线阵相机仅是由一行或者多行感光芯片构成的，拍照时需要通过机械运动行成相对运动，才能形成二维图像。如果线阵相机的采集速度与被测物体运动速度不匹配，则可能会造成图像拉伸或压缩的现象。因此，本法发明实施例采用与巡检车车轮共轴安装的转速传感器，采集巡检车车轮实时旋转的角度脉冲，经细分、去噪等计算处理后输出为线阵相机扫描的行同步信号。采用位置触发的模式触发线阵相机采集图像，从而避免采集到的图像信息因巡检车车速变化造成拉伸或压缩等图像变形现象。同时，转速传感器的脉冲计数亦可为车辆行进及图像采集提供里程标记信息。具体可以每隔预设距离触发图像处理装置对所述漏缆进行连续的图像采集，预设距离根据实际情况进行设置，本发明实施例不做限定。

本发明实施例提供的隧道线缆检测系统，通过在巡检车外部设置图像采集装置，实时采集隧道内线缆的图像信息，并通过图像处理装置对图像采集装置进行图像采集的控制以及图像数据的分析处理。具体通过图像数据采集控制模块进行位置触发图像采集装置的同步图像采集，使得获取隧道内线缆的图像信息更加清晰准确。提高了隧道内线缆图像采集的质量和准确性，进一步提高了隧道线缆检测结果的准确性。

在上述实施例的基础上，所述同步采集控制子模块还用于根据所述转速信息获得所述巡检车的里程信息，并根据所述里程信息对所述图像采集装置采集到的图像信息进行位置标记。

具体地，因为图像采集装置安装在巡检车的车厢外部，所以可以通过巡检车的车轮转速信息，获得巡检车的里程信息即巡检车从起点到当前位置移动的距离，进一步获得图像采集装置的位置信息。根据获得的巡检车的里程信息将图像采集装置采集到的图像信息，以便后续进行图像处理，定位故障线缆或卡具的具体位置。

例如：根据转速传感器和速度信号电路，获得巡检车的里程信息，并在巡检车的里程为据起点100米处触发图像采集装置进行线缆的图像采集，获得该位置处线缆的图像信息，将该图像信息的位置标记定位100米。若在后续的图像处理中，发现该图像信息中的线缆或卡具出现故障，则维修人员可以准确的找到故障线缆或卡具的位置。

本发明实施例提供的隧道线缆检测系统，通过转速传感器测得巡检车的车轮转速，获得巡检车的里程信息，进一步获得图像采集装置的位置信息。则可以根据获得巡检车的里程信息将图像采集装置采集到的图像进行位置标记，以准确的定位出故障线缆或卡具的位置。

在上述实施例的基础上，所述系统还包括设置在所述巡检车外部的测距仪，以及与所述图像采集装置连接的调焦机构，相应地，所述图像数据采集控制模块包括实时调焦子模块，所述实时调焦子模块用于根据所述测距仪测得的所述待检测线缆与所述测距仪之间的距离，控制所述调焦机构调节所述图像采集装置的焦距。

具体地，由于铁路隧道本身的修建质量以及线缆(如漏缆)及卡具的安装质量影响，图像采集装置的光学镜头的成像聚焦位置需要根据实际情况进行调整。为增强隧道线缆检测系统的适应性，本发明实施例中的图像采集装置采用变焦光学镜头，并在巡检车的外部设置有测距仪如激光测距仪，其中激光测距仪与图像采集装置位于巡检车的同一侧。根据实际成像距离进行焦距、微聚焦、光圈的三重实时闭环调节，具体地，图像采集装置如线阵相机的成像距离参数由激光测距仪实时快速测得，即激光测距仪实时测量测距仪与待检测线缆之间的距离。将调焦机构与图像采集装置连接，所述调焦机构包括相互连接的微型空心杯电机和齿轮啮合装置，所述齿轮啮合装置与所述图像采集装置连接。实时调焦子模块根据激光测距仪测得的距离，由运动控制电路通过CAN-open总线控制微型空心杯电机，带动内部齿轮啮合装置运动实现精密调节，调节参数可以由系统在离线状态下通过系统实验得到的查找表实现。即实时调焦子模块可以预先通过实验获得并存储调焦查找表，调焦查找表中可以存储巡检车与线缆不同距离时，对应图像采集装置调焦的数值或微型空心杯电机转动的圈数。其中微型空心杯电机本身带有微型旋转编码器及微限位传感器，实现间隙位置的精密调节。

例如：预先通过实验获得调焦查找表，在隧道线缆巡检过程中，激光测距仪实时测量巡检车与线缆之间的距离，若此时获得测距仪与线缆之间的距离为5米，通过查找调焦查找表获得距离为5米时，图像采集装置的焦距应该是A，微型空心杯电机需要转动2圈，则实时调焦子模块控制微型空心杯电机转动2圈，以实现图像采集装置的焦距调节。其中，在实际应用时，可以将激光测距仪的测量端与图像采集装置初始位置的光学镜头的平面设置在同一平面上，通过记录图像采集装置每次调整的数值，计算出激光测距仪和图像采集装置之间的位置差。从而通过激光测距仪与线缆之间的距离获得图像采集装置的光学镜头与线缆之间的距离，进一步通过预先存储的调焦查找表，获得图像采集装置需要调整的焦距，和调焦相机需要转动的圈数。

本发明实施例提供的隧道线缆检测系统，通过测距仪实时测量巡检车和线缆之间的距离，并通过实时调焦子模块根据测距仪测得的具体控制调焦机构实时调节图像采集装置的焦距，以保证图像采集装置采集到的线缆的图像信息更加清晰，进一步提高隧道线缆检测结果的准确性。

在上述实施例的基础上，所述系统还包括辅助图像采集装置和设置在所述图像采集装置底部的云台机构，相应地，所述图像数据采集控制模块包括位姿调节子模块，所述位姿调节子模块根据所述辅助图像采集装置采集到的辅助图像信息，控制所述云台机构转动以调节所述图像采集装置的姿态。

具体地，在实际测试过程中，由于线缆的安装高度变化、卡具类型等因素，需要对成像系统的位姿进行调节。本发明实施例在图像采集装置的底部设置有云台机构，在巡检车的外部还设置有辅助图像采集装置如面阵相机。辅助图像采集装置与图像采集装置设置在巡检车的同一侧，所述辅助图像采集装置的光轴与所述图像采集装置的光轴水平共面设置。图像数据采集控制模块中的位姿调节子模块根据辅助图像采集装置采集到的辅助图像信息，控制云台机构转动，带动图像采集装置转动，以调节图像采集装置的姿态。具体可以实现图像采集装置的俯仰和旋转两个自由度的控制，即本发明实施例中采用了两个自由度的云台机构，实现光路的俯仰、旋转两个自由度的控制调节。根据需要，可以将辅助图像采集装置和图像采集装置设置在同一个云台机构上，在调整图像采集装置的姿态的同时，也调整了辅助图像采集装置的姿态，更方便的根据辅助图像采集装置采集到的辅助图像信息调整图像采集装置的姿态。

在位姿判定环节，采用带自动调焦及光圈调节镜头的面阵CCD成像系统即面阵相机，与线阵相机及图像采集装置的光轴水平共面，对线缆检测区域进行连续拍摄。面阵相机主要实现的功能在于：系统初始安装或间隙启动时的辅助监控(配备十字形激光图形用于辅助对准)，通过位姿调节子模块实现远程操控。在巡检车运行过程中面阵相机可采集实时图像并进行显示，辅助人工观察，采用图像处理算法对运行过程中的线缆的成像位置进行定时检查，结合俯仰调节确保线缆处于图像采集装置的视场中心。

本发明实施例中的隧道线缆检测系统，通过设置云台机构、辅助图像采集装置如面阵相机，由位姿调节子模块控制云台机构转动实现图像采集装置的姿态调节，保证线缆始终处于图像采集装置的视场中心，解决线阵相机视野无法实时观测调节的问题，以确保采集到的线缆的图像信息更加完整和清晰，进一步提高隧道内线缆检测结果的准确性。

在上述实施例的基础上，所述系统还包括设置在所述巡检车车厢外部的照明设备，以及与所述照明设备连接的照明驱动电源，所述照明设备与所述图像采集装置设置在所述巡检车的同一侧；

相应地，所述图像数据采集控制模块包括照明控制子模块，所述照明控制子模块用于控制所述照明驱动电源调节所述照明设备的亮度。

具体地，如图1所示，本发明实施例还在巡检车的车厢外部设置有照明设备04，照明设备04与图像采集装置01设置在所述巡检车的同一侧。在巡检车开入隧道进行线缆的检测时，照明设备04向隧道内的线缆进行照射，图像采集装置01如线阵相机接收反射的光线实现线缆图像信息的采集拍摄，将整个隧道内线缆及其卡具的实时情况进行扫描存储。本发明实施例中的照明设备可以是高亮的LED聚光灯或激光线光源，对成像区域实现高光功率密度的反射照明。并且，本发明实施例还设有与照明设备04连接的照明驱动电源，照明驱动电源可以是高精度的直流驱动电源(恒流或恒压)。照明控制子模块通过控制照明驱动电源调节照明设备04的亮度，以满足高速线扫描成像亮度需求。

实际应用时，可以将辅助图像采集装置、图像采集装置以及照明设备设置在同一个云台机构上，在调整图像采集装置的姿态的同时，也调整了辅助图像采集装置以及照明设备的姿态，使得照明设备的光源始终对准待检测线缆。

此外，本发明实施例中的图像数据采集控制模块和图像数据处理模块可以是两个处理系统，如两个PC机，两套处理系统之间通过千兆网接口进行数据传输通信。其中，图像数据采集控制模块的主机可以通过Cameralink(数字摄像机和图像采集卡之间的接口规范)、千兆网、CANopen(基于CAN的应用协议)、RS-422(串行数据接口标准)等协议与各控制及处理系统通讯，实现实时参数控制与数据采集。这样可以减少图像处理装置的工作压力，提高图像采集以及图像数据处理的速度。

本发明实施例提供的隧道线缆检测系统，通过设置照明设备以及照明设备驱动电源，通过照明控制子模块控制照明驱动电源调节所述照明设备的亮度，以满足高速线扫描成像亮度需求。保证图像采集装置采集到的线缆的图像信息更加清晰，进一步提高隧道线缆检测结果的准确性。并通过两个处理系统控制图像数据的采集和图像数据的处理，提高了图像数据的传输和处理速度，进一步提高隧道线缆检测的速度。

图2为本发明实施例中又一隧道线缆检测系统的结构示意图，如图2所示，本发明实施例中的隧道线缆检测系统可以分为图像数据采集控制模块、线阵相机(即图像采集装置)和图像数据处理模块，其中线阵相机中包括图像采集卡，主要由图像采集卡进行图像数据的采集。图像数据采集控制模块包括同步采集控制子模、实时调焦子模块、位姿调节子模块和照明控制子模块，同步采集控制子模通过转速传感器(旋转编码器)和速度信号采集电路控制图像采集卡进行同步图像采集；实时调焦子模块通过测距仪和调焦机构(内设有调焦电机驱动电路)调节线阵相机的焦距；位姿调节子模块通过云台机构、面阵相机和运动控制电路调整线阵相机的姿态；照明控制子模块通过照明驱动电源(设有照明驱动电路)调整照明设备如强照明模块的亮度。图像数据采集控制模块中设有运动控制器与图像采集卡以及各个子模块连接，控制各个子模块实现图像采集装置如线阵相机的图像采集以及运动控制。图像采集卡与图像数据处理模块连接，将采集到的图像信息发送至图像数据处理模块，由图像处理模块进行处理并检测线缆及卡具是否故障，并定位出故障线缆和故障卡具的位置，以便维护人员检修。

本发明实施例提供的隧道线缆检测系统，通过在巡检车外部设置图像采集装置，实时采集隧道内线缆的图像信息，并通过图像处理装置对图像采集装置进行图像采集的控制以及图像数据的分析处理。具体通过图像数据采集控制模块控制线阵相机每次图像采集的触发、焦距的调节和姿态调节等，使得获取隧道内线缆的图像信息更加清晰准确。本发明实施例中的隧道线缆检测系统更适用于铁路现场工程需求，具备稳定的现场适用性，提高了隧道内线缆图像采集的准确性，进一步提高了隧道线缆检测结果的准确性。

图3为本发明实施例中隧道线缆检测方法的流程示意图，如图3所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中的隧道线缆检测方法包括：

S1、通过检测巡检车车轮转速信息触发图像采集装置采集待检测线缆的图像信息，并将所述图像信息发送至图像处理装置；

S2、图像处理装置对所述图像信息进行处理，检测所述待检测线缆以及安装在所述线缆上的卡具是否出现故障。

具体地，本发明实施例中在巡检车车厢外部设置有图像采集装置如线阵相机，并设置与图像采集装置通信连接的图像处理装置。图像处理装置包括图像数据采集控制模块和图像数据处理模块，由图像数据采集控制模块控制图像采集装置进行隧道内线缆图像信息的采集，如通过获得巡检车车轮转速信息，获得巡检车的位置信息，基于巡检车的位置信息触发线阵相机每一行的图像采集。还可以根据检测现场的实际情况控制图像采集装置进行焦距的调节、姿态的调节等。线阵相机采集到线缆的图像信息后可以实时将采集到的图像信息发送至图像数据处理模块，也可以先将采集到的图像信息进行存储，待整改隧道内的线缆的图像采集结束后，将所有的图像信息发送至图像数据处理模块，由图像数据处理模块进行图像处理，识别隧道内的线缆以及卡具是否有故障，并定位出故障线缆和故障卡具的具体位置，方便维护人员进行后期的检修。

当然，为了使采集到的待检测线缆的图像信息更加清晰和准确，还可以在巡检车外部设置照明设备，巡检车进入隧道内部后，由安装于车身侧面的照明设备对准线缆照射，线阵相机接收反射的光线实现采集拍摄，将整个隧道内线缆及其卡具的实时情况进行扫描存储。

本发明实施例提供的隧道线缆检测方法，通过在巡检车外部设置图像采集装置，实时采集隧道内线缆的图像信息，并通过图像处理装置对图像采集装置进行图像采集的控制以及图像数据的分析处理。具体通过图像数据采集控制模块进行位置触发图像采集装置的同步图像采集，使得获取隧道内线缆的图像信息更加清晰准确。提高了隧道内线缆图像采集的准确性，进一步提高了隧道线缆检测结果的准确性。

在上述实施的基础上，所述图像数据处理模块对所述图像信息进行处理，检测所述待检测线缆以及安装在所述线缆上的卡具是否出现故障，包括：

将所述图像信息进行特征提取和图像分割，获得线缆区图像信息和卡具图像信息；

根据所述线缆区图像信息获得待检测线缆的曲率，并根据所述曲率识别并定位故障线缆；

将所述卡具图像信息与预先建立的卡具库进行特征匹配，识别并定位故障卡具。

具体地，图4为本发明实施例中图像处理的流程示意图，如图4所示，图像数据处理模块接收到线缆的图像信息后，进行特征提取和图像分割获得线缆区图像信息和卡具图像信息，即本发明实施例分别对线缆和卡具进行检测。即可以将原始的图像信息进行特征提取、图像分割、形态学处理、HOG(Histogram of Oriented Gradient，方向梯度直方图)处理等，剔除卡具区获得连通区骨架即获得线缆区图像信息，根据线缆区图像信息获取线缆的曲率，根据获取到的曲率，判断线缆是否故障。若某一段线缆的卡具脱落比较严重，则会导致线缆下垂，曲率变化比较大，因此，可以根据获取到曲率判断线缆是否故障。

对于卡具的识别定位可以通过特征提取HOG处理，获取到卡具图像信息，再利用LBP(Local Binary Patterns，局部二值模式)数字图像处理以及基于SVM(Support VectorMachine，支撑向量机)的机器学习算法利用预先建立的卡具库进行卡具的局部特征判断和全局特征判断，识别出卡具的形状是否完整或卡具的零件是否完整。

在上述实施例的基础上，所述方法还包括：

预先采集合格卡具图像信息和不合格卡具图像信息，并指定卡具的关键位置，采用基于支持向量机的机器学习算法或深度学习的机器学习算法进行模型训练，建立卡具匹配判断模型；

利用所述匹配判断模型将所述卡具图像信息与所述卡具库进行匹配，识别并定位故障卡具。

具体地，本发明实施例预先采集合格卡具图像信息和不合格卡具图像信息，并指定卡具的关键位置，具体可以通过人工指定该关键位置，采用基于支持向量机法SVM或深度学习法进行模型训练，建立卡具匹配判断模型。即通过基于机器学习算法如基于SVM或基于深度学习的机器学习算法，对采集到的合格卡具图像信息和不合格卡具图像信息进行模型训练，获得判断卡具故障的判断标准，即建立出卡具匹配判断模型。将卡具图像信息与卡具库进行匹配，利用该卡具匹配判断模型判断卡具是否故障，并定位出故障卡具的具体位置，方便维护人员维修。本发明实施例中，对于小样本卡具特征识别，使用基于SVM的机器学习算法；为满足大样本、多种类、多特征的卡具识别，可采用基于深度学习(Deep Learning)的机器学习算法，以满足不同使用场景需求。

此外，本发明实施例中图像数据处理模块采用基于多核CPU、结合GPU处理、双通道内存、固态硬盘的硬件配置，在PC平台上运行基于机器学习的图像处理算法，实现对采集数据的智能化检测处理。

本发明实施例提供的隧道线缆检测方法，通过在巡检车外部设置图像采集装置，实时采集隧道内线缆的图像信息，并通过图像处理装置基于机器学习的图像处理算法以及卡具库，对采集到的图像信息的分析处理。提高了隧道内线缆图像采集的准确性，以及图像处理的准确性，进一步提高了隧道线缆检测结果的准确性。

以上实施例仅用于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 (7)

1.一种隧道线缆检测方法，其特征在于，采用隧道线缆检测系统，所述系统包括：设置在巡检车车厢外部的图像采集装置，设置在所述巡检车车轮上的转速传感器，以及与所述图像采集装置通信连接的图像处理装置，其中，图像采集装置是线阵相机；

所述图像采集装置用于采集待检测线缆的图像信息，并将所述图像信息发送至所述图像处理装置；

所述图像处理装置包括图像数据采集控制模块和图像数据处理模块，所述图像数据采集控制模块包括同步采集控制子模块，所述同步采集控制子模块用于根据所述转速传感器采集到的所述巡检车车轮的转速信息，触发所述图像采集装置采集所述图像信息；

所述图像数据处理模块用于对所述图像信息进行处理，以实现对所述待检测线缆的检测；

所述系统还包括辅助图像采集装置和设置在所述图像采集装置底部的云台机构，所述辅助图像采集装置的光轴与所述图像采集装置的光轴水平共面设置；

相应地，所述图像数据采集控制模块包括位姿调节子模块，所述位姿调节子模块根据所述辅助图像采集装置采集到的辅助图像信息，控制所述云台机构转动以调节所述图像采集装置的姿态；

所述方法包括：

通过检测巡检车车轮转速信息触发图像采集装置采集待检测线缆的图像信息，并将所述图像信息发送至图像处理装置；

图像处理装置对所述图像信息进行处理，检测所述待检测线缆以及安装在所述线缆上的卡具是否出现故障，包括以下子步骤：

将所述图像信息进行特征提取和图像分割，获得线缆区图像信息和卡具图像信息；

根据所述线缆区图像信息获得待检测线缆的曲率，并根据所述曲率识别并定位故障线缆；

将所述卡具图像信息与预先建立的卡具库进行特征匹配，识别并定位故障卡具。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步采集控制子模块还用于根据所述转速信息获得所述巡检车的里程信息，并根据所述里程信息对所述图像采集装置采集到的图像信息进行位置标记。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统还包括设置在所述巡检车外部的测距仪，以及与所述图像采集装置连接的调焦机构，相应地，所述图像数据采集控制模块包括实时调焦子模块，所述实时调焦子模块用于根据所述测距仪测得的所述待检测线缆与所述测距仪之间的距离，控制所述调焦机构调节所述图像采集装置的焦距。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调焦机构包括相互连接的微型空心杯电机和齿轮啮合装置，所述齿轮啮合装置与所述图像采集装置连接。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像数据采集控制模块和所述图像数据处理模块为两个处理系统。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统还包括设置在所述巡检车车厢外部的照明设备，以及与所述照明设备连接的照明驱动电源，所述照明设备与所述图像采集装置设置在所述巡检车的同一侧；

相应地，所述图像数据采集控制模块包括照明控制子模块，所述照明控制子模块用于控制所述照明驱动电源调节所述照明设备的亮度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

预先采集合格卡具图像信息和不合格卡具图像信息，并指定卡具的关键位置，采用基于支持向量机的机器学习算法或深度学习的机器学习算法进行模型训练，建立卡具匹配判断模型；

利用所述匹配判断模型将所述卡具图像信息与所述卡具库进行匹配，识别并定位故障卡具。

Images