CN112213313A - 接触网检测系统综合定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了接触网检测系统综合定位方法，涉及接触网检测技术领域。本发明包括车辆定位步骤、图像采集步骤、采集端扫描检测步骤、后端处理步骤，车辆定位步骤中通过卫星定位实现车辆的定位的，当无卫星定位信号时，通过无卫星定位之前最后的卫星定位信息、车辆速度信息和无卫星定位信号的时间确定当前位置信息，并且通过后端处理得到的杆号信息对测量到的定位信息数据进行验证和校准，从而得到精确的车辆定位数据。能够实现在线处理图像数据，适用于国内各种运营速度的刚性接触网悬挂类型。

Description

接触网检测系统综合定位方法
技术领域
本发明涉及接触网检测技术领域，更具体地说涉及一种接触网检测系统综合定位方法。
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轨道交通工具供电的特殊形式的输电线路。
轨道交通列车在运行的过程中，通过接触网检测系统实时检测接触网的工作状态，当接触网出现异常时，接触网检测系统会将该异常情况结合轨道交通车辆位置数据和时间信息生成一个缺陷报警数据，并发送至接触网数据中心，以便于管理人员进行管理和维护。接触网检测系统所获得的定位信息是接触网异常数据上报的重要指标，其工作状态直接影响异常点位置准确性，若轨道交通车辆的位置数据不精准，管理人员得不到准确的定位信息，将在维护和管理等方面带来很多问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种接触网检测系统综合定位方法，本发明的发明目的在于解决现有技术中对于接触网的检测定位不准确的问题，本发明提供了一种接触网检测系统定位方法，对刚性接触网录像图像数据进行智能数据分析，并对锚段关节点进行定位识别，自动划分锚段区域，能够准确定位刚性接触网悬挂和支持装置，能够实现在线处理图像数据，适用于国内各种运营速度的刚性接触网悬挂类型。
为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请是通过下述技术方案实现的：
接触网检测系统综合定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
轨道交通车辆定位步骤：当卫星定位单元采集到卫星定位数据时，卫星定位单元实时接收卫星的定位数据，并将该定位数据传输至定位控制单元；定位控制单元实时输出轨道交通车辆的实时位置数据信息，当卫星定位单元无法采集卫星定位数据时，定位控制单元根据卫星定位单元无法采集卫星定位数据之前的最后一个卫星定位数据、自无法采集卫星定位数据时的时间至当前时间的时间差以及在该时间差内轨道交通车辆的速度数据计算当前定位信息，并将计算得到的当前定位信息输出；
图像采集步骤：在轨道交通车辆运行的同时，采用双目视觉相机采集接触网图像，双目视觉相机采集到的图像存储至对应的存储文件夹中；
采集端扫描检测步骤：通过扫描单元轮询检查是否有新的图片数据被写入到图片采集步骤中的存储文件夹，若有新的数据写入，则将新写入的图像数据按照各个部位的图像数据关联在一起，关联的各个部位的图像数据一起被写入到数据库的数据表中；
后端处理步骤：通过处理单元首先扫描采集端扫描检测步骤中写入的数据库中的数据表中每条线路当前处理到的触发杆号，再从该触发杆号起，从各个数据表中读取每种类型算法的多张图片存放位置和读入顺序，然后读取数据；每读入一个数据，从表中删除一个记录，并将当前处理到的触发杆号及轨道交通车辆定位步骤中获得的当前处理到的触发杆号的定位数据信息进行更新。
所述图像采集步骤中，双目视觉相机采集到的接触网图像，按照线路进行分别存储，并将存储的线路在人机交互界面中进行显示；采集段扫描检测步骤中，通过人机交互界面限定扫描固定几个线路，或是扫描所有线路；当选定扫描所有线路时，扫描单元检查是否有未扫描的线路，检查线路中是否包含杆号、腕臂和线夹关键字，检查当前线路下的各个子文件夹的最大触发杆号，检查该线路与上次记录的最大触发杆号是否发生变化，检查逐个杆号，将每个摄像机目录下的图片文件，根据关键词放入数据库中，直到遍历完成；选定一条或多条线路时，按照线路列表进行定时扫描，扫描过程与上述相同；扫描单元根据设定的轮询时间定时扫描，直到外部停止扫描；所述后端处理步骤中，包括两个线程，一个线程实现待处理数据表定时扫描，发现有采集端扫描检测步骤检测的数据时，将该数据记录并加入接收缓冲区，另一个线程平时处于休眠状态，在接收缓冲区中有数据时唤醒该线程，调用算法进行处理，若找到缺陷将缺陷写入缺陷数据库的数据表中，回复休眠状态，等待下一次唤醒。
每个线路下有多个MDB表，内部包含有检测缺陷号、触发杆编号、线路名、当前时间和图片编号。
所述采集端扫描检测步骤中的扫描数据表中包含有线路名和上次扫描的触发杆号。
所述算法包括边缘检测算法、直线提取算法、形态学分析算法、图像二值化算法和图像匹配算法。
所述后端处理步骤中，对于杆号的字符识别包括杆号定位、杆号字符分割和杆号字符识别，杆号定位采用opencv开源库，得到杆号在图像中的位置；通过杆号定位得到杆号字符区域图像后，进一步将杆号图像中的字符串分割成独立的字符，对分割的字符进行识别，得到杆号。
获取杆号区域图像后，判断杆号属于竖向杆号还是横向杆号，若是竖向杆号，则对杆号区域图像进行Canny边缘检测处理，处理之后采用直线检测处理，对直线检测处理后的图像进行旋转，对旋转后的图像进行图像反色处理；若杆号属于横向杆号则直接对杆号图像进行图像反色处理；对图像反色处理后的杆号图像进行形态学处理、自适应二值化处理、连通域分析处理和字符过滤，得到最佳字符串区域，在最佳字符串区域内进行搜索字符，对字符进行匹配分割，分割得到字符，对单个字符进行特征提取，将提取得到的字符特征采用及其算法进行分类，边可得到杆号信息，最后将杆号信息传送到数据库对数据库中对应的数据进行更新。
获取到杆号信息后，依据该杆号信息从数据库中调取该杆号的位置信息，将该位置信息与轨道交通车辆定位步骤中得到的该杆号的定位数据信息进行对比，将该对比结果结合线路信息对定位数据信息进行矫正。
与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：
1、本发明提供了一种接触网的总体检测定位方法，对刚性接触网录像图像数据进行智能数据分析，并对锚段关节点进行定位识别，自动划分锚段区域，能够准确定位刚性接触网悬挂和支持装置，能够实现在线处理图像数据，适用于国内各种运营速度的刚性接触网悬挂类型。
2、本发明的接触网及组件定位方法，可以在没有卫星定位的情况下，得到准确的当前车辆位置信息，本申请显示根据卫星定位单元无法采集卫星定位数据之前的最后一个卫星定位数据、自无法采集卫星定位数据时的时间至当前时间的时间差以及在该时间差内轨道交通车辆的速度数据计算当前定位信息，然后在根据图像采集系统中采集到的杆号信息的位置信息进行对比，从而对测得的位置信息进行校准，从而确保了车辆定位信息的准确性。
3、本发明利用数据库和网络，可以将多台电脑的资源联合工作，实现采集图片的查询，多处理计算机并行处理算法模块，实现用户边拍摄图片，边查看运行结果的过程。本发明由采集单元、扫描单元、数据库处理单元、算法处理单元等模块组成。其中采集单元是双目视觉相机，采集接触网图像数据，扫描单元负责采集检查新线路、依据关键字查询文件夹是否为线路、依据命名规范查询摄像头文件夹、依据当前所有摄像头中最大触发杆号，检查相同触发杆号的所有图片文件，依据摄像头中包含的关键字将相关图片文件名统一入库。数据库处理单元，包含对每条线路建立数据库，依据关键字动态生成数据表、写入数据库操作，避免重复入库的更新检查操作，依据已经处理的杆号及当前写入的最大杆号读取数据库等操作。处理单元，包括缓冲区、线程池、算法处理单元模块、不同缺陷分类操作、处理表记录删除操作、输出结果写入输出数据库操作、杆号信息文件解读及入库操作。
4、本发明中对杆号信息进行自动识别不仅可以节省人力物力还可以保证当铁路接触网出现故障时能够通过杆号信息快速定位故障地点，对保证列车的正常运行具有非常重要的意义。
5、在本发明的杆号识别过程中，由于采集得到的图像来自不同的相机，每个相机采集到的杆号图像中可能既存在纵向杆号图像又存在横向杆号图像，同时不同地区的杆号图像也存在较大的差异。若对所有杆号图像采用同一套配置参数，则可能严重影响杆号识别的性能。为此，将程序中可变参数采用配置文件的形式在程序开始运行时直接读取，有利于对不同的相机采集到的图像，不同类型的杆号图像以及不同地区的杆号图像做最优化处理，从而大大提升杆号字符识别率。
具体实施方式
实施例1
作为本发明一较佳实施例，本实施例公开了：
接触网检测系统综合定位方法，包括以下步骤：
轨道交通车辆定位步骤：当卫星定位单元采集到卫星定位数据时，卫星定位单元实时接收卫星的定位数据，并将该定位数据传输至定位控制单元；定位控制单元实时输出轨道交通车辆的实时位置数据信息，当卫星定位单元无法采集卫星定位数据时，定位控制单元根据卫星定位单元无法采集卫星定位数据之前的最后一个卫星定位数据、自无法采集卫星定位数据时的时间至当前时间的时间差以及在该时间差内轨道交通车辆的速度数据计算当前定位信息，并将计算得到的当前定位信息输出；
图像采集步骤：在轨道交通车辆运行的同时，采用双目视觉相机采集接触网图像，双目视觉相机采集到的图像存储至对应的存储文件夹中；
采集端扫描检测步骤：通过扫描单元轮询检查是否有新的图片数据被写入到图片采集步骤中的存储文件夹，若有新的数据写入，则将新写入的图像数据按照各个部位的图像数据关联在一起，关联的各个部位的图像数据一起被写入到数据库的数据表中；
后端处理步骤：通过处理单元首先扫描采集端扫描检测步骤中写入的数据库中的数据表中每条线路当前处理到的触发杆号，再从该触发杆号起，从各个数据表中读取每种类型算法的多张图片存放位置和读入顺序，然后读取数据；每读入一个数据，从表中删除一个记录，并将当前处理到的触发杆号及轨道交通车辆定位步骤中获得的当前处理到的触发杆号的定位数据信息进行更新。
实施例2
作为本发明又一较佳实施例，本实施例公开了：
接触网检测系统综合定位方法，包括以下步骤：
轨道交通车辆定位步骤：当卫星定位单元采集到卫星定位数据时，卫星定位单元实时接收卫星的定位数据，并将该定位数据传输至定位控制单元；定位控制单元实时输出轨道交通车辆的实时位置数据信息，当卫星定位单元无法采集卫星定位数据时，定位控制单元根据卫星定位单元无法采集卫星定位数据之前的最后一个卫星定位数据、自无法采集卫星定位数据时的时间至当前时间的时间差以及在该时间差内轨道交通车辆的速度数据计算当前定位信息，并将计算得到的当前定位信息输出；
图像采集步骤：在轨道交通车辆运行的同时，采用双目视觉相机采集接触网图像，双目视觉相机采集到的图像存储至对应的存储文件夹中；
采集端扫描检测步骤：通过扫描单元轮询检查是否有新的图片数据被写入到图片采集步骤中的存储文件夹，若有新的数据写入，则将新写入的图像数据按照各个部位的图像数据关联在一起，关联的各个部位的图像数据一起被写入到数据库的数据表中；
后端处理步骤：通过处理单元首先扫描采集端扫描检测步骤中写入的数据库中的数据表中每条线路当前处理到的触发杆号，再从该触发杆号起，从各个数据表中读取每种类型算法的多张图片存放位置和读入顺序，然后读取数据；每读入一个数据，从表中删除一个记录，并将当前处理到的触发杆号及轨道交通车辆定位步骤中获得的当前处理到的触发杆号的定位数据信息进行更新。
所述图像采集步骤中，双目视觉相机采集到的接触网图像，按照线路进行分别存储，并将存储的线路在人机交互界面中进行显示；采集段扫描检测步骤中，通过人机交互界面限定扫描固定几个线路，或是扫描所有线路；当选定扫描所有线路时，扫描单元检查是否有未扫描的线路，检查线路中是否包含杆号、腕臂和线夹关键字，检查当前线路下的各个子文件夹的最大触发杆号，检查该线路与上次记录的最大触发杆号是否发生变化，检查逐个杆号，将每个摄像机目录下的图片文件，根据关键词放入数据库中，直到遍历完成；选定一条或多条线路时，按照线路列表进行定时扫描，扫描过程与上述相同；扫描单元根据设定的轮询时间定时扫描，直到外部停止扫描；所述后端处理步骤中，包括两个线程，一个线程实现待处理数据表定时扫描，发现有采集端扫描检测步骤检测的数据时，将该数据记录并加入接收缓冲区，另一个线程平时处于休眠状态，在接收缓冲区中有数据时唤醒该线程，调用算法进行处理，若找到缺陷将缺陷写入缺陷数据库的数据表中，回复休眠状态，等待下一次唤醒。每个线路下有多个MDB表，内部包含有检测缺陷号、触发杆编号、线路名、当前时间和图片编号。所述采集端扫描检测步骤中的扫描数据表中包含有线路名和上次扫描的触发杆号。
实施例3
作为本发明又一较佳实施例，本实施例公开了：
接触网检测系统综合定位方法，包括以下步骤：轨道交通车辆定位步骤：当卫星定位单元采集到卫星定位数据时，卫星定位单元实时接收卫星的定位数据，并将该定位数据传输至定位控制单元；定位控制单元实时输出轨道交通车辆的实时位置数据信息，当卫星定位单元无法采集卫星定位数据时，定位控制单元根据卫星定位单元无法采集卫星定位数据之前的最后一个卫星定位数据、自无法采集卫星定位数据时的时间至当前时间的时间差以及在该时间差内轨道交通车辆的速度数据计算当前定位信息，并将计算得到的当前定位信息输出；图像采集步骤：在轨道交通车辆运行的同时，采用双目视觉相机采集接触网图像，双目视觉相机采集到的图像存储至对应的存储文件夹中；采集端扫描检测步骤：通过扫描单元轮询检查是否有新的图片数据被写入到图片采集步骤中的存储文件夹，若有新的数据写入，则将新写入的图像数据按照各个部位的图像数据关联在一起，关联的各个部位的图像数据一起被写入到数据库的数据表中；后端处理步骤：通过处理单元首先扫描采集端扫描检测步骤中写入的数据库中的数据表中每条线路当前处理到的触发杆号，再从该触发杆号起，从各个数据表中读取每种类型算法的多张图片存放位置和读入顺序，然后读取数据；每读入一个数据，从表中删除一个记录，并将当前处理到的触发杆号及轨道交通车辆定位步骤中获得的当前处理到的触发杆号的定位数据信息进行更新；
所述图像采集步骤中，双目视觉相机采集到的接触网图像，按照线路进行分别存储，并将存储的线路在人机交互界面中进行显示；采集段扫描检测步骤中，通过人机交互界面限定扫描固定几个线路，或是扫描所有线路；当选定扫描所有线路时，扫描单元检查是否有未扫描的线路，检查线路中是否包含杆号、腕臂和线夹关键字，检查当前线路下的各个子文件夹的最大触发杆号，检查该线路与上次记录的最大触发杆号是否发生变化，检查逐个杆号，将每个摄像机目录下的图片文件，根据关键词放入数据库中，直到遍历完成；选定一条或多条线路时，按照线路列表进行定时扫描，扫描过程与上述相同；扫描单元根据设定的轮询时间定时扫描，直到外部停止扫描；所述后端处理步骤中，包括两个线程，一个线程实现待处理数据表定时扫描，发现有采集端扫描检测步骤检测的数据时，将该数据记录并加入接收缓冲区，另一个线程平时处于休眠状态，在接收缓冲区中有数据时唤醒该线程，调用算法进行处理，若找到缺陷将缺陷写入缺陷数据库的数据表中，回复休眠状态，等待下一次唤醒。每个线路下有多个MDB表，内部包含有检测缺陷号、触发杆编号、线路名、当前时间和图片编号。
所述采集端扫描检测步骤中的扫描数据表中包含有线路名和上次扫描的触发杆号。所述算法包括边缘检测算法、直线提取算法、形态学分析算法、图像二值化算法和图像匹配算法。所述后端处理步骤中，对于杆号的字符识别包括杆号定位、杆号字符分割和杆号字符识别，杆号定位采用opencv开源库，得到杆号在图像中的位置；通过杆号定位得到杆号字符区域图像后，进一步将杆号图像中的字符串分割成独立的字符，对分割的字符进行识别，得到杆号。
获取杆号区域图像后，判断杆号属于竖向杆号还是横向杆号，若是竖向杆号，则对杆号区域图像进行Canny边缘检测处理，处理之后采用直线检测处理，对直线检测处理后的图像进行旋转，对旋转后的图像进行图像反色处理；若杆号属于横向杆号则直接对杆号图像进行图像反色处理；对图像反色处理后的杆号图像进行形态学处理、自适应二值化处理、连通域分析处理和字符过滤，得到最佳字符串区域，在最佳字符串区域内进行搜索字符，对字符进行匹配分割，分割得到字符，对单个字符进行特征提取，将提取得到的字符特征采用及其算法进行分类，边可得到杆号信息，最后将杆号信息传送到数据库对数据库中对应的数据进行更新。获取到杆号信息后，依据该杆号信息从数据库中调取该杆号的位置信息，将该位置信息与轨道交通车辆定位步骤中得到的该杆号的定位数据信息进行对比，将该对比结果结合线路信息对定位数据信息进行矫正。

Claims (8)

1.接触网检测系统综合定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
轨道交通车辆定位步骤：当卫星定位单元采集到卫星定位数据时，卫星定位单元实时接收卫星的定位数据，并将该定位数据传输至定位控制单元；定位控制单元实时输出轨道交通车辆的实时位置数据信息，当卫星定位单元无法采集卫星定位数据时，定位控制单元根据卫星定位单元无法采集卫星定位数据之前的最后一个卫星定位数据、自无法采集卫星定位数据时的时间至当前时间的时间差以及在该时间差内轨道交通车辆的速度数据计算当前定位信息，并将计算得到的当前定位信息输出；
图像采集步骤：在轨道交通车辆运行的同时，采用双目视觉相机采集接触网图像，双目视觉相机采集到的图像存储至对应的存储文件夹中；
采集端扫描检测步骤：通过扫描单元轮询检查是否有新的图片数据被写入到图片采集步骤中的存储文件夹，若有新的数据写入，则将新写入的图像数据按照各个部位的图像数据关联在一起，关联的各个部位的图像数据一起被写入到数据库的数据表中；
后端处理步骤：通过处理单元首先扫描采集端扫描检测步骤中写入的数据库中的数据表中每条线路当前处理到的触发杆号，再从该触发杆号起，从各个数据表中读取每种类型算法的多张图片存放位置和读入顺序，然后读取数据；每读入一个数据，从表中删除一个记录，并将当前处理到的触发杆号及轨道交通车辆定位步骤中获得的当前处理到的触发杆号的定位数据信息进行更新。
2.如权利要求1所述的接触网检测系统综合定位方法，其特征在于：所述图像采集步骤中，双目视觉相机采集到的接触网图像，按照线路进行分别存储，并将存储的线路在人机交互界面中进行显示；采集段扫描检测步骤中，通过人机交互界面限定扫描固定几个线路，或是扫描所有线路；当选定扫描所有线路时，扫描单元检查是否有未扫描的线路，检查线路中是否包含杆号、腕臂和线夹关键字，检查当前线路下的各个子文件夹的最大触发杆号，检查该线路与上次记录的最大触发杆号是否发生变化，检查逐个杆号，将每个摄像机目录下的图片文件，根据关键词放入数据库中，直到遍历完成；选定一条或多条线路时，按照线路列表进行定时扫描，扫描过程与上述相同；扫描单元根据设定的轮询时间定时扫描，直到外部停止扫描；所述后端处理步骤中，包括两个线程，一个线程实现待处理数据表定时扫描，发现有采集端扫描检测步骤检测的数据时，将该数据记录并加入接收缓冲区，另一个线程平时处于休眠状态，在接收缓冲区中有数据时唤醒该线程，调用算法进行处理，若找到缺陷将缺陷写入缺陷数据库的数据表中，回复休眠状态，等待下一次唤醒。
3.如权利要求2所述的接触网检测系统综合定位方法，其特征在于：每个线路下有多个MDB表，内部包含有检测缺陷号、触发杆编号、线路名、当前时间和图片编号。
4.如权利要求2所述的接触网检测系统综合定位方法，其特征在于：所述采集端扫描检测步骤中的扫描数据表中包含有线路名和上次扫描的触发杆号。
5.如权利要求1或2所述的接触网检测系统综合定位方法，其特征在于：所述算法包括边缘检测算法、直线提取算法、形态学分析算法、图像二值化算法和图像匹配算法。
6.如权利要求1所述的接触网检测系统综合定位方法，其特征在于：所述后端处理步骤中，对于杆号的字符识别包括杆号定位、杆号字符分割和杆号字符识别，杆号定位采用opencv开源库，得到杆号在图像中的位置；通过杆号定位得到杆号字符区域图像后，进一步将杆号图像中的字符串分割成独立的字符，对分割的字符进行识别，得到杆号。
7.如权利要求6所述的接触网检测系统综合定位方法，其特征在于：获取杆号区域图像后，判断杆号属于竖向杆号还是横向杆号，若是竖向杆号，则对杆号区域图像进行Canny边缘检测处理，处理之后采用直线检测处理，对直线检测处理后的图像进行旋转，对旋转后的图像进行图像反色处理；若杆号属于横向杆号则直接对杆号图像进行图像反色处理；对图像反色处理后的杆号图像进行形态学处理、自适应二值化处理、连通域分析处理和字符过滤，得到最佳字符串区域，在最佳字符串区域内进行搜索字符，对字符进行匹配分割，分割得到字符，对单个字符进行特征提取，将提取得到的字符特征采用及其算法进行分类，边可得到杆号信息，最后将杆号信息传送到数据库对数据库中对应的数据进行更新。
8.如权利要求6或7所述的接触网检测系统综合定位方法，其特征在于：获取到杆号信息后，依据该杆号信息从数据库中调取该杆号的位置信息，将该位置信息与轨道交通车辆定位步骤中得到的该杆号的定位数据信息进行对比，将该对比结果结合线路信息对定位数据信息进行矫正。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114417042A (zh) * 2021-12-22 2022-04-29 成都唐源电气股份有限公司 基于gps定位的接触网支柱基础数据库自动校正方法
CN115994881A (zh) * 2021-10-18 2023-04-21 合肥中车轨道交通车辆有限公司 接触网悬挂件缺陷检测方法及装置

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