受電弓監(jiān)測方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請實施例公開了一種受電弓監(jiān)測方法及系統(tǒng)，屬故障監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】。本申請實施例公開的受電弓監(jiān)測方法和系統(tǒng)，通過采集受電弓視頻圖像，使用圖像分析方法，監(jiān)測是否存在大火花、中等火花和小火花，分層次監(jiān)測火花的產(chǎn)生，不需額外的測量電路，不受電磁干擾，能夠更準確的預報故障的產(chǎn)生；并且使用圖像分析方法，實現(xiàn)監(jiān)測受電弓姿態(tài)的實時自動監(jiān)測，相比人工檢查具有更高準確度和及時性。
【專利說明】受電弓監(jiān)測方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及故障監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及受電弓監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]受電弓是電力牽引列車從接觸網(wǎng)上取得電能的電氣設備。受電弓安裝在列車車頂，其上框架主體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括滑板、橫桿、弓角和支架，所述滑板與接觸網(wǎng)導線直接接觸，通過接觸網(wǎng)導線從接觸網(wǎng)受取電流供列車使用。
[0003]在列車運行過程中，受電弓的各種運動，例如滑板和支架的平面運動以及滑板的俯仰運動，會導致受電弓的姿態(tài)參數(shù)發(fā)生變化。受電弓的姿態(tài)參數(shù)指受電弓的機構(gòu)幾何參數(shù)，主要包括支架和中軸線(圖1中虛線所示)之間的角度，以及橫桿末端彎曲的角度。如果受電弓的姿態(tài)參數(shù)發(fā)生變化，即受電弓不能保持在正確的工作姿態(tài)，會導致受電弓運動軌跡在行車方向上發(fā)生偏差，影響列車的安全運行。
[0004]另一方面，受電弓在運行中，通過相對靜止的接觸網(wǎng)時，接觸網(wǎng)如果受到外力干擾，將在受電弓和接觸網(wǎng)兩個系統(tǒng)間產(chǎn)生動態(tài)的相互作用而引發(fā)特定形態(tài)的振動。當振動劇烈時，可以造成受電弓滑板與接觸導線脫離接觸，形成離線，產(chǎn)生電火花，這樣不僅會加速電器的絕緣損傷，還會對通信鏈路產(chǎn)生電磁干擾，更嚴重的是直接影響受電弓的受流，甚至會造成供電瞬時中斷，使列車喪失牽引力和制動力。
[0005]由此可知，在受電弓運行時，如果不能了知受電弓姿態(tài)的變化和電火花的產(chǎn)生，將給列車安全運行帶來極大的隱患，因此受電弓的姿態(tài)監(jiān)測和電火花監(jiān)測是保障列車安全運行的重要環(huán)節(jié)。發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，對于受電弓的姿態(tài)，目前仍然主要采取運行前后人工檢查的方法；而對于離線的監(jiān)測，主要采用電檢測的方法，即檢測受電弓和接觸導線間的電阻、受電弓的電流或者接觸網(wǎng)的電流的變化，但這種方法需要額外的檢測電路，而且容易受到電磁干擾而影響檢測精度，通常只能檢測“大離線”，即離線嚴重的情況，不能檢測到出現(xiàn)中等或小火花時引起的異常。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服相關(guān)技術(shù)中缺乏受電弓姿態(tài)監(jiān)測和電火花監(jiān)測精度低的問題，本申請?zhí)峁┮环N受電弓監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
[0007]根據(jù)本申請實施例的第一方面，提供一種受電弓監(jiān)測方法，包括:
[0008]采集受電弓視頻圖像；
[0009]獲取采集到的受電弓視頻圖像的當前幀的灰度信息；
[0010]判斷是否存在火花:
[0011]如果比對受電弓視頻圖像當前幀與參考幀中對應區(qū)域的灰度后，所述當前幀與參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和大于預設的區(qū)域閾值，且所述當前幀中灰度相異的區(qū)域的灰度大于參考幀中對應區(qū)域的灰度且與參考幀中對應區(qū)域的灰度的差值大于預設的灰度閾值，則確定存在大火花；
[0012]如果所述當前幀存在灰度極值區(qū)域，且所述灰度極值區(qū)域的總面積大于預設的極值區(qū)域閾值，則確定存在中等火花；
[0013]如果所述當前幀中滑板與接觸網(wǎng)導線的交點的亮度大于預設的亮度閾值，則確定存在小火花。
[0014]可選的，所述受電弓監(jiān)測方法，還包括:
[0015]當確定存在大火花，或者確定存在中等火花，或者確定存在小火花且出現(xiàn)小火花的交點數(shù)大于預設的安全個數(shù)時，進行報警。
[0016]可選的，所述的受電弓監(jiān)測方法，還包括:
[0017]根據(jù)當前幀采集時間，和/或根據(jù)當前幀采集時間對應的攝像頭GPS定位信息，和/或根據(jù)當前幀采集時間對應的列車桿號識別信息，對出現(xiàn)電火花的區(qū)域進行定位。
[0018]可選的，所述的受電弓監(jiān)測方法，還包括判斷受電弓姿態(tài)是否異常:
[0019]在采集到的受電弓視頻圖像的當前幀中搜索受電弓支架的位置和支架的交點，根據(jù)所述支架的位置和支架的交點得到支架的姿態(tài)參數(shù)；
[0020]在所述當前幀中搜索受電弓的弓角，根據(jù)搜索到的弓角確定弓角的姿態(tài)參數(shù)；[0021 ] 將支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)分別與對應的預設范圍比較，如果支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)超出對應的預設范圍，則確定受電弓姿態(tài)出現(xiàn)異常。
[0022]其中，在所述當前幀中搜索受電弓支架的位置和支架的交點，以及在所述當前幀中搜索受電弓的弓角，包括:
[0023]二值化處理所述當前幀；
[0024]搜索當前幀二值化處理后的白色連通域；
[0025]在搜索到的白色連通域中搜索受電弓支架的位置和支架的交點，以及搜索受電弓的弓角。
[0026]可選的，所述的受電弓監(jiān)測方法，還包括:當不存在大火花時，判斷受電弓姿態(tài)是否出現(xiàn)異常。
[0027]根據(jù)本申請實施例的第二方面，提供一種受電弓姿態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括:
[0028]采集單元，用于采集受電弓視頻圖像；
[0029]圖像處理單元，用于獲取采集到的受電弓視頻圖像的當前幀的灰度信息；
[0030]大火花監(jiān)測單元，用于比對受電弓視頻圖像當前幀與參考幀中對應區(qū)域的灰度，如果所述當前幀與參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和大于預設的區(qū)域閾值，且所述當前幀中灰度相異的區(qū)域的灰度大于參考幀中對應區(qū)域的灰度且與參考幀中對應區(qū)域的灰度的差值大于預設的灰度閾值，則確定存在大火花；
[0031]中等火花監(jiān)測單元，用于搜索當前幀灰度的極值區(qū)域，如果存在所述極值區(qū)域，且所述灰度極值區(qū)域的總面積大于預設的極值區(qū)域閾值，則確定存在中等火花；
[0032]小火花監(jiān)測單元，用于在所述當前幀中搜索滑板與接觸網(wǎng)導線的交點，如果所述交點的亮度大于預設的亮度閾值，則確定存在小火花。
[0033]可選的，所述受電弓監(jiān)測系統(tǒng)，還包括:
[0034]報警單元，用于當確定存在大火花，或者確定存在中等火花，或者確定存在小火花且出現(xiàn)小火花的交點數(shù)大于預設的安全個數(shù)時，進行報警。
[0035]可選的，所述的受電弓監(jiān)測系統(tǒng)，還包括:
[0036]定位單元，用于根據(jù)當前幀采集時間，和/或根據(jù)當前幀采集時間對應的攝像頭GPS定位信息，和/或根據(jù)當前幀采集時間對應的列車桿號識別信息，對出現(xiàn)電火花的區(qū)域進行定位。
[0037]可選的，所述的受電弓監(jiān)測系統(tǒng)，還包括:
[0038]受電弓姿態(tài)監(jiān)測單元，用于監(jiān)測受電弓姿態(tài)是否存在異常，所述受電弓姿態(tài)監(jiān)測單元包括:
[0039]支架搜索子單元，用于在所述當前幀中搜索受電弓支架的位置和支架的交點；
[0040]支架姿態(tài)參數(shù)獲取子單元，用于根據(jù)所述支架的位置和支架的交點得到支架的姿態(tài)參數(shù)；
[0041]弓角搜索子單元，用于在所述當前幀中搜索受電弓的弓角；
[0042]弓角姿態(tài)參數(shù)獲取子單元，用于根據(jù)搜索到的弓角得到弓角的姿態(tài)參數(shù)；
[0043]異常判斷子單元，用于將支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)分別與對應的預設范圍比較，如果支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)超出對應的預設范圍，確定受電弓姿態(tài)出現(xiàn)異常。
[0044]本申請實施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果:采集受電弓視頻圖像，使用圖像分析方法，監(jiān)測是否存在大火花、中等火花和小火花，不需額外的測量電路，不受電磁干擾，具有更好的準確度，并且使用圖像分析方法，實現(xiàn)監(jiān)測受電弓姿態(tài)的實時自動監(jiān)測，相比人工檢查具有更高準確度。
[0045]應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0047]圖1為本申請一示例性實施例示出的一種受電弓監(jiān)測方法的流程示意圖。
[0048]圖2為本申請另一示例性實施例示出的一種受電弓監(jiān)測方法的流程示意圖。
[0049]圖3為本申請又一示例性實施例示出的一種受電弓監(jiān)測方法的流程示意圖。
[0050]圖4為本申請一示例性實施例示出的一種受電弓監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051]圖5為本申請另一示例性實施例示出的一種受電弓監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0052]這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本申請相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本申請的一些方面相一致的系統(tǒng)和方法的例子。
[0053]為了全面理解本申請，在以下詳細描述中提到了眾多具體的細節(jié)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解，本申請可以無需這些具體細節(jié)而實現(xiàn)。在其他實施例中，不詳細描述公知的方法、過程、組件和電路，以免不必要地導致實施例模糊。
[0054]圖1為本申請一示例性實施例示出的一種受電弓監(jiān)測方法的流程示意圖，如圖1所示，所述方法包括:
[0055]步驟S101，采集受電弓視頻圖像。
[0056]其中，通過安裝在列車頂?shù)臄z像頭拍攝受電弓視頻，根據(jù)攝像頭拍攝的受電弓視頻采集受電弓視頻圖像，形成受電弓視頻圖像序列。所述攝像頭的安裝位置應當能夠拍攝到受電弓所有與接觸網(wǎng)導線的交點。
[0057]步驟S102，獲取采集到的受電弓視頻圖像的當前幀的灰度信息。
[0058]其中，為對受電弓進行實時監(jiān)測，對受電弓視頻圖像序列的每幀圖像進行分析。對于受電弓視頻圖像的當前幀進行灰度化處理，得到當前幀的灰度信息。
[0059]步驟S103，判斷是否存在火花:
[0060]步驟S1031，如果比對所述當前幀與參考幀中對應區(qū)域的灰度后，所述當前幀與參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和大于預設的區(qū)域閾值，且所述當前幀中灰度相異的區(qū)域的灰度大于參考幀中對應區(qū)域的灰度且與參考幀中對應區(qū)域的灰度的差值大于預設的灰度閾值，則確定存在大火花；
[0061]步驟S1032，如果所述當前幀存在灰度極值區(qū)域，且所述灰度極值區(qū)域的總面積大于預設的極值區(qū)域閾值，則確定存在中等火花；
[0062]步驟S1033，如果所述當前幀中滑板與接觸網(wǎng)導線的交點的亮度值大于預設的亮度閾值，則確定存在小火花。
[0063]其中，步驟S1031中，比對受電弓視頻圖像的當前幀與參考幀中對應區(qū)域的灰度，所述參考幀為事先選擇的相同攝像頭拍攝得到的受電弓正常狀態(tài)的圖像，所述對應區(qū)域為當前幀和參考幀對齊時相同位置的區(qū)域。所述比對可以將所述當前幀和所述參考幀對齊，比對相同位置區(qū)域的灰度。如果比對所述當前幀與參考幀中對應區(qū)域的灰度后，所述當前幀與參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和大于預設的區(qū)域閾值(簡稱為條件I)，且所述當前幀中與所述參考幀灰度相異的區(qū)域的灰度大于所述參考幀中對應區(qū)域的灰度(簡稱為條件2)，且所述當前幀中灰度相異的區(qū)域的灰度與參考幀中對應區(qū)域的灰度的差值大于預設的灰度閾值(簡稱為條件3)，則確定存在大火花。當規(guī)定所述灰度閾值為大于零的值時，條件3可以涵蓋條件2，省略條件2的判斷。
[0064]在第一種可能的實施方式中，如果所述當前幀中存在和所述參考幀灰度不同的對應區(qū)域，計算所有當前幀中與所述參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和，判斷所述面積總和是否大于預設的區(qū)域閾值，否則，確定不存在大火花；如果所述面積總和大于預設的區(qū)域閾值，則判斷所述當前幀中與所述參考幀灰度相異的區(qū)域的灰度是否大于預設的灰度閾值，否則，確定不存在大火花；如果所述當前幀中與所述參考幀灰度相異的區(qū)域的灰度與參考幀中對應區(qū)域的灰度的差值大于預設的灰度閾值，則確定存在大火花，否則，確定不存在大火花。
[0065]在第二種可能的實施方式中，如果所述當前幀中存在和所述參考幀灰度不同的對應區(qū)域，則判斷所述當前幀中與所述參考幀灰度相異的區(qū)域的灰度與參考幀中對應區(qū)域的灰度的差值是否大于預設的灰度閾值，否則不存在大火花，其中所述灰度閾值為正值；如果所述當前幀中與所述參考幀灰度相異的區(qū)域的灰度與參考幀中對應區(qū)域的灰度的差值大于預設的灰度閾值，則計算所有當前幀中與所述參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和，判斷所述面積總和是否大于預設的區(qū)域閾值，否則，確定不存在大火花；如果所述面積總和大于預設的區(qū)域閾值，則確定存在大火花，否則，確定不存在大火花。
[0066]所述區(qū)域閾值和所述灰度閾值確定了何種程度的火花為大火花，可以通過統(tǒng)計不同程度的火花引起的圖像灰度的變化，依據(jù)統(tǒng)計結(jié)果預先選擇設定。例如，所述區(qū)域閾值可以設定為當前幀全區(qū)域面積的1/4，所述灰度閾值設定為200，當當前幀中與所述參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和超過當前幀全區(qū)域面積的1/4，所述當前幀中與所述參考幀灰度相異的區(qū)域的灰度大于200時，確定存在大火花。
[0067]其中，步驟S1032中，根據(jù)當前幀的灰度信息，搜索當前幀的灰度極值區(qū)域，所述灰度極值區(qū)域為含有局部灰度極值的區(qū)域，如果存在所述灰度極值區(qū)域，即能夠搜索到當前幀的灰度極值區(qū)域，計算所述灰度極值區(qū)域的總面積，如果所述灰度極值區(qū)域的總面積大于預設的極值區(qū)域閾值，則確定存在中等火花，否則，確定不存在中等火花。搜索灰度極值區(qū)域可以使用常規(guī)的局部極值搜索方法。其中，所述極值區(qū)域閾值可以根據(jù)火花分級的情況，通過統(tǒng)計不同程度的火花引起的圖像灰度的變化，依據(jù)統(tǒng)計結(jié)果預先選擇設定。
[0068]其中，步驟S1033中，在所述當前幀中搜索滑板與接觸網(wǎng)導線的交點，如果所述交點的亮度大于預設的亮度閾值，則確定存在小火花。在當前幀中搜索滑板與接觸網(wǎng)導線的交點，可以包括:
[0069](al)對當前幀進行預處理；
[0070](a2) 二值化處理預處理后的當前幀；
[0071](a3)搜索當前幀二值化處理后得到的白色連通域；
[0072](a4)在搜索到的白色連通域中搜索滑板與接觸網(wǎng)導線的交點。
[0073]其中，步驟(al)中預處理包括對當前幀進行濾波和去噪，以使后續(xù)的搜索更為準確。由于受電弓視頻圖像大多數(shù)情況下是以藍天為背景，對于當前幀的紅、綠、藍三個像素通道，只對藍色通道灰度圖像進行去噪，不僅可以區(qū)分圖像內(nèi)容和背景，相比使用三通道更能節(jié)省運算時間和資源。
[0074]對當前幀進行預處理后，使用二值化處理當前幀。二值化處理后，圖像只呈現(xiàn)為黑色和白色，在圖像中會存在大片白色連通域，搜索出白色連通域。對于搜索到的白色連通域，可以使用霍夫變換搜索到兩個支架所在的直線，同時能得到兩個支架所在直線的交點。得到的兩臂所在直線的交點后，從交點開始沿中軸線向上，可以使用sobel算子邊緣搜索技術(shù)，進行邊緣搜索，根據(jù)預設的弓角梯度范圍，搜索到弓角，即搜索到梯度在弓角梯度范圍內(nèi)的點，則該點為弓角的點，由此可以得到弓角的位置。根據(jù)弓角的位置能夠確定橫桿所在的直線(兩個弓角上端的連線)。利用霍夫變換還可以搜索到與橫桿相交的直線，即接觸網(wǎng)導線所在的直線。橫桿所在的直線和接觸網(wǎng)導線所在的直線兩者的交點即為滑板與接觸網(wǎng)導線的交點。得到滑板與接觸網(wǎng)導線的交點后，獲取所述交點的亮度值，如果所述交點的亮度大于亮度閾值，則確定存在小火花。
[0075]搜索弓角也可以使用canny邊緣檢測技術(shù)，但對于彎曲處的搜索，sobel邊緣搜索技術(shù)具有更好的準確度。
[0076]所述預設的弓角梯度范圍根據(jù)受電弓弓角的彎曲角度確定。所述亮度閾值可以通過統(tǒng)計不同程度的火花引起的圖像亮度的變化，依據(jù)統(tǒng)計結(jié)果預先選擇設定。
[0077]對于滑板與接觸網(wǎng)導線的交點的搜索也可以使用其他常規(guī)的背景分離和圖像識別方法。
[0078]其中，對于步驟S103，其子步驟S1031-S1033可以都執(zhí)行，即對每一幀采集到的受電弓視頻圖像，都并行執(zhí)行或次第執(zhí)行是否存在大火花、中等火花和小火花的判斷，但通常如果確定存在大火花，便無必要再確定是否存在中等火花和小火花，如果確定存在中等火花，也無必要再確定是否存在小火花，雖然并行執(zhí)行或次第執(zhí)行步驟S1031-S1033，不會遺漏對危險的判斷，但在程序上存在冗余。因此在一種可能的優(yōu)選方案中，先進行大火花的監(jiān)測，判斷是否存在大火花，如果存在大火花，則結(jié)束步驟S103，即判斷完畢，不再進行中等火花和小火花的監(jiān)測；如果不存在大火花，則進行中等火花的監(jiān)測，判斷是否存在中等火花，如果存在中等火花，則結(jié)束步驟S103，不再進行小火花的監(jiān)測；如果不存在中等火花，則進行小火花的監(jiān)測，判斷是否存在小火花。
[0079]所述的受電弓監(jiān)測方法，還可以包括:
[0080]當確定存在大火花，或者確定存在中等火花，或者確定存在小火花且出現(xiàn)小火花的交點數(shù)大于預設的安全個數(shù)時，進行報警。
[0081]受電弓與接觸網(wǎng)導線有至少兩個交點，通常受電弓與接觸網(wǎng)導線的交點為四個。當只有少數(shù)交點產(chǎn)生小火花時，通?？梢詺w為正常狀態(tài)，不進行報警，當產(chǎn)生小火花的交點數(shù)超過一定數(shù)量時，則說明出現(xiàn)了異常，應該進行報警。因此可以預設安全個數(shù)，當出現(xiàn)小火花的交點數(shù)大于預設的安全個數(shù)時，例如對于單臂弓，出現(xiàn)小火花的交點數(shù)大于2個時，進行報警。
[0082]所述報警可以為聲光報警，并同時在監(jiān)控界面上顯示是何種報警，例如可以在確定存在大火花時，進行聲光報警，并在監(jiān)控界面上顯示大火花報警提示畫面、文字或聲音。當不存在小火花時，可以顯示正常。
[0083]所述的受電弓監(jiān)測方法，還可以包括:
[0084]根據(jù)當前幀采集時間，和/或根據(jù)當前幀采集時間對應的攝像頭GPS定位信息，和/或根據(jù)當前幀采集時間對應的列車桿號識別信息，對出現(xiàn)電火花的區(qū)域進行定位。
[0085]其中，在列車運行過程中，監(jiān)測受電弓是否出現(xiàn)電火花，當監(jiān)測到電火花時，如果了知出現(xiàn)電火花的區(qū)域，即了知出現(xiàn)電火花的接觸網(wǎng)導線區(qū)段，則有利于后續(xù)的檢修。對出現(xiàn)電火花的區(qū)域進行定位，在第一種可能的實施方式中，如果根據(jù)受電弓視頻圖像的當前幀判斷存在電火花，則可以根據(jù)所述當前幀的采集時間判斷列車在所述采集時間運行的地點或區(qū)段，從而可以得到出現(xiàn)電火花的接觸網(wǎng)導線區(qū)段。在第二種可能的實施方式中，可以在用于獲取受電弓視頻圖像的攝像頭中安裝GPS模塊，列車運行過程中，同時記錄所述GPS模塊的GPS定位信息，所述GPS定位信息與時間對應，如果根據(jù)受電弓視頻圖像的當前幀判斷存在電火花，則根據(jù)當前幀采集時間可以查找到對應的GPS定位信息，得到出現(xiàn)電火花的區(qū)域。在第三種可能的實施方式中，列車運行過程中，可以使用另外的攝像頭拍攝列車桿號，并記錄相應的拍攝的時間，如果根據(jù)受電弓視頻圖像的當前幀判斷存在電火花，則根據(jù)當前幀采集時間可以查找到對應的列車桿號識別信息，根據(jù)列車桿號識別信息可以得到列車桿號所在的位置，從而可以得到電火花出現(xiàn)的區(qū)域。
[0086]對于電火花出現(xiàn)的區(qū)域的定位，也可以將上述三種實施方式進行組合，彼此之間得到的結(jié)果相互印證，以得到更準確的電火花出現(xiàn)的區(qū)域。
[0087]圖2為本申請另一示例性實施例示出的一種受電弓監(jiān)測方法的流程示意圖，如圖2所示，所述方法可以包括:
[0088]步驟S201，采集受電弓視頻圖像。
[0089]步驟S202，獲取采集到的受電弓視頻圖像的當前幀的灰度信息。
[0090]其中，步驟S201和步驟S202分別與步驟S101和步驟S102相同。
[0091]步驟S203，判斷受電弓姿態(tài)是否出現(xiàn)異常。
[0092]其中，步驟S203包括；
[0093](bl)在所述當前幀中搜索受電弓支架的位置和支架的交點，根據(jù)所述支架的位置和支架的交點得到支架的姿態(tài)參數(shù)；
[0094](b2)在所述當前幀中搜索受電弓的弓角，根據(jù)搜索到的弓角得到弓角的姿態(tài)參數(shù)；
[0095](b3)將支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)分別與對應的預設范圍比較，如果支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)超出對應的預設范圍，確定受電弓姿態(tài)出現(xiàn)異常。
[0096]其中，在所述當前幀中搜索受電弓支架的位置和支架的交點和在所述當前幀中搜索受電弓的弓角，可以包括:
[0097](cl)對當前幀進行預處理；
[0098](c2) 二值化處理預處理后的當前幀；
[0099](c3)搜索當前幀二值化處理后得到的白色連通域；
[0100](c4)在搜索到的白色連通域中搜索受電弓支架的位置和支架的交點以及受電弓的弓角。
[0101]其中，步驟(cl)中預處理包括對當前幀進行濾波和去噪，優(yōu)選的是對于當前幀的紅、綠、藍三個像素通道，只對藍色通道灰度圖像進行去噪。
[0102]對當前幀進行預處理后，使用二值化處理當前幀。然后搜索二值化處理后圖像中的白色連通域。對于搜索到的白色連通域，可以使用霍夫變換搜索到兩個支架所在的直線，同時能得到兩個支架所在直線的交點，根據(jù)兩個支架所在的直線和兩個支架所在直線的交點能夠得到兩個支架與中軸線的角度，所述兩個支架與中軸線的角度即支架的姿態(tài)參數(shù)，也可以只取其中一個支架與中軸線的角度作為支架的姿態(tài)參數(shù)。
[0103]得到的兩臂所在直線的交點后，從交點開始沿中軸線向上，可以使用sobel算子邊緣搜索技術(shù)，進行邊緣搜索，根據(jù)預設的弓角梯度范圍，搜索到弓角，同時可以根據(jù)所述到的弓角的形態(tài)得到弓角的彎曲角度，所述弓角的彎曲角度即弓角的姿態(tài)參數(shù)。
[0104]得到支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)后，比較支架的姿態(tài)參數(shù)與支架姿態(tài)參數(shù)預設范圍進行，以及比較弓角的姿態(tài)參數(shù)與弓角姿態(tài)參數(shù)預設范圍。如果支架的姿態(tài)參數(shù)超出支架姿態(tài)參數(shù)預設范圍，或者弓角姿態(tài)參數(shù)超出弓角姿態(tài)參數(shù)預設范圍，確定受電弓姿態(tài)出現(xiàn)異常。所述支架姿態(tài)參數(shù)預設范圍和弓角姿態(tài)參數(shù)預設范圍根據(jù)受電弓的姿態(tài)在正常時對應的支架姿態(tài)參數(shù)范圍和弓角姿態(tài)參數(shù)范圍確定。
[0105]步驟S204，判斷是否存在大火花:比對所述當前幀與參考幀中對應區(qū)域的灰度，如果所述當前幀與參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和大于預設的區(qū)域閾值，且所述當前幀中灰度相異的區(qū)域的灰度大于預設的灰度閾值，則確定存在大火花；否則，執(zhí)行步驟S204。
[0106]步驟S205，判斷是否存在中等火花:搜索所述當前幀的灰度極值區(qū)域，如果所述當前幀存在灰度極值區(qū)域，則確定存在中等火花；否則，執(zhí)行步驟S205。
[0107]步驟S206，判斷是否存在小火花:搜索所述當前幀中滑板與接觸網(wǎng)導線的交點，如果所述交點的亮度值大于預設的亮度閾值，則確定存在小火花。
[0108]其中，步驟S204-S206可以參見步驟S1031-S1033。步驟S203和步驟S204可以順序進行也可以同時進行，即同時分別進行受電弓姿態(tài)是否異常的判斷和是否存在電火花的判斷。
[0109]步驟S207，當確定存在大火花，或者確定存在中等火花，或者確定存在小火花且出現(xiàn)小火花的交點數(shù)大于預設的安全個數(shù)，或者受電弓姿態(tài)出現(xiàn)異常時，進行報警。
[0110]其中，所述報警可以為聲光報警，并同時在監(jiān)控界面上顯示是何種報警，當不存在小火花時，可以顯示無火花，當受電弓姿態(tài)未出現(xiàn)異常時，可以顯示受電弓姿態(tài)正常。
[0111]步驟S208，根據(jù)當前幀采集時間，對出現(xiàn)電火花和/或出現(xiàn)受電弓姿態(tài)異常的區(qū)域進行定位。
[0112]其中，如果根據(jù)受電弓視頻圖像的當前幀判斷存在電火花，則根據(jù)所述當前幀的采集時間判斷列車在所述采集時間運行的地點或區(qū)段，得到出現(xiàn)電火花的接觸網(wǎng)導線區(qū)段；如果根據(jù)受電弓視頻圖像的當前幀判斷受電弓姿態(tài)出現(xiàn)異常，則根據(jù)所述當前幀的采集時間判斷列車在所述采集時間運行的地點或區(qū)段，得到出現(xiàn)受電弓姿態(tài)異常的接觸網(wǎng)導線區(qū)段；如果根據(jù)受電弓視頻圖像的當前幀判斷既存在小火花也出現(xiàn)了受電弓姿態(tài)異常，貝_根據(jù)所述當前幀的采集時間判斷列車在所述采集時間運行的地點或區(qū)段，得到同時存在小火花和出現(xiàn)受電弓姿態(tài)異常的接觸網(wǎng)導線區(qū)段。
[0113]步驟S208還可以根據(jù)當前幀采集時間對應的攝像頭GPS定位信息，和/或根據(jù)當前幀采集時間對應的列車桿號識別信息，對存在電火花和/或出現(xiàn)受電弓異常的區(qū)域進行定位。
[0114]圖3為本申請另一示例性實施例示出的一種受電弓監(jiān)測方法的流程示意圖，如圖3所示，所述方法可以包括:
[0115]步驟S301，采集受電弓視頻圖像。
[0116]步驟S302，獲取采集到的受電弓視頻圖像的當前幀的灰度信息。
[0117]其中，步驟S301和步驟S302分別與步驟S301和步驟S302相同。
[0118]步驟S303，判斷是否存在大火花:比對所述當前幀與參考幀中對應區(qū)域的灰度，如果所述當前幀與參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和大于預設的區(qū)域閾值，且所述當前幀中灰度相異的區(qū)域的灰度大于預設的灰度閾值，則確定存在大火花；否則，執(zhí)行步驟S304和步驟S305。
[0119]步驟S304，判斷受電弓姿態(tài)是否出現(xiàn)異常。
[0120]其中，步驟S304包括:
[0121](dl)在所述當前幀中搜索受電弓支架的位置和支架的交點，根據(jù)所述支架的位置和支架的交點得到支架的姿態(tài)參數(shù)；
[0122](d2)在所述當前幀中搜索受電弓的弓角，根據(jù)搜索到的弓角得到弓角的姿態(tài)參數(shù)；
[0123](d3)將支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)分別與對應的預設范圍比較，如果支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)超出對應的預設范圍，確定受電弓姿態(tài)出現(xiàn)異常。
[0124]步驟S305，判斷是否存在中等火花:搜索所述當前幀的灰度極值區(qū)域，如果所述當前幀存在灰度極值區(qū)域，則確定存在中等火花；否則，執(zhí)行步驟S206。
[0125]步驟S306，判斷是否存在小火花:搜索所述當前幀中滑板與接觸網(wǎng)導線的交點，如果所述交點的亮度值大于預設的亮度閾值，則確定存在小火花。
[0126]其中，步驟S303、S305、S306可以參見步驟S1031-S1033，步驟S304可以參加步驟S203。
[0127]其中，由于存在大火花時，受電弓視頻圖像中會出現(xiàn)大片光斑，從受電弓視頻圖像中搜索支架、支架的交點和弓角較為困難，受電弓姿態(tài)監(jiān)測的準確度下降，因此可以只當不存在大火花時，判斷受電弓姿態(tài)是否出現(xiàn)異常。
[0128]步驟S307，當確定存在大火花，或者確定存在中等火花，或者確定存在小火花且出現(xiàn)小火花的交點數(shù)大于預設的安全個數(shù)，或者受電弓姿態(tài)出現(xiàn)異常時，進行報警。
[0129]步驟S308，根據(jù)當前幀采集時間，對出現(xiàn)電火花和/或出現(xiàn)受電弓姿態(tài)異常的區(qū)域進行定位。
[0130]通過以上的方法實施例的描述，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本申請可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)，當然也可以通過硬件，但很多情況下前者是更佳的實施方式?；谶@樣的理解，本申請的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，并存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺智能設備執(zhí)行本申請各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括:只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、磁碟或者光盤等各種可以存儲數(shù)據(jù)和程序代碼的介質(zhì)。
[0131]圖4為本申請一示例性實施例示出的一種受電弓監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，所述系統(tǒng)包括:
[0132]采集單元U401，用于采集受電弓視頻圖像。
[0133]圖像處理單元U402，與U401連接，用于獲取采集到的受電弓視頻圖像的當前幀的灰度信息。
[0134]其中，所述采集單元U401可以包括攝像頭和視頻圖像處理單元，所述視頻圖像處理單元根據(jù)攝像頭拍攝的受電弓視頻采集受電弓視頻圖像，形成受電弓視頻圖像序列。所述采集單元U401也可以為具備視頻圖像處理功能的攝像頭。所述攝像頭的安裝位置應當能夠拍攝到受電弓所有與接觸網(wǎng)導線的交點。
[0135]大火花監(jiān)測單元U403，與U402連接，用于比對受電弓視頻圖像當前幀與參考幀中對應區(qū)域的灰度，如果所述當前幀與參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和大于預設的區(qū)域閾值，且所述當前幀中灰度相異的區(qū)域的灰度大于參考幀中對應區(qū)域的灰度且與參考幀中對應區(qū)域的灰度的差值大于預設的灰度閾值，則確定存在大火花。
[0136]中等火花監(jiān)測單元U404，與U402連接，用于搜索當前幀灰度的極值區(qū)域，如果存在所述極值區(qū)域，且所述灰度極值區(qū)域的總面積大于預設的極值區(qū)域閾值，則確定存在中等火花。
[0137]小火花監(jiān)測單元U405，與U401連接，用于在所述當前幀中搜索滑板與接觸網(wǎng)導線的交點，如果所述交點的亮度大于預設的亮度閾值，則確定存在小火花。
[0138]圖5為本申請另一示例性實施例示出的一種受電弓監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示,所述系統(tǒng)包括:
[0139]采集單元U501，用于采集受電弓視頻圖像。
[0140]圖像處理單元U502，與U501連接，用于獲取采集到的受電弓視頻圖像的當前幀的灰度信息。
[0141]大火花監(jiān)測單元U503，與U502連接，用于比對受電弓視頻圖像當前幀與參考幀中對應區(qū)域的灰度，如果所述當前幀與參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和大于預設的區(qū)域閾值，且所述當前幀中灰度相異的區(qū)域的灰度大于參考幀中對應區(qū)域的灰度且與參考幀中對應區(qū)域的灰度的差值大于預設的灰度閾值，則確定存在大火花。
[0142]中等火花監(jiān)測單元U504，與U503和U502連接，用于當U503監(jiān)測的結(jié)果為不存在大火花時，搜索當前幀灰度的極值區(qū)域，如果存在所述極值區(qū)域，且所述灰度極值區(qū)域的總面積大于預設的極值區(qū)域閾值，則確定存在中等火花。
[0143]小火花監(jiān)測單元U505，與U504和U501連接，用于當U504監(jiān)測的結(jié)果為不存在中等火花時，在所述當前幀中搜索滑板與接觸網(wǎng)導線的交點，如果所述交點的亮度大于預設的亮度閾值，則確定存在小火花。
[0144]受電弓姿態(tài)監(jiān)測單元U506，與U503和U501連接，用于當大火花監(jiān)測單元判斷的結(jié)果為否時，監(jiān)測受電弓姿態(tài)是否存在異常，所述受電弓姿態(tài)監(jiān)測單元包括:
[0145]預處理子單元U5061，用于對所述當前幀進行預處理，所述預處理包括對所述當前幀的藍色通道灰度圖像進行去噪；
[0146]支架搜索子單元U5062，與U5061連接，用于在所述當前幀中搜索受電弓支架的位置和支架的交點；
[0147]支架姿態(tài)參數(shù)獲取子單元U5063，與U5062連接，用于根據(jù)所述支架的位置和支架的交點得到支架的姿態(tài)參數(shù)；
[0148]弓角搜索子單元U5064，與U5061連接，用于在所述當前幀中搜索受電弓的弓角；
[0149]弓角姿態(tài)參數(shù)獲取子單元U5065，與U5064連接，用于根據(jù)搜索到的弓角得到弓角的姿態(tài)參數(shù)；
[0150]異常判斷子單元U5066，與U5063和U5065連接，用于將支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)分別與對應的預設范圍比較，如果支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)超出對應的預設范圍，確定受電弓姿態(tài)出現(xiàn)異常。
[0151]報警單元U507，與U503、U504、U505和U506連接，用于當確定存在大火花，或者確定存在中等火花，或者確定存在小火花且出現(xiàn)小火花的交點數(shù)大于預設的安全個數(shù)，或者受電弓姿態(tài)出現(xiàn)異常時，進行報警。
[0152]定位單元U508，與U501、U503、U504、U505和U506連接，根據(jù)當前幀采集時間，對出現(xiàn)電火花和/或出現(xiàn)受電弓姿態(tài)異常的區(qū)域進行定位。
[0153]其中，定位單元U508還可以使用當前幀采集時間、當前幀采集時間對應的攝像頭GPS定位信息和/或根據(jù)當前幀采集時間對應的列車桿號識別信息的不同組合，對出現(xiàn)電火花和受電弓姿態(tài)異常的區(qū)域進行定位。
[0154]為了描述的方便，描述以上系統(tǒng)時以功能分為各種單元分別描述。當然，在實施本申請時可以把各單元的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現(xiàn)。
[0155]本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統(tǒng)或系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的系統(tǒng)及系統(tǒng)實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。
[0156]需要說明的是，在本文中，諸如“第一”和“第二”等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者逆序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0157]以上所述僅是本申請的【具體實施方式】，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本申請。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種受電弓監(jiān)測方法，其特征在于，包括: 米集受電弓視頻圖像； 獲取采集到的受電弓視頻圖像的當前幀的灰度信息； 判斷是否存在火花: 如果比對受電弓視頻圖像當前幀與參考幀中對應區(qū)域的灰度后，所述當前幀與參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和大于預設的區(qū)域閾值，所述當前幀中灰度相異的區(qū)域的灰度大于參考幀中對應區(qū)域的灰度且與參考幀中對應區(qū)域的灰度的差值大于預設的灰度閾值，則確定存在大火花； 如果所述當前幀存在灰度極值區(qū)域，且所述灰度極值區(qū)域的總面積大于預設的極值區(qū)域閾值，則確定存在中等火花； 如果所述當前幀中滑板與接觸網(wǎng)導線的交點的亮度大于預設的亮度閾值，則確定存在小火花。
2.如權(quán)利要求1所述受電弓監(jiān)測方法，其特征在于，還包括: 當確定存在大火花，或者確定存在中等火花，或者確定存在小火花且出現(xiàn)小火花的交點數(shù)大于預設的安全個數(shù)時，進行報警。
3.如權(quán)利要求1所述的受電弓監(jiān)測方法，其特征在于，還包括: 根據(jù)當前幀采集時間，和/或根據(jù)當前幀采集時間對應的攝像頭GPS定位信息，和/或根據(jù)當前幀采集時間對應的列車桿號識別信息，對出現(xiàn)電火花的區(qū)域進行定位。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的受電弓監(jiān)測方法，其特征在于，還包括判斷受電弓姿態(tài)是否異常: 在采集到的受電弓視頻圖像的當前幀中搜索受電弓支架的位置和支架的交點，根據(jù)所述支架的位置和支架的交點得到支架的姿態(tài)參數(shù)； 在所述當前幀中搜索受電弓的弓角，根據(jù)搜索到的弓角確定弓角的姿態(tài)參數(shù)； 將支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)分別與對應的預設范圍比較，如果支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)超出對應的預設范圍，則確定受電弓姿態(tài)出現(xiàn)異常。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的受電弓姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，在所述當前幀中搜索受電弓支架的位置和支架的交點，以及在所述當前幀中搜索受電弓的弓角，包括: 二值化處理所述當前幀； 搜索當前幀二值化處理后的白色連通域； 在搜索到的白色連通域中搜索受電弓支架的位置和支架的交點，以及搜索受電弓的弓角。
6.如權(quán)利要求4所述的受電弓監(jiān)測方法，其特征在于，還包括:當不存在大火花時，判斷受電弓姿態(tài)是否出現(xiàn)異常。
7.一種受電弓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括: 采集單元，用于采集受電弓視頻圖像； 圖像處理單元，用于獲取采集到的受電弓視頻圖像的當前幀的灰度信息； 大火花監(jiān)測單元，用于比對受電弓視頻圖像當前幀與參考幀中對應區(qū)域的灰度，如果所述當前幀與參考幀灰度相異的區(qū)域的面積總和大于預設的區(qū)域閾值，所述當前幀中灰度相異的區(qū)域的灰度大于參考幀中對應區(qū)域的灰度且與參考幀中對應區(qū)域的灰度的差值大于預設的灰度閾值，則確定存在大火花； 中等火花監(jiān)測單元，用于搜索當前幀灰度的極值區(qū)域，如果存在所述極值區(qū)域，且所述灰度極值區(qū)域的總面積大于預設的極值區(qū)域閾值，則確定存在中等火花； 小火花監(jiān)測單元，用于在所述當前幀中搜索滑板與接觸網(wǎng)導線的交點，如果所述交點的亮度大于預設的亮度閾值，則確定存在小火花。
8.如權(quán)利要求7所述受電弓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 報警單元，用于當確定存在大火花，或者確定存在中等火花，或者確定存在小火花且出現(xiàn)小火花的交點數(shù)大于預設的安全個數(shù)時，進行報警。
9.如權(quán)利要求7所述的受電弓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 定位單元，用于根據(jù)當前幀采集時間，和/或根據(jù)當前幀采集時間對應的攝像頭GPS定位信息，和/或根據(jù)當前幀采集時間對應的列車桿號識別信息，對出現(xiàn)電火花的區(qū)域進行定位。
10.如權(quán)利要求7-9任一項所述的受電弓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 受電弓姿態(tài)監(jiān)測單元，用于監(jiān)測受電弓姿態(tài)是否存在異常，所述受電弓姿態(tài)監(jiān)測單元包括: 支架搜索子單元，用于在所述當前幀中搜索受電弓支架的位置和支架的交點； 支架姿態(tài)參數(shù)獲取子單元，用于根據(jù)所述支架的位置和支架的交點得到支架的姿態(tài)參數(shù)； 弓角搜索子單元，用于在所述當前幀中搜索受電弓的弓角； 弓角姿態(tài)參數(shù)獲取子單元，用于根據(jù)搜索到的弓角得到弓角的姿態(tài)參數(shù)； 異常判斷子單元，用于將支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)分別與對應的預設范圍比較，如果支架的姿態(tài)參數(shù)或者弓角的姿態(tài)參數(shù)超出對應的預設范圍，確定受電弓姿態(tài)出現(xiàn)異常。
【文檔編號】B60L5/08GK104316782SQ201410503206
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】袁寧, 劉錚, 許皓, 宋野 申請人:蘇州華興致遠電子科技有限公司