一種基于dhog和離散余弦變換的接觸網平衡線故障檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及電氣化鐵路檢測領域，尤其設及一種基于DH0G和離散余弦變換的接 觸網平衡線故障檢測方法。
【背景技術】
[0002] 伴隨中國鐵路新線的大量開通，中國鐵路正在從大規(guī)模建設期全面進入運營維護 期；此外，由于動車組的高密度投運，弓網系統(tǒng)振動頻度顯著增大，給接觸網的運營維護帶 來了嚴峻考驗。為確保接觸網設備安全，需對接觸網進行有效的檢測和狀態(tài)監(jiān)控。2012年 7月原鐵道部頒布了《高速鐵路供電安全檢測監(jiān)測系統(tǒng)（6C系統(tǒng)）總體技術規(guī)范》，規(guī)范的 核屯、主要就是利用非接觸式圖像檢測設備，W高效、行車干擾小的方式對電氣化鐵路供電 設備進行檢測和狀態(tài)監(jiān)控。
[0003] 目前基于圖像處理的電氣化鐵道設備檢測具有危險低，干擾小，設備簡便的優(yōu)點， 主要研究有；張桂南通過絕緣子模板匹配方法及光線反射點特性實現(xiàn)了絕緣子定位，利用 小波奇異性特征實現(xiàn)絕緣子異物檢測；韓志偉利用曲波進行方向性濾波，再對曲波聚集系 數(shù)增強，統(tǒng)計條帶能量，判斷絕緣子故障位置；韓焊利用尺度不變特征變換對高鐵接觸網支 撐裝置耳片進行定位，并利用彎曲度檢測實現(xiàn)斷裂故障判斷。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術問題是：一種基于DH0G和離散余弦變換的接觸網平衡線故 障檢測方法。對于檢測車拍攝的海量接觸網圖像，目前雖擬棄了傳統(tǒng)的人工檢測方法，但為 了精確檢索故障圖像，路局分配?？谌藛T對圖像進行人工查看，效率較低，很難適應未來高 速接觸網運營維護的需求。本發(fā)明提出的方法具有很高的檢測準確率，對拍目標圖像的旋 轉、尺度變化具有良好的魯椿性，對高鐵接觸網智能化巡檢提供技術參考。
[0005] 本發(fā)明的技術解決方案是；基于DH0G和離散余弦變換的接觸網平衡線故障檢測 方法，其特征在于，所述方法包括：
[0006] A、適當調整檢測車上攝像機采集角度對接觸網局部信息進行采集，將將其存入接 觸網圖像庫中；
[0007] B、對截取的接觸網圖像中截取的相關正、負樣本進行DH0G特征進行檢測；檢測的 步驟如下：
[000引 a)將圖像劃分為大小相同的若干個正方形Cell,之后將每四個相鄰的Cell合并 為塊。
[0009] b)計算每個像素點的梯度幅值與方向
[0010]
【主權項】
1. 一種基于DHOG和離散余弦變換的接觸網平衡線故障檢測方法，其特征在于，所述方 法包括： A、 適當調整檢測車上攝像機采集角度對接觸網局部信息進行采集，將將其存入接觸網 圖像庫中； B、 對截取的接觸網圖像中截取的相關正、負樣本進行DHOG特征檢測；檢測的步驟如 下： a) 將圖像劃分為大小相同的若干個正方形Cell，之后將每四個相鄰的Cell合并為 塊； b) 計算每個像素點的梯度幅值與方向
式中，m(x，y)為圖像I的（x，y)像素的梯度幅值，表示該像素點的方向； c) 計算每個Cell的梯度直方圖，并將同一塊中Cell的梯度直方圖連接，連接后為36 維特征向量，利用下式對特征向量進行歸一化
式中，N表示塊中Cell個數(shù)，L表示對直方圖劃分的區(qū)間數(shù)，Hdn(i)表示Cell的DH0G， Hr(i)表示Cell的DHOG ;本發(fā)明中N取4, L取10 ; C、 對平衡線及其支座圖像訓練AdaBoost分類器； 假設訓練集為（X1J1)、…、（xn, yn)，其中Xi為樣本，yn為類標，yn= ±1，AdaBoost算 法具體實現(xiàn)如下： 1) 輸入訓練樣本及類標，給定訓練樣本的權重為Ι/m ; 2) 對選取的特征構建決策樹弱分類器，進行T次迭代，每次迭代后，用帶權值的樣本 (xi，wt)，訓練分類器ht(x); 3) 計算錯分類樣本的權值和et，若et>0. 5或et = 0,則結束運算；否則令錯分樣本的 權值 wt = wt (l_et) /et ; 4) 給出正確分類的樣本權值wt = wt*et/ (1-et)，并重新對權值歸一化，使其和為1 ; 從而給出級聯(lián)分類器的分類規(guī)則：
D、 基于離散余弦變換的平衡線及其支座圖像特征增強，具體實現(xiàn)如下： 1)首先對圖像去對數(shù)運算，再對圖像進行離散余弦變換得到頻域的系數(shù)分布： In f(x, y) = In r(x, y)+ln i (x, y)
式中，C(u，v)表示圖像經離散余弦變換后的二維頻率域圖像能量函數(shù)。變換后包含 MXN= 51360個不同頻率的系數(shù)，其中C(0,0)是低頻系數(shù)，表示圖像的照度分量，其余的 51359個高頻系數(shù)表示圖像的反射分量； 2) 濾波器設計如下式所示：
式中，h是高功率閾值，本發(fā)明中Ii1= 600 ; 3) 根據(jù)a-rooting算法調整離散余弦頻域系數(shù)，隨后利用離散余弦反變換及指數(shù)運 算得到增強的圖像： f, (+)y) = eJ，fcy)er，(χ·γ)
式中，r '（x，y)、i '（x，y)為對數(shù)域的圖像灰度增強值； E、 平衡線及其支座圖像圓形檢測，具體步驟如下： 1) 設定分段長度，掃描圖像并檢查當前像素點八鄰域是否有聯(lián)通點，獲取鏈路； 2) 對鏈路擬合，得到表征鏈路的參數(shù)及相應目標函數(shù)； 3) 驗證鏈路是否為可接受的圓弧，根據(jù)設定的圓弧半徑對其篩選，對可接受的圓弧段 進行聚類，得到圓形； F、 結合E步驟的檢測結果，圖像中圓半徑大于d = 12時進行統(tǒng)計；考慮接觸網平衡線 及其支座所處的不同路《?給屮鱘為宗名·的走Ξ?,平衞錢缺Φ故瞳拾涮判抿加下，
G、 利用上述步驟對待檢測接觸網圖像進行檢測，根據(jù)D步驟判據(jù)，給出故障判斷信號， 并輸出至后續(xù)處理單元。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于DHOG和離散余弦變換的接觸網平衡線故障檢測方法。該方法包含平衡線及其支座識別定位及平衡線缺失故障檢測兩個過程：1)平衡線及其支座識別定位首先需對正、負樣本的DHOG特征進行提取,再利用AdaBoost分類器進行訓練；隨后利用訓練得到的分類器對滑動檢測窗口內是否包含目標區(qū)域進行精確判斷。2)平衡線缺失故障檢測首先使用離散余弦變換對平衡線及其支座目標特征信息增強，再基于圓弧分段擬合進行圓形檢測的兩步法對圖像內的圓形進行統(tǒng)計，根據(jù)圓個數(shù)最終給出接觸網平衡線缺失的故障判斷。本發(fā)明方法具有很高的檢測準確率，在目標圖像出現(xiàn)旋轉、尺度變化的情況下，依舊具有良好的魯棒性，對高鐵接觸網智能化巡檢提供一定的技術參考。
【IPC分類】G06K9-62
【公開號】CN104866865
【申請?zhí)枴緾N201510233946
【發(fā)明人】高仕斌, 劉志剛, 張桂南
【申請人】西南交通大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月11日