基于图像处理技术的腕臂式支持装置倾角自动检测研究

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1、国内图书分类号：U225．4国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开年级：三Q二三级姓名：衄生』申请学位级别：工程亟±专业：电氢王程指导老师：陵廑蕉数援二。一四年五月ClassifiedIndex：U225．4U，D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversity一MasterDegreeThesisJIIIIIIlUlIIHlUllllllll／IIIIIIIIIl4Y2574978STUDYONAUTOMATICANGLEDETECTIONFORSUPPORTINGDEVICEBASEDONIMAGEPROCESSINGGr

2、ade：2012Candidate：HeZhaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofengineeringSpeciality：ElectricalengineeringSupervisor：Prof．ChenTangLongMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位

3、论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密酬使用本授权书。(请在以上方框内打。·、／”)指导老师签名：据认亿：日期：乙叫。钒衫∥曩厂t=‰f名叫签踣一叫作乳斯瑚扔日西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．参与研发接触网安全巡检系统，提出了一种基于图像处理的腕臂式支持装置倾角自动检测方法。该方法能够弥补目前腕臂图像无法自动、定量分析腕臂式支持装置倾角异常的不足。2．在其他学者已有的研究基础上，本文所提出的方法能够较好地解决光线变化所带来的图像分割困难，以及沿线树木、远方高压铁塔、接触线等景物所带来的目标定位、识别

4、困难等问题。3．通过使用特定的图像增强、图像分割技术对原始图像进行图像预处理，在得到较好的边缘检测图像后，采用边缘检测算法提取图像边缘特征，得到完整表现支持与定位装置拓扑结构的二值图像，利用改进后的基于Hough变换的线段检测算法提取支持与定位装置拓扑结构特征，实现支持与定位装置的图像定位。4．为了识别腕臂式支持装置各个部件，对根据Hough变换所提取的拓扑结构特征进行特征匹配，达到自动识别腕臂式支持装置的目标，实现支持装置各部件的倾角自动检测。5．为了得到实际世界坐标系与图像坐标系下支持装置各部件倾角的映射关系，利用三维作图软件Solidworks建立实际物体平面与相机

5、成像平面的平面投影仿真，采用仿射变换实现成像平面倾角检测结果的误差修正。6．采用MicrosoftVisualStudio与OpenCV编写了接触网安全巡检系统倾角检测算法，实现了检测参数设置、检测过程可视化、检测数据存储、历史记录浏览等功能。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：名郦酬日期：影岬．‘．后西南交通大学硕士

6、研究生学位论文第1页摘要腕臂式支持装置作为高速铁路架空接触网的主要设施．其拓扑结构主要由平腕臂、斜腕臂、定位管、定位器四个部件构成。支持装置的工作姿态是否正常，是决定接触网能否安全运行的关键因素之一。若支持装置工作姿态发生异常，定位器坡度就会产生变化，直接威胁行车安全。当定位器坡度过小时，由于受电弓的抬升量，容易出现打弓等现象：当定位器坡度过大时，定位点处容易产生硬点，加剧受电弓和接触线的磨耗，影响弓网受流质量。支持装置的工作姿态，也就是平腕臂等四个部件的倾斜角度，对分析定位器坡度产生异常的原因是一个重要的参考依据，通过对支持装置工作姿态的分析，可以大致判断出当前腕臂定位

7、器坡度发生异常的原因，如：定位器坡度单独异常、定位管倾角异常、紧固件松动导致斜腕臂或平腕臂倾角异常、支持装置整体安装不规范、支持装置底座松动或其他导致的整体倾斜等，有利于指导接触网维护，快速排除已有故障及隐患，提高接触网运营的安全性。本文在研究分析了已有基于图像处理的接触网定位器坡度检测技术后，提出了一种基于Hough变换的腕臂式支持装置倾角自动检测方法。通过运用多种形态学方法，成功分离了图像的光照背景，采用构建多个不同尺寸大小的形态学结构元素的方法，实现了目标物与非目标物的分离；利用Hough变换检测原理，根据腕臂图像实际情