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1、(10)申请公布号 CN 103047968 A (43)申请公布日 2013.04.17 CN 103047968 A *CN103047968A* (21)申请号 201210525870.1 (22)申请日 2012.12.10 G01C 11/00(2006.01) B61K 9/08(2006.01) (71)申请人 苏州华兴致远电子科技有限公司 地址 215021 江苏省苏州市苏州工业园区金 鸡湖大道国际科技园一期一区 3 号楼 1340 室 (72)发明人 李骏 董雪松 王新宇 袁宁 李云锦 (74)专利代理机构 北京同辉知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 11357 代理人。
2、 刘洪勋 (54) 发明名称 检测接触网悬挂部件位置的方法和系统 (57) 摘要 本发明涉及一种检测接触网悬挂部件位置的 方法和系统， 所述方法包括 ： 使用设置于列车车 厢顶部的线扫描相机拍摄图像， 所述列车车厢顶 部还设有线激光器， 所述线激光器的激光投射范 围包含于所述线扫描相机的拍摄范围内 ； 获取所 述线描相机拍摄的图像， 判断所述图像是否具有 预设特征， 所述预设特征包括 ： 所述图像上具有 激光被遮挡的特征 ； 若是， 则以所述激光被遮挡 的特征定位所述悬挂部件。本发明无需根据接收 反射光线并根据反射光线的强度来定位悬挂部 件， 而是直接通过比对图像中的各区域的特征， 只 要是图。
3、像中出现激光被遮挡的特征， 即可认为悬 挂部件位于拍摄范围内， 所以准确性较高且快捷。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 1/1 页 2 1. 一种检测接触网悬挂部件位置的方法， 其特征在于， 包括 ： 使用设置于列车车厢顶部的线扫描相机拍摄图像， 所述列车车厢顶部还设有线激光 器， 所述线激光器的激光投射范围包含于所述线扫描相机的拍摄范围内 ； 获取所述线描相机拍摄的图像， 判断所述图像是否具有预设特征， 所述预设特征包括 ： 所述图像上具有激。
4、光被遮挡的特征 ； 若是， 则以所述激光被遮挡的特征定位所述悬挂部件。 2. 根据权利要求 1 所述的检测接触网悬挂部件位置的方法， 其特征在于， 所述线激光 器按照第一频率发出激光， 所述线扫描相机按照第二频率拍摄， 所述第一频率大于所述第 二频率。 3. 根据权利要求 2 所述的检测接触网悬挂部件位置的方法， 其特征在于， 所述预设特 征还包括 ： 所述图像与由上一次拍摄且被判断具有所述预设特征的图像的拍摄时间差大于 预设门限。 4. 根据权利要求 2 所述的检测接触网悬挂部件位置的方法， 其特征在于， 所述第二频 率匹配相邻两个悬挂部件的位置距离， 以及列车最高行驶速度或列车当前行驶速度。
5、。 5. 根据权利要求 14 任意一项所述的检测接触网悬挂部件位置的方法， 其特征在于， 所述悬挂部件为吊柱和 / 或立柱。 6. 一种检测接触网悬挂部件位置的系统， 包括 ： 设置于列车车厢顶部的线激光器和线扫描相机， 所述线激光器的激光投射范围包含于 所述线扫描相机的拍摄范围内 ； 控制器， 获取所述线扫描相机拍摄得到的图像， 判断所述图像是否具有预设特征， 所述 预设特征包括 ： 该图像上具有激光被遮挡的特征 ； 若是， 则以所述激光被遮挡的特征定位 所述悬挂部件。 7. 根据权利要求 6 所述的检测接触网悬挂部件位置的系统， 其特征在于 ： 所述线激光器按照第一频率发出激光， 所述线扫。
6、描相机按照第二频率拍摄， 所述第一 频率大于所述第二频率。 8. 根据权利要求 7 所述的检测接触网悬挂部件位置的系统， 其特征在于， 所述预设特 征还包括 ： 所述图像与由上一次拍摄且被判断具有所述预设特征的图像的拍摄时间差大于 预设门限。 9. 根据权利要求 7 所述的检测接触网悬挂部件位置的系统， 其特征在于， 所述第二频 率匹配相邻两个悬挂部件的位置距离， 以及列车最高行驶速度或列车当前行驶速度。 10. 根据权利要求 69 任意一项所述的检测接触网悬挂部件位置的系统， 其特征在于， 所述悬挂部件为吊柱和 / 或立柱。 权 利 要 求 书 CN 103047968 A 2 1/5 页 。
7、3 检测接触网悬挂部件位置的方法和系统 技术领域 0001 本发明涉及铁路电子技术领域， 更具体的说是涉及一种用于检测接触网悬挂部件 位置的方法和系统。 背景技术 0002 接触网是电气化铁道中， 沿钢轨上空架设、 供受电弓取流的高压输电线， 需要经常 予以检测及维护。 0003 现在主要的检测方式人工目测巡检， 及部分电子化检测手段， 即通过电子部件采 集接触网图像， 并进行分析。这其中， 对接触网进行定位是首要环节， 可以通过定位接触网 的悬挂部件 （例如吊柱或立柱） 来实现。例如 ： 采用高频反射型光电开关进行定位。 0004 但是， 发明人在本发明创造的过程中， 发现上述采用高频反射型。
8、光电开关进行定 位的方式分别至少存在以下问题 ： 反射型光电开关对反射光线的接收精度要求较高， 若接 收不到反射光线或者反射光线的强度较低则无法定位。而反射光线的路径、 强度与被照射 物体表面角度、 光洁度和列车行驶路线的平坦度直接相关， 如果物体表面角度有偏差， 或光 洁度不高， 或列车行驶轨道在某处倾斜， 将导致反射光线改变其反射途径， 从而使得所述反 射型光电开关有可能无法接收到反射光线或者接收到的反射光线强度较低， 进而无法对悬 挂部件进行正确定位， 总之， 定位的稳定性和准确性不足。 发明内容 0005 有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种检测接触网悬挂部件位置的方法和系统， 通过识。
9、别激光是否被遮挡来定位悬挂部件， 解决了现有技术稳定性和准确性不足的问题。 0006 本发明的技术方案如下 ： 0007 一种检测接触网悬挂部件位置的方法， 包括 ： 0008 使用设置于列车车厢顶部的线扫描相机拍摄图像， 所述列车车厢顶部还设有线激 光器， 所述线激光器的激光投射范围包含于所述线扫描相机的拍摄范围内 ； 0009 获取所述线描相机拍摄的图像， 判断所述图像是否具有预设特征， 所述预设特征 包括 ： 所述图像上具有激光被遮挡的特征 ； 0010 若是， 则以所述激光被遮挡的特征定位所述悬挂部件。 0011 从上述技术方案可以看出， 本发明巧妙地将投射范围较小的线激光器和拍摄范围。
10、 较大的线扫描相机进行组合， 并使所述线激光器的激光投射范围包含于所述线扫描相机的 拍摄范围内， 利用激光被遮挡后遮挡区域会与图像中其余区域特征不同的特点， 进行悬挂 部件定位。这种方式无需根据接收反射光线并根据反射光线的强度来定位悬挂部件， 而是 直接通过比对图像中的各区域的特征， 只要是图像中出现激光被遮挡的特征， 即可认为悬 挂部件位于拍摄范围内， 所以准确性较高且快捷。 0012 优选的， 上述方案中， 所述线激光器按照第一频率发出激光， 所述线扫描相机按照 第二频率拍摄， 所述第一频率大于所述第二频率。 说 明 书 CN 103047968 A 3 2/5 页 4 0013 所述预设。
11、特征还包括 ： 所述图像与由上一次拍摄且被判断具有所述预设特征的图 像的拍摄时间差大于预设门限。 0014 上述优选方案可消除其他遮挡物 （例如接触线） 的遮挡干扰， 进一步提高定位的准 确性。 0015 此外， 本文同时还提供了实现上述方法的一种检测接触网悬挂部件位置的系统， 包括 ： 0016 设置于列车车厢顶部的线激光器和线扫描相机， 所述线激光器的激光投射范围包 含于所述线扫描相机的拍摄范围内 ； 0017 控制器， 获取所述线扫描相机拍摄得到的图像， 判断所述图像是否具有预设特征， 所述预设特征包括 ： 该图像上具有激光被遮挡的特征 ； 若是， 则以所述激光被遮挡的特征 定位所述悬挂。
12、部件。 0018 该系统的功能与前文方法的有益效果基本相同， 在此不做赘述。 附图说明 0019 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简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例， 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 提供的附图获得其他的附图。 0020 图 1 为本发明实施例记载的一种检测接触网悬挂部件位置的方法的流程图 ； 0021 图 2 为本发明实施例记载的一种检测接触网悬挂部件位置的方法中， 线激光器激 光投射范围与所述线扫描相机拍摄范围的示意图 ； 0022。
13、 图 3 为本发明实施例记载的一种检测接触网悬挂部件位置的方法中， 线激光器发 出的激光被遮挡产生遮挡特征的示意图 ； 0023 图 4 为本发明实施例记载的另一种检测接触网悬挂部件位置的方法的流程图 ； 0024 图 5 为本发明实施例记载的另一种检测接触网悬挂部件位置的系统的结构示意 图。 具体实施方式 0025 本发明提供的检测接触网悬挂部件的方案利用线激光器和线扫描相机， 并且使所 述线激光器的激光投射范围包含于所述线扫描相机的拍摄范围内。 通过分析线扫描相机所 拍摄得到的图像， 利用激光被遮挡后遮挡区域会与图像中其余区域特征不同的特点， 进行 悬挂部件定位。 0026 下面将结合本发。
14、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， 所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 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做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。 0027 请参考图 1， 为本发明实施例记载的一种检测接触网悬挂部件位置的方法的流程 图， 包括以下步骤 ： 0028 步骤 S11、 使用列车车厢顶部的线扫描相机拍摄图像 ： 使用设置于列车车厢顶部 说 明 书 CN 103047968 A 4 3/5 页 5 的线扫描相机拍摄图像， 拍摄范围中具有线激光器所投射的激光。 002。
15、9 所述线激光器与所述线扫描相机均设置在列车车厢顶部， 所述线激光器的激光投 射方向与所述线扫描相机的拍摄方向一致， 朝向列车上方， 并且， 所述线激光器的激光投射 区域包含于所述线扫描相机的拍摄范围内， 如图 2 所示。 0030 所述线扫描相机即线阵相机， 是采用线阵图像传感器的相机。线阵图像传感器的 具体形式有多种， 例如， 可以是电荷耦合元件 （Charge-coupled Device， CCD） ， 或者， 是互补 金属氧化物半导体 （Complementary Metal-Oxide-Semiconductor， CMOS） 传感器。 0031 所述线激光器可以周期性地发出激光，。
16、 而所述线扫描相机也可以周期性地扫描， 为了保证线扫描相机拍摄图像时， 能得到激光的补光， 线激光器发出激光的频率要较大程 度高于线扫描相机的扫描频率 （另一种可能的工作方式是线激光器不间断地发出激光） 。 0032 所述线扫描相机扫描的频率可以是固定的， 也可以是可调整的， 例如可以根据列 车行驶速度、 轨道沿线的接触网密度等进行调整。 0033 步骤 S12、 获取所述线扫描相机拍摄的图像。 0034 步骤 S13、 判断所述图像是否具有激光被遮挡的特征， 若是， 进入步骤 S14， 否则， 返回步骤 S12。 0035 若线扫描相机周期性地拍摄， 则此处返回步骤 S12， 获取线扫描相机。
17、当前拍摄的图 像， 继续上述步骤 S12 步骤 S14。 0036 所述激光被遮挡的特征也可以称为 “遮挡特征” ， 即由于被遮挡而产生的特性或特 点。本申请发明人经过研究发现， 在列车运行过程中， 若上方无接触网， 则拍摄的图像无亮 暗特征， 例如白天光线较好的情况下拍摄， 基本全为亮特征， 若在夜间拍摄， 则拍摄的图像 全为暗特征 ； 若上方遇到接触网， 由于线激光器的激光投射范围小于且位于线扫描相机的 拍摄范围内， 即线激光器的一字线角度小于线扫描相机的扫描角度， 因此拍摄得到的图像 具有亮、 暗两种特征 ： 有激光光源打到的立柱 （或吊柱） 部分， 表现为亮特征， 其余表现为暗 特征，。
18、 这种由于激光被遮挡而凸显出被遮挡区域有别于其他区域的亮度特征， 即为上文所 述的 “遮挡特征” ， 如图 3 所示。为了方便识别该 “遮挡特征” ， 可以将线扫描相机拍摄得到 的图像进行二值化处理， 于是， 夜晚情况下， 亮暗特征基本表现为白黑特点 （激光线遮挡的 地方就是白线） 。白天， 在光线比较好的情况下， 相机向上方拍摄， 可拍摄到天空等背景， 但 是遇到立柱等悬挂部件时， 激光被遮挡， 拍摄出的图像激光线表现为高亮的线， 利用图像分 割的方法很容易将该亮线表现为白色， 其余图像部分表现为黑色。 0037 步骤 S14、 利用此特征定位接触网悬挂部件。 0038 可以认为， 线扫描相。
19、机当前拍摄区域 （即扫描区域） 内遮挡特征对应的位置为接触 网悬挂部件所在位置。 0039 上述实施例记载的方案将线激光器及扫描角度大于所述线激光器一字线角度的 线扫描相机进行组合， 使线扫描范围包含所述线激光器的激光投射范围， 利用激光被遮挡 后遮挡区域会与图像中其余区域特征不同的特点， 进行悬挂部件定位。与现有的反射型开 关相比， 这种方式无需根据接收反射光线并根据反射光线的强度来定位悬挂部件， 而是直 接通过比对图像中的各区域的特征， 只要是图像中出现激光被遮挡的特征， 即可认为悬挂 部件位于拍摄范围内， 受到被照射物体表面角度、 光洁度和列车行驶路线的平坦度影响较 小， 所以准确性较高。
20、且快捷。 说 明 书 CN 103047968 A 5 4/5 页 6 0040 此外， 为了进一步提高定位的准确性， 避免受到其他遮挡物 （例如接触线） 的遮挡 而导致误定位或重定位， 考虑到相邻两个接触网之间的距离及列车的行驶速度， 本文另一 个实施例在上述实施例的基础上， 对一些干扰进行了排除， 进一步提高定位的准确性。 0041 请参考图 4， 为本文另一个实施例记载的一种检测接触网悬挂部件位置的方法的 流程图， 包括以下步骤 ： 0042 步骤 S41、 使用设置于列车车厢顶部的线扫描相机拍摄图像， 拍摄范围中具有线激 光器所投射的激光。 0043 与前文步骤 S11 内容基本相同，。
21、 在此不再赘述。 0044 步骤 S42、 获取所述线扫描相机拍摄的图像。 0045 步骤 S43、 判断与由上一次拍摄且被判断具有所述预设特征的图像的拍摄时间差 ( t) 大于或等于预设门限 （T） ， 若否， 进入步骤 S44， 若是， 进入步骤 S45。 0046 所述预设门限 （T） 可以固定设置为 D/V， 其中 D 为相邻两个接触网的距离 （可以 以两个接触网的立柱或吊柱作为这两个接触网的距离） ， V 为列车行驶的最高时速。例 如， 相邻两个接触网的立柱之间的距离为 50m， 列车行驶的最高时速为 160km/h( 即约为 44.4m/S)， 这意味着， 1s 的时间内， 只能拍。
22、到一次遮挡特征， 则所述预设门限 （T） 可以设置 为 0.6S1.0S（优选为 0.8S） 。 0047 此外， 所述预设门限 （T） 还可以根据列车实际行驶速度进行调节。当然， 这种情况 下需要获取列车行驶的实时速度。 0048 步骤 S44、 忽略图像， 并返回步骤 S41。 0049 在一次定位实现后的预设时间 （例如 0.8S） 内， 所有采集的图像都不进入后续步 骤， 可以直接删除或忽略。 0050 步骤 S45 步骤 S46， 与前文步骤 S13 步骤 S14 内容基本相同， 在此不作赘述。 0051 需要说明的是， 在其他实施例中， 上述步骤 S43 和步骤 S45 的顺序可以。
23、调换， 或者 同时进行。 0052 上述实施例提供了如何避免受到其他遮挡物 （例如接触线） 的遮挡而导致误定位 或重定位的方式， 在其他实施例中， 还可以通过调整所述线扫描相机的扫描频率来实现。 例如， 如果相邻两个接触网的立柱之间的距离为 50m， 列车行驶的时速为 160km/h（即约为 44.4m/S） ， 则可将频率设置为 1 次 /S， 或者 1.25 次 /S， 当然， 如果列车行驶的时速增大， 则 可对应地将频率提高， 反之， 如果列车行驶的时速减小， 则可对应地将所述频率降低。这么 说是什么目的？没太理解。 目前的检测车是最高速度160， 以后可能会更快， 这样的话， 扫描 频。
24、率要随之调整， 说每秒 1 次， 可能不够恰当。本文同时还提供了实现上述方法的检测接触 网悬挂部件位置的系统， 该系统的一种可能的结构如图 5 所示， 包括 ： 线激光器 51、 线扫描 相机 52 和控制器 53， 其中 ： 0053 线激光器 51 和线扫描相机 52 均设置于列车车厢顶部， 所述线激光器 51 的激光投 射范围包含于所述线扫描相机 52 的拍摄范围内。 0054 控制器53， 与所述线扫描相机52相连 （所述控制器53的信号输入端与所述线扫描 相机 52 的信号输出端相连） ， 用于获取所述线扫描相机 52 拍摄得到的图像， 判断所述图像 是否具有预设特征， 所述预设特征。
25、包括 ： 该图像上具有激光被遮挡的特征 ； 若是， 则以所述 激光被遮挡的特征定位所述悬挂部件。 说 明 书 CN 103047968 A 6 5/5 页 7 0055 所述控制器 53 的工作过程可参考前文方法部分的描述， 在此不作赘述。 0056 为了进一步提高定位的准确性， 避免受到其他遮挡物 （例如接触线） 的遮挡而导致 误定位或重定位， 所述控制器 53 对于实现一次定位 （即判断出一次图像具有 “遮挡特征” ） 后的预设时间内所述线扫描相机52所拍摄的图像不作处理 （删除或者忽略） ， 具体过程可以 参考前文方法部分相应内容。 0057 所述控制器 53 具体可以是计算机或者服务器。
26、， 也可以由处理器和存储器组成的 设备。 0058 本系统中， 所述线激光器51可以周期性地发出激光， 而所述线扫描相机52也可以 周期性地扫描， 为了保证线扫描相机拍摄图像时， 能得到激光的补光， 所述线激光器 51 发 出激光的频率要较大程度高于所述线扫描相机 52 的扫描频率 （另一种可行的工作方式是 所述线激光器 51 不间断地发出激光） 。当然所述线激光器 51 可以是独立按照固定频率发 出激光， 也可以在其他设备的控制下调整频率， 例如可以在所述控制器 53 控制下调整。同 样的， 所述线扫描相机 52 扫描的频率可以是固定的， 也可以是可调整的， 例如可以根据列 车行驶速度、 轨。
27、道沿线的接触网密度等进行调整。 0059 本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处， 各个实施例之 间相同相似部分互相参见即可。 0060 另外需要说明的是， 在本文中， 诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一 个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来， 而不一定要求或者暗示这些实体或操作之 间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外， 在本文中， 术语 “包括” 、“包含” 或者其任何其 他变体意在涵盖非排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不 仅包括那些要素， 而且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或者设备所。
28、固有的要素。在没有更多限制的情况下， 由语句 “包括一个 ” 限定的 要素， 并不排除在包括所述要素的过程、 方法、 物品或者设备中还存在另外的相同要素。 0061 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 说 明 书 CN 103047968 A 7 1/4 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103047968 A 8 2/4 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103047968 A 9 3/4 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103047968 A 10 4/4 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103047968 A 11 。