一种接触网定位器坡度检测系统的制作方法

技术特征：

1.一种接触网定位器坡度检测系统，其特征在于，所述系统包括视频采集单元和主机单元，其中：

视频采集单元安装于列车车顶，图像采集单元用于实时采集接触网运行状态视频，并将视频图像实时传输到车内主机单元进行数据分析；

主机单元安装于车厢内部，接收视频采集单元的视频信号并进行压缩存储，并根据获得弓网图像数据计算定位器坡度。

2.根据权利要求1所述的接触网定位器坡度检测系统，其特征在于，视频采集单元包括：安装底座、相机、补光光源；安装底座与车顶接口固定连接；补光光源和相机均固定于所述安装底座上，且相机和补光光源的射出光对准接触网系统支架及定位器。

3.根据权利要求1所述的接触网定位器坡度检测系统，其特征在于，所述系统还包括电源管理模块和通讯控制模块；所述电源管理模块用于为视频采集单元和主机单元供电；所述通讯控制模块用于将视频采集单元采集的视频图像传输到主机单元。

4.根据权利要求1所述的接触网定位器坡度检测系统，其特征在于，所述系统还包括数据存储模块；所述数据存储模块用于保存视频采集单元采集的视频图像。

5.根据权利要求1所述的接触网定位器坡度检测系统，其特征在于，所述主机单元中设有第一GPU模块；所述第一GPU模块用于通过深度学习算法对定位器进行粗检测，具体包括：

步骤1：首先获得定位器图像信息，然后基于定位器图像信息构建深度学习模型；

步骤2：基于弓网图像，构建定位器训练样本；

步骤3：基于步骤2中的训练样本训练深度学习模型；

步骤4：基于训练后的深度学习模型，对含有待检测定位器的图像进行处理，获得待检测定位器的位置信息；

步骤5：基于步骤4中的位置信息，对包含定位器的局部图像区域，对图像中的定位器进行精确定位，拟合定位器直线；

步骤6：对定位器图像进行投影变换，计算定位器在世界坐标系下的坐标，得到世界坐标系下定位器坡度。

6.根据权利要求5所述的接触网定位器坡度检测系统，其特征在于，所述步骤1具体包括：

步骤1.1：构建包含若干个隐藏层的深度卷积网络，其中：包括卷积层，降采样层和全连接层；通过卷积计算提取图像的局部特征；

步骤1.2：通过池化对图像的局部特征做降采样处理；

步骤1.3：通过全连接层做进一步的逐层特征提取处理；

步骤1.4：通过分类器层预测定位器的类别概率和精确位置

步骤1.5：定义分类器损失函数，包括类别损失概率和位置损失概率。

7.根据权利要求5所述的接触网定位器坡度检测系统，其特征在于，所述步骤4具体包括：

步骤4.1：对于待检测图像输入优化参数后的深度卷积网络；

步骤4.2：得到测试图像的网络输出值

步骤4.3：依据网络输出值可得到定位器类别和位置信息。

8.根据权利要求1所述的接触网定位器坡度检测系统，其特征在于，所述主机单元中还设有第二CPU模块；所述第二CPU模块用于对定位器区域进行细检测，并通过单目视觉立体几何关系计算定位器在世界坐标系下的坡度，具体包括：

对包含定位器的局部图像区域，利用基于hough直线检测算法对图像中的定位器进行精确定位，拟合定位器直线，具体包括：

首先，Canny提取图像边缘：

(a)图像使用带有指定标准偏差的高斯滤波器来平滑；

(b)在每一点处计算局部梯度和边缘方向；

(c)针对步骤(b)中出现的图像脊，考虑Canny算法追踪所有脊的顶部，并将所有不在脊的顶部的像素设为零，在输出中给出一条线；脊像素使用两个阈值T₁和T₂做阈值处理，其中，T₁<T₂，像素值大于T₂的脊像素成为强边缘像素，T₁和T₂之间的脊像素成为弱边缘像素；

(d)通过将8连接的弱像素集成到强像素，执行边缘链接；

然后，Hough拟合定位器直线：

(a1)在经过Canny算子变换的图像中，进行hough直线变换，得到全部可能的直线段；

(b1)在全部直线段中选取长度大于阈值，且角度符合预设条件的直线作为定位器拟合实现。

9.根据权利要求5所述的定位器坡度检测系统，其特征在于，所述步骤6具体包括：

首先，对相机进行标定：

(a2)绘制摄像机标定盘，按照相机在车顶的位置固定相机；

(b2)从不同距离和角度对标定盘成像，且满足标定盘与相机平面夹角小于45°；

(c2)将获取的图像导入计算机，得到相机的内参数(f_x,f_y,u₀,v₀)与外参数(R,t)；

然后，利用投影矩阵计算定位器坐标：

(a3)建立图像坐标系与世界坐标系的转换关系：

(b3)将相机标定获得的内参数和外参数带入转换矩阵中，得到定位器世界坐标转换关系；

(c3)对定位器进行采样，由图像坐标计算定位器在真实世界坐标系中的坐标，其中，定位器下端点坐标为(X_w1,Y_w1)和上端点坐标为(X_w2,Y_w2)；

然后，根据定位器坐标得到坡度，计算得到定位器坡度为：

10.根据权利要求1所述的接触网定位器坡度检测系统，其特征在于，所述系统还包括异常报警模块和控制系统模块；所述异常报警模块用于输出定位器坡度异常信息；所述控制系统模块用于对视频采集单元和主机单元进行综合控制。