基于双目原理的接触网几何参数测量方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及接触网领域，特别是涉及基于双目原理的接触网几何参数测量方法及系统。
【背景技术】
[0002]铁路接触网供电线的导高值和拉出值等参数是接触网运行监控的重要几何参数，传统的接触网几何参数采集方式是:利用专门的检测设备进行接触网的动态几何参数测量，其测量的主要方法是接触式测量，即在受电弓上安装传感器，有压力传感器、光电传感器、微波传感器等，通过传感器的各项参数来检测接触线的导高值和拉出值。然而采用传感器进行参数测量的方式不能应用在高速运行的轨道交通工具上，如动车和电力机车。
[0003]由于电力机车和动车的运行速度快，安全性要求较高，目前不允许在受电弓上额外安装的传感器，所以目前常用的在受电弓上安装传感器的方法不适用于机载设备上，以进行实时动态检测，同时因安装场地是机车/动车车顶，其安装位置和安装空间受限，无法安装激光测距仪等测量设备。
[0004]目前，有在动车上安装一个红外相机，在单目模式下，采集接触网几何参数，该测量方法受制于单一相机中的接触线是否正确识别。一般情况下红外相机在隧道中的成像非常模糊，以至于在隧道中的接触线基本无法正确识别，从而导致几何参数的错误结果。而且，在单目模式下的接触线识别易受噪声、亮度、受电弓是否被遮挡等影响。
[0005]特别的，受电弓上方一般都具有接触线、承力索和吊弦，在单相机模式下，基本无法判断受电弓上方的哪根直线才是真正与受电弓接触的导线，因此单目模式下的接触网几何参数计算方法存在一定的缺陷。
[0006]另外，现有的基于单目相机的测量方法所得到的几何参数，存在精度低等缺陷。现有测量方法大多都没有对高速相机、工业镜头产生畸变进行矫正，导致最终测量的结果不准确。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于双目原理的接触网几何参数测量方法及系统，能准确判断出受电弓上方的哪根直线才是真正与受电弓接触的接触线。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0009](I)基于双目原理的接触网几何参数测量方法，所述方法包括以下步骤:
[0010]SI，通过第一相机采集受电弓的第一视角图像；
[0011]S2，通过第二相机采集受电弓的第二视角图像，其中，所述第一视角图像与所述第二视角图像中的受电弓具有一定角度的视角差；
[0012]S3，图像透视矫正，根据受电弓的标定对第一视角图像和第二视角图像进行透视矫正，使第一视角图像和第二视角图像中的受电弓呈左右对称形式；
[0013]S4，识别受电弓，分别将第一视角图像和第二视角图像与相应视角的受电弓模型进行匹配，对第一视角图像和第二视角图像中的受电弓进行定位；
[0014]S5，识别接触线，以第一视角图像的定位结果为基准，对第二视角图像的受电弓定位区域尺寸进行调整，使第一视角图像中的受电弓与第二视角图像中的受电弓保持在同一尺度下，识别出第一视角图像和第二视角图像中疑似接触线的直线，将第一视角图像和第二视角图像进行比对，查找出相交于受电弓顶端平面的疑似接触线的直线，并将其判定为接触线；
[0015]S6，根据S4中识别出的接触线和S5中识别出的受电弓计算接触网的几何参数。
[0016]进一步的，所述第一相机包括红外相机，将第一视角图像中亮度高于一定阈值的直线作为疑似接触线。
[0017]进一步的，所述第二相机包括可见光相机和近红外相机，将第二视角图像中在受电弓顶端平面上亮度低于一定阈值的直线作为疑似接触线。
[0018]进一步的，所述步骤S5还包括接触线跟踪识别判断子步骤:计算当前接触线的位置与前一帧接触线的位置的偏差，若该偏差大于设定的偏差阈值，则将该接触线视为错误结果。
[0019]进一步的，所述步骤S6还包括几何参数优化计算方式:
[0020]S601，根据第一相机采集的前N帧第一视角图像中所识别出的疑似接触线和受电弓位置，计算该前N帧第一视角图像的几何参数，并计算出该N组几何参数的平滑度；
[0021]S602，根据第二相机采集的前N帧第二视角图像中所识别出的疑似接触线和受电弓位置，计算该前N帧第二视角图像的几何参数，并计算出该N组几何参数的平滑度；
[0022]S603，将步骤S6中在双目模式下所计算的前N帧几何参数与步骤S601和S602中在单目模式下所计算的前N帧几何参数进行比较，计算其相似度；
[0023]S604，根据几何参数的平滑度和相似度来确定该几何参数的可信度，以此来确定最优几何参数。
[0024]进一步的，所述受电弓模型包括第一视角受电弓模型和第二视角受电弓模型。
[0025]所述第一视角受电弓模型包括第一视角受电弓整体模型、第一视角受电弓左边模型和第一视角受电弓右边模型。
[0026]所述第二视角受电弓模型包括第二视角受电弓整体模型、第二视角受电弓左边模型和第二视角受电弓右边模型。
[0027]进一步的，所述几何参数包括导高值，根据受电弓顶端平面到图像下边界的像素高度值、每个图像像素所对应的实际长度和图像下边界距离轨道水平面的实际高度值，计算出该帧图像中受电弓的导高值。
[0028]进一步的，所述几何参数还包括拉出值，根据接触线与受电弓顶端平面的交点，计算该交点相对于受电弓顶端平面的中心位置的像素距离值，根据该像素距离值和每个图像像素所对应的实际长度计算出该帧图像中接触线的拉出值。
[0029](2)基于双目原理的接触网几何参数测量系统，所述系统包括第一相机、第二相机、受电弓识别模块、图像矫正模块、接触线识别模块、受电弓模型数据库和几何参数计算模块。
[0030]所述第一相机和第二相机可同一水平安装在高速轨道交通工具顶部的两侧，分别从两个不同的角度采集受电弓的视频图像，第一相机和第二相机的视频输出端均与图像矫正模块的数据输入端连接，进行图像矫正处理，图像矫正模块的数据输出端与受电弓识别模块的数据输入端连接，受电弓识别模块的参考端与受电弓模型数据库连接，分别定位出第一视角图像和第二视角图像中的受电弓区域，受电弓识别模块的数据输出端与接触线识别模块的数据输入端连接，分别识别出第一视角图像和第二视角图像中的接触线，接触线识别模块的数据输出端与几何参数计算模块的数据输入端连接，根据受电弓区域和接触线的信息计算接触网的几何参数。
[0031]本发明的有益效果是:
[0032]I)本发明基于双目原理，找出两个相机所采集的不同视角的图像中，相交于受电弓顶端平面的疑似接触线，并将该疑似接触线判定为真正与受电弓接触的接触线。
[0033]2)本发明还具有受电弓图像矫正功能，根据标定图像对第一视角图像进行透视矫正，得到左右对称的受电弓。通过矫正手段可克服相机在拍摄过程中由于抖动等原因造成图像畸变的情况，基于该矫正后的受电弓，可测量出更精确的几何参数。
[0034]3)本发明还具有几何参数优化计算功能，先在单目模式下分别测量两个相机所采集受电弓图像的几何参数，再对两个图像进行调整，使得两个图像中的受电弓保持在同一尺度下，利用两个相机的测量结果以及接触线的识别信息进行综合分析，最终得到一个更为精确的几何参数。本发明可削弱隧道对于红外相机、噪声、光线亮度以及单个相机下受电弓被遮挡的影响。
[0035]4)基于双目原理，还可解决单目相机在采集识别接触线时