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_2

文档序号:9908491阅读:来源:国知局
,将由于图像成像质量差而生成的直线条误识别为接触线的情况。
【附图说明】
[0036]图1为本发明基于双目原理的接触网几何参数测量方法的流程示意图;
[0037]图2为本发明基于双目原理的接触网几何参数测量系统的系统框图;
[0038]图3为本发明第一相机采集的第一视角图像示例图;
[0039]图4为本发明第二相机采集的第二视角图像示例图;
[0040]图5为本发明基于第一视角图像的单目模式下几何参数结果图;
[0041 ]图6为本发明基于第二视角图像的单目模式下几何参数结果图;
[0042]图7为本发明基于双目模式下的几何参数结果图。
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0044](I)基于双目原理的接触网几何参数测量方法
[0045]如图1所示,该实施例描述了一种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:
[0046]SI,通过第一相机采集受电弓的第一视角图像。
[0047]S2,通过第二相机采集受电弓的第二视角图像。
[0048]—般的,所述第一相机可采用红外相机,所述第二相机可采用高清可见光相机,所述第二相机也可采用近红外相机。近红外相机与普通可见光相机相比有着更多更优的特点,更适用于安装在高速轨道交通工具上,以采集接触网受电弓的高清视频图像。
[0049]本发明中,所述双目原理即基于两个相机从不同角度对受电弓进行拍摄成像的原理,所述的双目模式为基于两个相机的成像图像的模式,所述单目模式为基于一个相机的成像图像的模式。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,即第一相机和第二相机可安装在高速轨道交通工具顶部的两侧,从两个不同的角度采集受电弓的视频图像,该视角差一般为锐角。
[0050]其中,第一相机采集的第一视角图像如图3所示,系统从第一视角图像中识别出了3条直线条,在现有技术中,很难分辨出这3条线条中,实际上哪条直线才是真正的接触线;第二相机采集的第二视角图像如图4所示,系统从第二视角图像中识别出了 4条直线条,在现有技术中,很难分辨出这4条线条中,实际上哪条直线才是真正的接触线。
[0051]现有技术中一般以这种方式来判断哪条直线为接触线:对于红外相机,其图像中接触线的识别方式可以为:将图像中最亮的直线视为接触线;对于可见光相机或近红外相机,其图像中接触线的识别方式可以为:将图像中在受电弓顶端平面上最暗的直线视为接触线。
[0052]S3,图像透视矫正,根据标定图像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。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。
[0053]一般的,该第一视角图像可为红外相机采集的红外图像,本发明所采用的矫正方法可基于九点标定板来实现,通过红外相机对九点标定板透视成像的像素坐标和实际像素坐标进行量化标定,计算出畸变系数,在后期使用时,只需通过红外相机拍摄受电弓成像的像素坐标,然后带入该畸变系数,推算出没有畸变的实际像素坐标,完成畸变矫正。
[0054]第二视角图像可为高清可见光相机或近红外相机采集的高清图像,其采用的矫正方法也可基于九点标定板来实现,通过高清可见光相机或近红外相机对九点标定板透视成像的像素坐标和实际像素坐标进行量化标定,计算出畸变系数,在后期使用时,只需通过高清可见光相机或近红外相机拍摄受电弓成像的像素坐标,然后带入该畸变系数,推算出没有畸变的实际像素坐标,即可完成畸变矫正。
[0055]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。
[0056]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,每个视角图像都具有相应视角的受电弓模型。
[0057]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。
[0058]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。
[0059]其中,受电弓左边模型和受电弓右边模型均在受电弓整体模型的内部,受电弓左边模型为受电弓整体模型的左侧部分,受电弓右边模型为受电弓整体模型右侧部分。在进行模型匹配时,检查定位目标是否与受电弓整体模型、受电弓左边模型和受电弓右边模型等三个模型匹配,一般的,当三个模型均匹配时,才判定该定位目标为受电弓。
[0060]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。
[0061]如图3和图4所示的图像中,将同一尺度下的两个受电弓图像进行叠合比对,若第一视角图像中所识别出的某一直线正好与第二视角图像中所识别出的某一直线相交,且其交点在受电弓顶端平面上,则判定该直线分别为第一视角图像中的接触线和第二视角图像中的接触线。
[0062]进一步的,所述步骤S 5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。
[0063]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。
[0064]所述几何参数包括导高值,其计算方式为:根据受电弓顶端平面到图像下边界的像素高度值row、每个图像像素所对应的实际长度dScale和图像下边界距离轨道水平面的实际高度值Hbase,计算出该帧图像中受电弓的导高值,导高值=row*dScale+Hbase。
[0065]所述几何参数还包括拉出值,其计算方式为: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col和每个图像像素所对应的实际长度dScale计算出该帧图像中接触线的拉出值,拉出值= col*dScale0
[0066]进一步的,所述步骤S6还包括几何参数优化计算方式:
[0067]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,如图5所示,并计算出该N组几何参数的平滑度。平滑度的计算目的是有助于判断当前视角图像的几何参数是否可靠。平滑度好则认为当前视角的几何参数可信度大,反之可信度小。
[0068]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,如图6所示,并计算出该N组几何参数的平滑度。
[0069]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。
[0070]相似度的计算有助于区分两个视角中哪个视角下识别的几何参数可信度大,如第一视角图像独立计算的几何参数与基于双目计算的几何参数更相似,则说明第一视角的几何参数可信度大,在双
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