基于双目立体视觉的接触网及支柱几何参数检测测量系统的制作方法

技术特征：

1.基于双目立体视觉的接触网及支柱几何参数检测测量系统，其特征在于，所述系统包括：

采集单元1、采集单元2、信号触发单元、工控机；其中，信号触发单元接收来自工控机的控制指令，对采集单元1和2的图像采集操作进行控制；采集单元1和2将采集的接触网相关图像传输至工控机中；工控机基于采集的图像对接触网关键零部件进行定位与检测，并结合预设的图像坐标与世界坐标之间的映射关系，对两个采集单元采集的图像画面进行双目立体重建，基于建立的双目立体信息，计算出接触网的几何参数。

2.根据权利要求1所述的基于双目立体视觉的接触网及支柱几何参数检测测量系统，其特征在于，采集单元1与采集单元2左右对称分布于列车车顶两侧。

3.根据权利要求1所述的基于双目立体视觉的接触网及支柱几何参数检测测量系统，其特征在于，采集单元1和采集单元2分别与列车顶面形成第一夹角和第二夹角，第一夹角和第二夹角均大于等于30度且小于等于60度。

4.根据权利要求1所述的基于双目立体视觉的接触网及支柱几何参数检测测量系统，其特征在于，工控机基于深度学习方法对接触网关键零部件进行定位，基于定位信息，在接触网关键零部件的局部区域内进行关键特征点检测。

5.根据权利要求4所述的基于双目立体视觉的接触网及支柱几何参数检测测量系统，其特征在于，在检测到关键特征点，并提取关键特征点周围的特征描述子之后，对采集单元1和采集单元2采集到的两个图像中的特征描述子进行特征匹配；利用来自采集单元1和采集单元2的匹配的关键特征点，采用双目三角交汇法进行双目立体重建。

6.根据权利要求5所述的基于双目立体视觉的接触网及支柱几何参数检测测量系统，其特征在于，利用来自采集单元1和采集单元2的匹配的关键特征点，采用双目三角交汇法进行双目立体重建，具体为：利用匹配的同一个特征点在采集单元1和采集单元2的像素坐标，计算该特征点在世界坐标系中的真实位置坐标。

7.根据权利要求1所述的基于双目立体视觉的接触网及支柱几何参数检测测量系统，其特征在于，所述工控机具体用于：

首先，对来自两个采集单元的图像信息分别进行分析处理，利用深度学习方法进行接触网关键零部件的检测定位；

然后，在接触网关键零部件的局部区域内进行关键特征点检测；

然后，提取关键特征点周围的特征描述子；

然后，利用来自两个采集单元匹配的关键特征点，采用双目三角交汇法进行双目立体重建；

然后，计算世界坐标系内接触线的几何参数，包括：导高、拉出值、定位器坡度、接触线基础设施的几何参数，其中，接触线基础设施的几何参数包括但不限于以下参数：平腕臂与斜腕臂的夹角、接触线水平间距、接触线垂直间距、支撑杆倾角。

8.根据权利要求7所述的基于双目立体视觉的接触网及支柱几何参数检测测量系统，其特征在于，提取关键特征点周围的特征描述子，具体包括：

首先，进行关键特征点的局部特征描述：定义一个经过高斯核做过平滑处理的图像块p的二进制比较准则为：

$x(p:x,y)=\left\{\begin{array}{cc}1& p\left(x\right)\<p\left(y\right)\\ 0& p\left(x\right)\>p\left(y\right)\end{array}\right.$

其中，p(x)为图像块p在像素点(x,y)处的灰度值，p(y)为图像中像素点y处的像素值，τ(p：x，y)为图像块p当中的像素点x,y两处的像素值比较的结果；选择n个(x,y)像素对，则能够得到BRIEF的n位二进制比特串；一个BRIEF特征点定义为一个包含n次二进制比较的向量：

$f_n\left(p\right)=\underset{1\≤i\≤n}{\Σ}{2}^{i-1}\mathrm{\τ}(p:x,y)$

其中，n为经验值，1≤i≤n，i表示二进制比特串的第i位；

然后，进行特征向量匹配：假设V_p是第一帧当中某个特征点p的特征向量，V_q是第二帧当中某个特征点q的特征向量，D(V_p，V_q)表示第一帧的特征点p跟第二帧的特征点q之间的欧式距离，即：

$D(V_p,V_q)=\sqrt{\underset{p,q=1}{\overset{N}{\Σ}}{(V_p-V_q)}^2}$

其中，N代表特征向量p,q的维数；若两个向量之间的距离D(V_p，V_q)小于阈值T，则两个特征点匹配。

9.根据权利要求1所述的基于双目立体视觉的接触网及支柱几何参数检测测量系统，其特征在于，采集单元1、采集单元2均包括：相机和补光灯模块。

10.根据权利要求6所述的基于双目立体视觉的接触网及支柱几何参数检测测量系统，其特征在于，世界坐标系当中的接触线上任意点C距离坐标原点0的位置坐标为：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{\tan (t1-a\tan (\frac{x1-z1}{f1}\×p))\×L1+\tan (t2-a\tan (\frac{x2-z2}{f2}\×p))\×L2}{\tan (t1-a\tan (\frac{x1-z1}{f1})\×p\left)\right)+\tan (t2-a\tan (\frac{x2-z2}{f2}\×p))}\\ y=\frac{\tan (t1-a\tan (\frac{x1-z1}{f1}\×p)\left)\tan (t2-a\tan (\frac{x2-z2}{f2}\×p)\right)(L2-L1)}{\tan (t1-a\tan (\frac{x1-z1}{f1}\×p))+\tan (t2-a\tan (\frac{x2-z2}{f2}\×p))}\end{array}\right.$

其中，两个采集单元中相机焦平面中心A和B距离坐标原点O的水平距离OA＝L1，OB＝L2，两个采集单元相机的焦距分别为f1和f2，相机成像中心位置分别为z1和z2，相机的像素尺寸为p，两个相机的倾斜角分别为t1和t2，C点在相机图像中的坐标位置分别为x1和x2。