基于圖像處理的列車受電弓燃弧特性監(jiān)測方法研究.pdf

1、隨著我國電氣化鐵路里程的增加和列車運(yùn)行速度的提高，穩(wěn)定可靠的受流環(huán)境是保證列車安全運(yùn)行的重要前提。在列車運(yùn)行過程中，對弓網(wǎng)接觸系統(tǒng)中多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測尤為重要。本文基于OpenCV數(shù)字圖像處理技術(shù)對弓網(wǎng)故障中常見的燃弧現(xiàn)象進(jìn)行檢測分析，對電氣化鐵路的發(fā)展具有重要意義。
　　燃弧發(fā)生的位置特殊，為接觸導(dǎo)線和受電弓碳板的接觸部位。根據(jù)受電弓碳板的橫向特性及接觸導(dǎo)線的直線特性自動識別出弓網(wǎng)接觸部位即為燃弧發(fā)生區(qū)域。首先將視頻圖像分割為幀圖

2、像，對幀圖像進(jìn)行預(yù)處理，并結(jié)合邊緣提取算法，Hough直線提取，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算，Radon變換等數(shù)字圖像處理技術(shù)提取出受電弓碳板所在位置。最小二乘擬合接觸導(dǎo)線直線所在位置。根據(jù)受電弓和接觸導(dǎo)線相交位置提取燃弧發(fā)生區(qū)域，減小圖像處理運(yùn)算量和降低圖像干擾，加快圖像處理速度。
　　在燃弧位置圖像的基礎(chǔ)上，對圖像進(jìn)行灰度化、濾波等預(yù)處理后，分別采用不同的二值化方法對燃弧圖像進(jìn)行二值化處理。通過比較分析，得到迭代的Otsu算法適用于燃弧檢測

3、系統(tǒng)。對視頻圖像進(jìn)行分析，得出較長時(shí)間段燃弧強(qiáng)度與離線率、燃弧發(fā)生次數(shù)有關(guān)，短時(shí)間內(nèi)燃弧強(qiáng)度與單次燃弧持續(xù)時(shí)間及燃弧像素比有關(guān)。
　　從相機(jī)自身誤差、列車振動誤差以及路燈干擾誤差等多方向?qū)θ蓟z測系統(tǒng)可能存在的誤差進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)的處理措施和建議，通過誤差補(bǔ)償和算法優(yōu)化等方法減小誤差。
　　在Visual Studio2013開發(fā)平臺基礎(chǔ)上，運(yùn)用OpenCV數(shù)字圖像處理技術(shù)在MFC程序框架的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)高速列車燃弧檢測系統(tǒng)