專利名稱：通過圖像處理來測量架空線的磨損的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于通過圖像處理來測量架空線的磨損的設備、或通 過圖像處理測量架空線磨損的裝置。更具體地講，本發(fā)明涉及通過實 際使用圖像處理測量架空線的磨損，并具體地涉及用于測量架空線的 磨損部分的寬度的測量裝置。
背景技術：
向有軌電車供給電力的架空線在每一次車經(jīng)過時經(jīng)受著與車的 集電器的滑動接觸。因此，隨著有軌電車行駛時間，架空線逐漸磨損。 因此，如果不適當或定期地進行更換，則架空線會最終損壞，并引起 軌道事故。
考慮到上述內(nèi)容，架空線被形成為具有磨損極限標記，并為了有 軌電車的安全，通過檢查該磨損極限標記來執(zhí)行架空線的更換。
為了測量架空線的磨損，通常存在兩種方法， 一種是直接測量架 空線的厚度的方法，另一種是計算或推導架空線的磨損部分的寬度， 并將計算的磨損部分的寬度變換為架空線的厚度。
在直接測量架空線的厚度的方法中，存在使用諸如游標卡尺等的 測量工具的方法。在該方法中，由操作者用這樣的測量工具手動地測 量架空線的預定部分的厚度。在該情況下，獲得架空線的精確厚度。 然而，這樣的手動測量需要繁雜的工作并難以自動化，因此不可能用 這樣的手動測量來進行長距離測量。
作為直接測量架空線的厚度的另一種方法，存在使用光傳感器的 方法。在該方法中，使用測量裝置，所述測量裝置包括可旋轉地放置 在底座上的輥、安裝在底座的一端上的激光發(fā)射器和安裝在底座的另 一端上的激光接收器。在測量時，向具有夾持在激光發(fā)射器和激光接收器之間的一部分架空線的架空線按壓輥，并且檢測該部分架空線接 收到的激光量，并將檢測到的激光量變換為架空線的厚度。盡管該方 法使得連續(xù)測量成為可能，但由于測量裝置與架空線之間的接觸的性 質，高速連續(xù)測量是不可能的。此外，由于架空線夾在激光發(fā)射器和 激光接收器之間的這樣的構造的性質，該方法的實際使用被限制在架
空線上不具有凸起(諸如，點、氣段(air section)、錨鉤等)的區(qū) 域。如果在連續(xù)測量期間看到這樣的凸起，則必須暫時地從架空線移 除測量裝置。
在測量架空線的磨損部分的寬度的方法中，存在如日本未審專利 申請(Tokkaihei) 10-194015中描述的方法，通過將鈉燈或激光器的 光投影到磨損部分來執(zhí)行架空線的磨損部分的測量。該方法是通過利 用架空線的葫蘆形狀(gourd-shaped)的下部分的獨特構造特征而想 到的，在所述葫聲形狀中，隨著架空線由于摩擦而變得水平地磨損， 磨損部分的寬度增加。也就是說，通過變換磨損部分的寬度，獲得部 分架空線的厚度。
作為測量架空線的磨損部分的方法，存在其中激光或來自諸如鈉 燈的光源的光或光被照射到架空線的磨損部分，準確地調整磨損部分 和光接收部分的線傳感器之間的位置關系，以由線傳感器接收在磨損 部分處被規(guī)則反射的光，用該規(guī)則反射的強光對磨損部分成像來提供 磨損部分的白化圖像(white out image)，并根據(jù)磨損部分的白化圖 像的寬度推導或計算架空線的磨損部分的寬度。因為該方法是非接觸 型的，所以可以進4亍高速測量。
然而，該方法趨向于容易被由諸如夾住架空線的夾子的結構、在 背景中成像的結構等引起的噪聲所影響，并且即使由于這樣的噪聲， 不希望地獲得了錯誤的結果，也沒有檢查錯誤結果的方法。由此，必 須通過使用其中直接測量架空線的厚度的上述方法來檢查架空線的 磨損部分。此外，在該方法中，為了接收規(guī)則反射的光，必須準確地 調整光源的位置和光接收裝置的位置。
與上述技術相反，已經(jīng)發(fā)展了一種通過向由線傳感器提供的圖像
5應用圖像處理，測量磨損部分的寬度并將測量的磨損部分寬度變換為
架空線厚度的技術(日本專利申請2006-273523: TROLLEY WIRE WEAR MEASURING DEVICE BY IMAGING PROCESSING )。在
該現(xiàn)有技術中，在節(jié)約時間的同時可以進行長距離和連續(xù)測量而無需 接觸。
如圖13所示，現(xiàn)有技術中使用的圖像處理的基本想法是使用線 傳感器IO作為圖像的輸入裝置并使用普通照明器而非鈉燈或激光器。
也就是說，在現(xiàn)有技術中，將線傳感器IO安裝在檢查車3的車 頂上，使其恰好面向上，從而線傳感器10的掃描線與檢查車3行駛 的行進方向成直角，并且掃描線與架空線4交叉。在檢查車3的車頂 上，安裝了與架空線4相接觸的伸縮繪圖器(pantograph) 5。其中 架空線4通過與伸縮繪圖器5接觸而被磨損的區(qū)域被照明裝置2照射， 同時由線傳感器10拍攝架空線4的圖像。
由線傳感器IO成像的架空線4的圖片信號(或圖像信號)被輸 入至安裝在檢查車3中的測量個人計算機6中。在個人計算機6中， 以時間順序排列線傳感器10準備的掃描線的亮度信號，以產(chǎn)生線傳 感器圖像(或平面圖像)，并且將圖像作為輸入圖像存儲在存儲器裝 置7中。
例如，如圖17所示，測量個人計算機6是包括線傳感器圖像產(chǎn) 生部20、存儲器30和40、區(qū)別分析二進制編碼處理部50，噪聲消除 部60、架空線磨損部分邊緣檢測部70和架空線磨損部分寬度計算部 80的計算機。
根據(jù)圖16所示的流程圖的編程步驟，個人計算機6對輸入的線 傳感器圖像執(zhí)行圖像處理，并通過采取下述步驟來推導架空線的磨損 部分的寬度。
當噪聲被去除的二進制編碼的線傳感器圖像通過存儲器40與參 數(shù)一起被引導至架空線磨損部分邊緣檢測部70時，架空線磨損部分 邊緣檢測部70檢測在二進制編碼的線傳感器圖像上的白色區(qū)域中示 出的架空線磨損部分的相對的邊緣(步驟S5)。
為了檢測相對的邊緣，可使用下述方法。也就是說，如果從左側 對某行執(zhí)行搜索，則其中背景的黑色區(qū)域變?yōu)槟p部分的白色區(qū)域的 點可被檢測為磨損部分的左側邊緣，而其中磨損部分的白色區(qū)域變?yōu)?背景的黑色區(qū)域的另 一 個點可被檢測為磨損部分的右側。
通過從上到下為圖像上的每一行執(zhí)行上述搜索，在 一 個二進制編 碼的線傳感器圖像上示出的架空線的磨損部分的邊緣可被檢測為如 圖15所示。
[架空線的磨損部分的寬度的計算
根據(jù)二進制編碼的線傳感器圖像檢測的架空線磨損部分的相對 邊緣的數(shù)據(jù)通過存儲器40與參數(shù)和架空線的高度數(shù)據(jù)一起被引導至 架空線磨損部分寬度計算部80,并且架空線磨損部分寬度計算部80 計算線傳感器10的一條掃描線上的相對邊緣之間的距離作為架空線 的磨損部分的成像寬度(步驟S6)。
也就是說，根據(jù)從線傳感器10到架空線4的距離(或高度)、 透鏡的焦距、傳感器的寬度和傳感器的像素數(shù)量，計算圖像分辨率 (mm/pix )，所述圖像分辨率是實際尺寸(mm )相對于一個像素(pix ) 的比率，并且通過將架空線磨損部分的成像寬度與圖像分辨率相乘， 獲得架空線的磨損部分的實際寬度。
用于計算的從線傳感器10到架空線4的距離(或高度)是從本 申請人:以前提出的合適的裝置獲得的數(shù)據(jù)獲得的。
存儲邊緣的數(shù)據(jù)、架空線的磨損部分、用于計算的線傳感器圖像 和相應的行數(shù)。
如上所述，因為之前提出的利用圖像處理的架空線磨損測量裝置是非接觸型的，所以可以進行高速測量并因此可在短時間內(nèi)測量長距 離。
此外，由于裝置的構造的性質，與其中通過使用輥和光學傳感器 直接測量架空線的厚度的測量方法相比，傳感器被安裝在遠離諸如 點、氣段和錨鉤的現(xiàn)有結構的位置，所以不必擔心可能與現(xiàn)有結枸相 沖突，因此可以在架空線的基本上所有的區(qū)域中產(chǎn)生線傳感器圖像， 因此可獲得位于測量區(qū)域中的架空線附近的現(xiàn)有結構和架空線的圖 像數(shù)據(jù)。
此外，與使用可能影響人體的激光器的測量裝置的情況不同，無 需使用特別的照明，并且操作本發(fā)明的裝置也沒有難度。此外，無需 進行光源和光接收裝置之間的精確定位。
此外，在每個成像環(huán)境中，自動地實現(xiàn)合適的閾值的計算，并且 抑制了當閾值固定時出現(xiàn)的不希望的問題，即其中由于低亮度而不能 實現(xiàn)架空線的采樣。此外，因為線傳感器圖像被存儲為數(shù)據(jù)，所以如 果在架空線的磨損部分的測量中發(fā)生問題，則可以通過觀看磨損部分 的圖像來檢查原因。

發(fā)明內(nèi)容
為了測量架空線的磨損部分，存在各種方法，例如，其中利用游
標卡尺直接測量架空線的厚度的方法；其中利用光傳感器直接測量架 空線的厚度的方法；其中利用光學傳感器直接測量架空線的厚度的方 法；其中通過投影鈉燈或激光器的光來測量架空線的磨損部分的寬 度，并通過使用轉換技術從測量的寬度推導架空線的厚度的方法；以 及其中通過由相同的申請人已經(jīng)在之前提出的圖像處理技術來測量 架空線的磨損部分的方法。下面將描述其中通過圖像處理技術來測量 磨損部分的方法中存在的缺點。
(1)使用圖像處理技術的方法具有這樣的弱點錯誤地將噪聲 (成像的結構)識別為架空線。也就是說，存在幾種用于從架空線柱 懸掛架空線的方法。最常見的是其中與伸縮繪圖器相接觸的架空線通過被稱為掛鉤的金屬桿從懸掛線懸桂的懸鏈線(catenary)系統(tǒng)。另 一個是主要在地鐵中使用的剛性體架線系統(tǒng)，其中如圖18所示，架 空線4直接固定在剛性體(或剛性體懸桂線)9上，所述剛性體9被 連接至隧道的壁表面8。通過將固定在隧道壁表面8的剛性體底座框 架9a與支撐架空線4的剛性體支持部分(在下面將被稱為架空線保 持部分)9b相耦合來產(chǎn)生剛性體懸掛線9。
當懸鏈線系統(tǒng)中的架空線的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)受架空線磨損測量方法 (基于由相同申請人提出的圖像處理技術)中的二進制編碼處理時， 如圖14所示，架空線的磨損部分由白色區(qū)域表示，并且背景(即， 沒有磨損的架空線的部分)由黑色區(qū)域表示。
然而，在剛性體架線系統(tǒng)的情況下，剛性體底座框架9a和架空 線保持部分9b與架空線4平行地延伸，并且當這些結構由反射光的 金屬制成時，如圖19所示，架空線的磨損部分由白色區(qū)域"A"表示， 并且剛性體底座框架9a的光反射部分和架空線保持部分9b也由白色 區(qū)域"B，，和"C，，表示，而背景區(qū)域(包括沒有磨損的架空線的部分)由 黑色區(qū)域表示。因此，在對架空線的磨損部分采樣時，不能區(qū)分架空 線4的磨損部分和光反射部分。
(2)在由相同申請人在之前提出的架空線磨損測量中使用的圖 像處理中，當在夜間時間拍攝圖像時，對圖像數(shù)據(jù)應用二進制編碼處 理導致背景被示出為黑色區(qū)域。然而，當在白天時間拍攝圖像時，如 圖20所示，僅架空線4沒有磨損的部分被示出為黑色區(qū)域，并且背 景和磨損部分被示出為白色區(qū)域。為了對架空線4的磨損部分采樣， 必須僅使架空線4的磨損部分被示出為白色區(qū)域，并使背景被示出為 黑色區(qū)域。
為了實現(xiàn)上述任務，如本發(fā)明的權利要求1限定的架空線磨損測 量裝置包括通過使用線傳感器來產(chǎn)生線傳感器圖像并將產(chǎn)生的線傳 感器圖像作為輸入圖像存儲的裝置；向線傳感器圖像應用區(qū)別分析二 進制編碼處理，以產(chǎn)生強化架空線的磨損部分的二進制編碼的線傳感 器圖像的裝置；從二進制編碼的線傳感器圖像消除噪聲的裝置；從經(jīng)
10過噪聲消除的二進制編碼的線傳感器圖像檢測架空線的磨損部分的
邊緣的裝置；以及計算架空線的磨損部分的邊緣之間的距離并將計算 的距離確定為架空線的磨損部分的寬度的裝置，其特征在于還添加如 下裝置，通過所述裝置，通過預先設定架空線的類型，根據(jù)架空線的 最大寬度、從線傳感器到架空線的高度、透鏡的焦距、傳感器的寬度 和傳感器的像素數(shù)，為其圖像將要被分析的每個行單元計算圖像分辨 率[mm/pix，其是實際尺寸[mm與像素[pix的比率，并且線傳感器圖 像中其像素多于對應于架空線的最大寬度的像素的白色區(qū)域被變換
為黑色區(qū)域。
為了實現(xiàn)上述任務，如本發(fā)明的權利要求2限定的架空線磨損測 量裝置是權利要求1中限定的裝置，其特征在于還添加如下裝置，通 過所述裝置，將由被采樣為二進制編碼的線傳感器圖像上的白色區(qū)域 的架空線的磨損部分和剛性體部分構成的圖案預先登記為一個單元， 并且根據(jù)為每個單元登記的架空線的磨損部分的位置識別架空線的 磨損部分。
為了實現(xiàn)上述任務，如本發(fā)明的權利要求3限定的架空線磨損測 量裝置是權利要求2限定的裝置，其特征在于還添加如下裝置，通過 該裝置，當從二進制編碼的線傳感器圖像采樣的白色區(qū)域的數(shù)量與之 前已經(jīng)登記的單元的數(shù)量的倍數(shù)不同時，逐步地重新調整區(qū)別分析二 進制編碼處理中所使用的閾值。
為了實現(xiàn)上述任務，如本發(fā)明的權利要求4限定的架空線磨損測 量裝置是如權利要求l、 2或3限定的裝置，如權利要求l、 2或3所 述的處理一樣，其特征在于還添加如下裝置，通過該裝置，從二進制 編碼的線傳感器圖像采樣的白色區(qū)域被全部變換為磨損部分的寬度， 將變換的磨損部分的寬度與之前登記的剛性體部分的檢測寬度相比 較，并基于比較結果，具有緊密對應于剛性體檢測寬度的磨損部分的 白色區(qū)域被識別為剛性體部分，并且在除了被識別為剛性體部分的白 色區(qū)域以外的白色區(qū)域上的磨損部分的寬度被識別為架空線的磨損 部分的寬度。
ii下面將描述本發(fā)明的優(yōu)點。 (1)根據(jù)由本發(fā)明的權利要求1限定的利用圖像處理的架空線 磨損測量裝置，期望下述優(yōu)點。
u)在利用圖像處理的架空線磨損測量裝置中，在通過使白天
時間拍攝的圖像經(jīng)過二進制編碼處理而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中，可將示出背景 的區(qū)域從白色區(qū)域變換為黑色區(qū)域，從而產(chǎn)生了與根據(jù)如下數(shù)據(jù)而產(chǎn) 生的圖像構造相同的圖像構造(背景-黑色區(qū)域，磨損部分-白色區(qū) 域)，所述數(shù)據(jù)是通過使夜間時間拍攝的圖像經(jīng)過二進制編碼處理產(chǎn) 生的數(shù)據(jù)。因此，即使在白天拍攝圖像，也可使用利用圖像處理的架 空線磨損測量裝置來測量架空線的磨損部分的寬度。
(b)在利用圖像處理的架空線磨損測量裝置中，在通過使剛性 體架線系統(tǒng)的架空線的圖像進行二進制編碼處理而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中，示 出了剛性體部分的區(qū)域從白色區(qū)域被變換為黑色區(qū)域，從而產(chǎn)生了與 根據(jù)如下數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的圖像構造相同的圖像構造(背景=黑色區(qū)域， 磨損部分-白色區(qū)域)，所述數(shù)據(jù)是通過使懸鏈線系統(tǒng)的架空線的圖 像進行二進制編碼處理而產(chǎn)生的。因此，即使在剛性體架線系統(tǒng)的架 空線的圖像數(shù)據(jù)中，也可通過使用利用圖像處理的架空線磨損測量裝 置來測量架空線的磨損部分的寬度。
(2 )根據(jù)如權利要求2所述的利用圖像處理的架空線磨損測量 裝置，假如其中在權利要求1中提及的處理之后設置架空線的磨損部 分和剛性體部分，則剛性體部分和架空線的單元構造、和架空線的磨 損部分的位置被登記在裝置中，并且根據(jù)從經(jīng)過了二進制編碼處理的 圖像數(shù)據(jù)采樣的架空線磨損部分和剛性體部分，僅提取架空線磨損部 分，從而無需進行錯誤檢測，就可由利用圖像處理的架空線磨損測量 裝置測量架空線的磨損部分的寬度。
(3)根據(jù)如權利要求3限定的利用圖像處理的架空線磨損測量 裝置，除了從權利要求2的發(fā)明期望的優(yōu)點以外，還獲得下述優(yōu)點。 也就是說，即使在其中由于在剛性體部分上聚集的塵土或灰塵，不能 檢測剛性體部分，從而剛性體部分和架空線部分不能構成登記單元時，以這樣的方式逐步調整閾值在已進行了二進制編碼處理的圖像 數(shù)據(jù)上應由黑色區(qū)域示出的剛性體部分被示出為白色區(qū)域，從而預先 登記的構造被設置為剛性體部分和架空線的單元。利用上述方法，僅 提取架空線的磨損部分，或由于閾值的調整，校正了變得比原始寬度 更大的架空線的磨損部分的白色區(qū)域的寬度，使得磨損部分的寬度成 為磨損部分的原始寬度。利用上述方法，可由利用圖像處理的架空線 磨損測量裝置測量架空線的磨損部分的寬度。
(4 )根據(jù)如權利要求4限定的利用圖像處理的架空線磨損測量 裝置，在其中由于在剛性體部分上聚集的塵土或灰塵，不能檢測剛性 體部分，并且即使當實現(xiàn)權利要求3時，剛性體部分和架空線也不能 構成預先登記的構造，通過在實際中使用剛性體部分不是可被磨損的 部件從而寬度保持不變的事實，采樣的規(guī)定的磨損部分的連續(xù)白色區(qū) 域(包括剛性體部分的連續(xù)白色區(qū)域)被全部變換為磨損部分的寬度， 并且對于連續(xù)白色區(qū)域的每個相同行比較變換的磨損部分的寬度和 之前登記的剛性體部分檢測寬度?；诒容^結果，具有緊密對應于剛 性體部分檢測寬度的磨損部分寬度的連續(xù)白色區(qū)域被識別為剛性體
部分，并且沒有被識別為剛性體部分的另一個連續(xù)白色區(qū)域的磨損部 分的寬度被確定為架空線的磨損部分的寬度。由此，可通過使用利用 圖像處理的架空線磨損測量裝置來測量架空線的磨損部分的寬度。


圖1是示出了由本發(fā)明的第一實施例的架空線磨損測量裝置采
取的操作步驟的流程圖。
圖2是本發(fā)明的第一實施例的架空線磨損測量裝置的框圖。
圖3是示出了其中向沒有磨損的部分應用噪聲消除處理的例子
的結果的示例。
圖4是示出了由本發(fā)明的第二實施例的架空線磨損測量裝置采 取的操作步驟的流程圖。
圖5是本發(fā)明的第二實施例的架空線磨損測量裝置的框圖。圖6是示出了其中留下比架空線的最大寬度窄的架空線保持部
分，其由白色區(qū)域示出，而不被變換為黑色區(qū)域的示例。 圖7是示出了架空線的開關部分的圖像數(shù)據(jù)的示例。 圖8是示出了由本發(fā)明的第三實施例的架空線磨損測量裝置采
取的操作步驟的流程圖。
圖9是本發(fā)明的第三實施例的架空線磨損測量裝置的框圖。
圖IO是示出了其中由于聚集在剛性體上的塵土， 一部分剛性體
沒有被示出為白色區(qū)域的例子的圖示。
圖11是示出了由本發(fā)明的第四實施例的架空線磨損測量裝置采
取的操作步驟的流程圖。
圖12是本發(fā)明的第四實施例的架空線磨損測量裝置的框圖。 圖13是示出了架空線磨損測量裝置的線傳感器的示例性布置的
示意圖。
圖14是示出了架空線的磨損部分的二進制編碼的線傳感器圖像 的例子的圖示。
圖15是示出了其中檢測架空線的磨損部分的邊緣的例子的圖示。
圖16是示出了由現(xiàn)有技術的架空線磨損測量裝置采取的操作步 驟的流程圖。
圖17是現(xiàn)有技術的架空線磨損測量裝置的框圖。 圖18是剛性體架線系統(tǒng)的示意圖。
圖19是示出了其中檢測在剛性體架線系統(tǒng)中使用的架空線的磨 損部分的例子的圖示。
圖20是示出了其中檢測被拍攝為在白天時間拍攝的圖像數(shù)據(jù)的 架空線的磨損部分的例子的圖示。
具體實施例方式
在下述內(nèi)容中，將描述本發(fā)明的實施例。在每個實施例中，在利 用圖像處理的架空線磨損測量裝置中使用改進的噪聲消除裝置，從而
14增加了對架空線的磨損部分的檢測準確度。 第一實施例 (1)第一實施例
圖l和圖2示出了本發(fā)明的第一實施例的利用圖像處理的架空線 磨損測量裝置。圖l示出了流程圖，而圖2示出了裝置的框圖。
在該實施例中，如圖2所示，代替上述現(xiàn)有技術中的架空線磨損 測量裝置中使用的噪聲消除部60，使用噪聲消除處理部61，除了磨 損部分的噪聲消除以外，所述噪聲消除處理部61還實現(xiàn)了對除了磨 損部分以外的部分的噪聲消除。
也就是說，如圖2所示，當二進制編碼的線傳感器圖像通過存儲 器40被引導至噪聲消除處理部61時，如圖1所示，在步驟S4的噪 聲消除步驟之前，噪聲消除處理部61對除了磨損部分以外的部分執(zhí) 行噪聲消除處理(步驟S3)。
現(xiàn)在，應注意"對除了磨損部分以外的部分進行噪聲消除處理" 是這樣的處理，其中像素多于與行中的架空線的最大寬度相對應的像 素的白色區(qū)域被變換為黑色區(qū)域。
例如，在分析圖像的處理之前，進行設定以獲得架空線的類型， 然后，對于對其應用了圖像分析的每一行，根據(jù)架空線的最大寬度、 從線傳感器到架空線的高度(或距離)、透鏡的焦距、傳感器的寬度 和傳感器的像素數(shù)量，計算圖像分辨率(mm/pk )，其為實際尺寸(mm ) 相對于一個像素(pix)的比率，并且像素多于與行中的架空線的最大 寬度相對應的像素的白色區(qū)域變換為黑色區(qū)域。
因此，同樣，假如其中對剛性體架線系統(tǒng)的架空線成像，則如圖 3所示，二進制編碼的線傳感器圖像的剛性體部分從白色區(qū)域被變換 為黑色區(qū)域，所述圖像具有與懸鏈線系統(tǒng)的情況相同的圖像構造(即， 背景-黑色區(qū)域，磨損部分-白色區(qū)域)。
因此，通過向當剛性體架線系統(tǒng)的架空線被成像時提供的圖像數(shù) 據(jù)應用圖像處理，可測量架空線的磨損部分。
此外，即使當在白天時間拍攝架空線的圖像時，如圖3所示，二進制編碼的線傳感器圖像中的背景從白色區(qū)域被變換為黑色區(qū)域，所 述圖像具有與在夜間時間拍攝的圖像相同的圖像構造(即，背景-黑 色區(qū)域，磨損部分-白色區(qū)域)。
因此，即使當數(shù)據(jù)基于在白天時間拍攝的圖像時，也可通過本發(fā) 明的利用圖像處理的架空線磨損測量裝置來測量架空線的磨損部分 的寬度。
如上文中描述的，在該實施例中，在噪聲消除處理部60中，執(zhí) 行這樣的噪聲處理，其包括對除磨損部分以外的部分應用的噪聲消除 處理。因此，可去除在白天時間拍攝的圖像的背景中的噪聲和剛性體 部分中的噪聲。
應注意，除了上述構造和處理以外的構造和處理與圖16和17 中示出的相同，并執(zhí)行相似的操作。架空線的最大寬度由JIS(即， 日本工業(yè)標準)規(guī)定的架空線的類型來限定。
第二實施例 (2) 第二實施例
圖4和5示出了本發(fā)明的第二實施例的利用圖像處理的架空線磨 損測量裝置。圖4示出了流程圖而圖5示出了裝置的框圖。
在該第二實施例中，如圖5所示，代替第一實施例中所使用的上 述架空線磨損部分寬度計算部80,使用除了部分80的功能以外還實 現(xiàn)了剛性體圖案識別處理的架空線磨損部分寬度計算部81。
也就是說，如圖5所示，當從二進制編碼的線傳感器圖像獲得的 架空線的磨損部分的兩個邊緣上的數(shù)據(jù)通過存儲器40與參數(shù)和架空 線的高度數(shù)據(jù)一起被引導至架空線磨損部分寬度計算部分80時，架 空線磨損部分寬度計算部80如圖7所示在步驟S6實現(xiàn)架空線的磨損 部分寬度計算之前執(zhí)行剛性體部分圖案識別處理(步驟7)。
應注意，剛性體部分圖案識別處理是這樣的處理，其中由架空線 的磨損部分和剛性體部分構成的二進制編碼的線傳感器圖像上的圖 案被預先登記為一個單元，根據(jù)為每個單元登記的架空線磨損部分的 位置來識別架空線的磨損部分。
16也就是說，在剛性體部分圖案識別處理中，通過使用這樣的事實 首先登記由架空線的磨損部分和剛性體部分構成的圖案，所述事實
為在剛性體架線系統(tǒng)的架空線的情況下，架空線的磨損部分和剛性 體部分被檢測為在整個二進制編碼的線傳感器圖像上的白色區(qū)域。
例如，如果在二進制編碼的線傳感器圖像上這樣進行成像，則從 左側示出剛性體部分、架空線的磨損部分和剛性體部分，這些部分被 登記為每個單元具有三個連續(xù)的白色區(qū)域的圖案。在該情況下，左起 的第二個連續(xù)白色區(qū)域被登記為磨損部分。
為了輔助解釋，利用應用于剛性體架線系統(tǒng)的圖像處理識別的連 續(xù)區(qū)域被解釋為具有從左側起布置的剛性體部分、架空線的磨損部分 和剛性體部分。然而，基于剛性體架線系統(tǒng)中使用的剛性底座的構造， 架空線的磨損部分的位置和剛性體部分的數(shù)量會改變。
然后，在剛性體圖案識別處理之后，在架空線磨損部分寬度計算 部81中，根據(jù)圖案登記來執(zhí)行磨損部分的寬度計算，在上述例子中， 該圖案登記識別出僅第二連續(xù)白色區(qū)域是磨損部分(步驟S6)。
關于上述處理，通過僅從二進制編碼的圖像對架空線的磨損部分
采樣，可計算磨損部分的寬度。
假如與其中剛性體部分的全部范圍沒有被去除的架空線的最大
寬度相比，其中諸如架空線保持部分等的部分較小，則本實施例是有 效的。
例如，當平行于架空線延伸的剛性體底座框架的寬度大于架空線 的最大寬度時，如圖6所示，在剛性體底座框架中實現(xiàn)從白色區(qū)域到 黑色區(qū)域的改變或轉換。然而，當架空線保持部分的寬度小于架空線 的最大寬度時，不實現(xiàn)這樣的改變或轉換。也就是說，架空線保持部 分保持由白色區(qū)域"B"表示。
在實施例中，預先地，將磨損部分登記為左側的第二個連續(xù)白色 區(qū)域"A"，從而可對磨損部分的寬度執(zhí)行處理，使得僅第二連續(xù)白色 區(qū)域"A"為磨損部分。
此外，在實施例中，如從圖7理解的，并且在架空線的開關部分的成像數(shù)據(jù)的情況下，可以對多條架空線的每個單元的磨損部分的連續(xù)白色區(qū)域進行采樣。
在上述例子中，三個連續(xù)白色區(qū)域被登記為一個單元，從而從左起的第二個白色區(qū)域(即包括第一、第二和第三連續(xù)白色區(qū)域的第一單元的第二個白色區(qū)域)和從左起的第五白色區(qū)域(即包括第四、第五和第六連續(xù)白色區(qū)域的第二單元的第二個白色區(qū)域)被采樣為磨損部分。其中對連續(xù)白色區(qū)域進行計數(shù)的方向取決于其中在圖像處理的時間期間對行進行搜索的方向。
除了上述的構造和處理之外的構造和處理基本上與上述第一實施例相同，因此執(zhí)行相似的操作。
第三實施例
(3)第三實施例
圖8和9示出了本發(fā)明的第三實施例的利用圖像處理的架空線磨損測量裝置。圖8示出了流程圖，而圖9示出了裝置的框圖。
在該第三實施例中，如圖9所示，代替第一實施例中所使用的上述架空線磨損部分寬度計算部80，使用架空線磨損部分寬度計算部82，除了部分80的功能以外，所述部分82還實現(xiàn)剛性體圖案識別處理和單元類型判斷處理。
也就是說，如圖9所示，當從二進制編碼的線傳感器圖像獲得的架空線的磨損部分的兩個邊緣通過存儲器40與架空線的高度數(shù)據(jù)和參數(shù)一起被引導至架空線磨損部分寬度計算部82時，如圖8所示，架空線磨損部分寬度計算部82在實現(xiàn)了剛性體部分圖案識別處理(步驟S7)之后，在步驟S6實現(xiàn)架空線的磨損部分的寬度計算之前，執(zhí)行單元結構判斷處理(步驟S8)。
請注意，單元結構判斷處理是這樣的處理，其中當二進制編碼的線傳感器圖像上的連續(xù)白色區(qū)域的數(shù)量不是由剛性體部分圖案識別處理提供的單元結構的數(shù)量的倍數(shù)時，將區(qū)別分析二進制編碼處理的閾值逐步地重新調整為強制性地引入剛性體部分的識別。
在稍后建立的剛性體架線系統(tǒng)的剛性體部分和幾年前建立的剛性體架線式部分的剛性體部分之間，在金屬表面處存在反射率的差異。此外，因為剛性體部分不是如架空線一樣會被伸縮繪圖器磨損的部件，所以剛性體部分逐漸地覆蓋了塵土，并且最終剛性體部分變得不能具有令人滿意的反射行為。
因此，在實施例中，當在剛性體圖案識別處理中，二進制編碼的線傳感器圖像上的連續(xù)白色區(qū)域的數(shù)量不能表現(xiàn)出之前登記的單元
結構的數(shù)量的倍數(shù)時，單元結構判斷為NG (不好)并且調整區(qū)別分析二進制編碼處理的閾值(步驟S9)。
在步驟S9調整閾值之后，重復從區(qū)別分析二進制編碼處理的步驟(步驟S2)，直到當二進制編碼的線傳感器圖像上的連續(xù)白色區(qū)域的數(shù)量變得與之前登記的單元結構數(shù)量的倍數(shù)相匹配時，也就是說，直到當單元結構判斷發(fā)出OK時。
應注意，步驟S9處的閾值調整為這樣的處理，其中強制性地改變或校正在區(qū)別分析二進制編碼處理時獲得的合適的閾值，并且基于重試的次數(shù)逐步地增加校正級別。
在這樣的情況下，容易出現(xiàn)這樣的情況，即，由于對剛性體部分應用強制性處理，磨損部分的連續(xù)白色區(qū)域的寬度(即，磨損部分的寬度)變得大于合適的值。因此，如果需要的話，可基于閾值的逐步調整，校正通過調整閾值而增加的架空線的磨損部分的白色區(qū)域的寬度，使得所述寬度返回到磨損部分的原始寬度。
除了上述構造和處理以外的構造和處理與上述第二實施例基本上相同，且因此執(zhí)行相似操作。
第四實施例(4) 第四實施例
圖ll和圖12示出了本發(fā)明的第四實施例的利用圖像處理的架空線磨損測量裝置。圖ll示出了流程圖而圖12示出了所述裝置的框圖。
在該實施例中，如圖12所示，代替第一實施例中使用的上述架空線磨損部分寬度計算部80，使用了除了部分80的功能以外還實現(xiàn)架空線選擇處理的架空線磨損部分寬度計算部82。
19也就是說，如圖12所示，當從二進制編碼的線傳感器圖像獲得的架空線的磨損部分的兩個邊緣的數(shù)據(jù)通過存儲器40與架空線的高度數(shù)據(jù)和參數(shù)一起被引導至架空線磨損部分寬度計算部83時，如圖11所示，架空線磨損部分寬度計算部83在實現(xiàn)了步驟S6處的架空線的磨損部分的寬度計算之后，執(zhí)行架空線選擇處理(步驟SIO)。
應注意，架空線選擇處理是其中規(guī)定的采樣磨損部分的連續(xù)白色區(qū)域(包括剛性體部分的連續(xù)白色區(qū)域)被全部變換為磨損部分的寬度，并且對于連續(xù)白色區(qū)域的每一相同行比較磨損部分的變換寬度與之前登記的剛性體部分檢測寬度，并基于比較的結果，將具有緊密地對應于剛性體檢測寬度的磨損部分寬度的連續(xù)白色區(qū)域識別為剛性體部分，并且將沒有被識別為剛性體部分的另一個連續(xù)白色區(qū)域的磨損部分的寬度確定為架空線的磨損部分的寬度。
在從其建立起已有幾年的剛性體架線系統(tǒng)的剛性體部分的情況下，與其中對兩個支持部分采樣的圖6中的情況不同，其趨向于如圖IO所示發(fā)生右和左架空線保持部分中的一個不被采樣的情況。
在這樣的情況下，架空線的規(guī)定的磨損部分與單元結構的數(shù)量不匹配，從而計算所有采樣的連續(xù)白色區(qū)域的磨損部分(即磨損部分和剛性體部分)的寬度，并基于計算的結構，釆用或選擇被視為合理值的連續(xù)白色區(qū)域的值。
如圖7所示，考慮架空線的開關部分的成像數(shù)據(jù)，如果在公共行上，白色區(qū)域彼此相隔的距離大于架空線的最大寬度的距離(實際上，像素的數(shù)量對應于寬度)，則判斷白色區(qū)域構成了不同的單元。
在下述內(nèi)容中，將描述從包括架空線的磨損部分和剛性體部分的檢測的連續(xù)白色區(qū)域識別架空線的磨損部分和剛性體部分的方法。為每個單元執(zhí)行識別的操作。
(a) 預先登記剛性體部分的檢測寬度。
(b) 考慮剛性體支持部分和剛性體底座框架不是將要被磨損的部件，從而它們的寬度保持不變，則判斷連續(xù)白色區(qū)域中的哪一個的寬度最接近每一行上登記的剛性體部分的檢測寬度?；谠摻Y果，包括其寬度最接近檢測寬度的連續(xù)白色區(qū)域的部分被識別為剛性體 部分，并且包括沒有被識別為剛性體部分的連續(xù)白色區(qū)域的另一個部 分被識別為架空線的磨損部分。
除了上述構造和處理以外的構造和處理與第一實施例中的相同， 從而執(zhí)行相似的操作。
權利要求
1、一種利用圖像處理的架空線磨損測量裝置，包括通過使用線傳感器來產(chǎn)生線傳感器圖像，并將產(chǎn)生的線傳感器圖像存儲為輸入圖像的裝置；向線傳感器圖像應用區(qū)別分析二進制編碼處理，以產(chǎn)生強化架空線的磨損部分的二進制編碼的線傳感器圖像的裝置；從二進制編碼的線傳感器圖像消除噪聲的裝置；從經(jīng)過噪聲消除的二進制編碼的線傳感器圖像檢測架空線的磨損部分的邊緣的裝置；以及計算架空線的磨損部分的邊緣之間的距離并將計算的距離確定為架空線的磨損部分的寬度的裝置，其特征在于還添加如下裝置，通過所述裝置，通過之前設定架空線的類型，根據(jù)架空線的最大寬度、從線傳感器到架空線的高度、透鏡的焦距、傳感器的寬度和傳感器的像素數(shù)，為其圖像將被分析的每個行單元計算圖像分辨率，所述圖像分辨率是實際尺寸與像素的比率，并且其像素多于與架空線的最大寬度相對應的像素的線傳感器圖像中的白色區(qū)域被變換為黑色區(qū)域。
2、 如權利要求1所述的利用圖像處理的架空線磨損測量裝置， 其特征在于還添加如下裝置，通過所述裝置，將由被采樣為二進制編 碼的線傳感器圖像上的白色區(qū)域的架空線的磨損部分和剛性體部分 構成的圖案預先登記為一個單元，并且根據(jù)為每個單元登記的架空線 的磨損部分的位置識別架空線的磨損部分。
3、 如權利要求2所述的利用圖像處理的架空線磨損測量裝置， 其特征在于還添加如下裝置，通過該裝置，當從二進制編碼的線傳感 器圖像采樣的白色區(qū)域的數(shù)量與之前已經(jīng)登記的單元的數(shù)量的倍數(shù) 不同時，逐步地重新調整區(qū)別分析二進制編碼處理中所使用的閾值。
4、 如權利要求1、 2或3所述的利用圖像處理的架空線磨損測量裝置，其特征在于還添加如下裝置，通過該裝置，從二進制編碼的線 傳感器圖像采樣的白色區(qū)域被全部變換為磨損部分的寬度，將變換的 磨損部分的寬度與之前登記的剛性體部分的檢測寬度相比較，并基于 比較結果，具有緊密對應于剛性體檢測寬度的磨損部分的白色區(qū)域被 識別為剛性體部分，并且在除了被識別為剛性體部分的白色區(qū)域以外 的白色區(qū)域上的磨損部分的寬度被識別為架空線的磨損部分的寬度。
全文摘要
在剛性體架線系統(tǒng)中，架空線的磨損部分和剛性體部分的反射部分被區(qū)分，并且通過僅使架空線的磨損部分為白色區(qū)域而使背景為黑色區(qū)域，提取架空線的磨損部分。設置了裝置61，通過所述裝置61，通過預先設定架空線的類型，線傳感器圖像上的具有多于對應于架空線的最大寬度的像素的像素的白色區(qū)域被變換為黑色區(qū)域，并且在通過使剛性體架線系統(tǒng)的成像的架空線進行二進制編碼處理而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中，向剛性體部分應用從白色區(qū)域到黑色區(qū)域的變換。從而可產(chǎn)生與通過使懸鏈線系統(tǒng)的成像的架空線進行二進制編碼處理而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的圖像構造基本上相同的圖像構造。
文檔編號G01B11/02GK101680748SQ20088001753
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權日2007年5月25日
發(fā)明者渡部勇介, 田中順之 申請人:株式會社明電舍