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申请/专利权人：成都中轨轨道设备有限公司

摘要：本发明涉及接触网检测技术领域，具体涉及一种基于拍摄跟踪的接触线磨损检测方法及系统，包括以下步骤：根据接触线跟踪模型预测出的当前时刻处的接触线位置信息，将高速相机的拍摄视野调整至朝向至接触线，以获得当前时刻处的接触线扫描图像；利用接触线检测模型对当前时刻处的接触线扫描图像进行磨损检测，得到当前时刻处接触线磨损状况。本发明利用神经网络结合B样条插值方法，对各个扫描图像中接触线位置信息进行预测训练，得到用于接触线位置预测的接触线跟踪模型，实现对长段轨迹信息的准确掌握，提升接触线拍摄跟踪的精准度，最终提升接触线磨损检测的精准度。

主权项：1.一种基于拍摄跟踪的接触线磨损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取当前时刻的多个前置时刻处的接触线扫描图像，作为接触线的扫描图像先验序列；在所述扫描图像先验序列中各个扫描图像中提取出接触线位置信息，并利用神经网络结合B样条插值方法，对各个扫描图像中接触线位置信息进行预测训练，得到用于接触线位置预测的接触线跟踪模型；在所述扫描图像先验序列中各个扫描图像中提取出接触线边缘轮廓，并利用分类网络对各个扫描图像中接触线边缘轮廓进行分类训练，得到用于接触线磨损检测的接触线检测模型；根据接触线跟踪模型预测出的当前时刻处的接触线位置信息，将高速相机的拍摄视野调整至朝向至接触线，以获得当前时刻处的接触线扫描图像；利用接触线检测模型对当前时刻处的接触线扫描图像进行磨损检测，得到当前时刻处接触线磨损状况；接触线跟踪模型的构建方法包括：利用B样条插值方法，根据各个扫描图像中接触线边缘轮廓的物理坐标，得到接触线轨迹曲线；将所述接触线轨迹曲线进行离散化处理得到多段接触线局部轨迹，作为用于训练BP神经网络的样本集；利用用于训练BP神经网络的样本集对BP神经网络进行训练，得到根据前置时刻的接触线局部轨迹测算出后置时刻的接触线局部轨迹的接触线跟踪模型；所述接触线跟踪模型为：[A,B]tn=BP[A,B]t1,[A,B]t2,…,[A,B]tn-1；式中，[A,B]tn为第tn个时刻处的接触线局部轨迹，[A,B]t1为第t1个时刻处的接触线局部轨迹,[A,B]t2为第t2个时刻处的接触线局部轨迹，[A,B]tn-1为第tn-1个时刻处的接触线局部轨迹，BP为BP神经网络，A为接触线局部轨迹中由接触线左边缘轮廓的物理坐标构成的坐标向量，B为接触线局部轨迹中由接触线右边缘轮廓的物理坐标构成的坐标向量；A={[plx,ply,plz]1,[plx,ply,plz]2,…,[plx,ply,plz]h}T；B={[prx,pry,prz]1,[prx,pry,prz]2,…,[prx,pry,prz]h}T，式中，h为接触线轨迹曲线落于接触线局部轨迹中的节点数量，[plx,ply,plz]1,[plx,ply,plz]2,[plx,ply,plz]h分别为拟合接触线左边缘轮廓的所述接触线轨迹曲线落于接触线局部轨迹中的第1，2和h个曲线节点在X轴上、Y轴上和Z轴上的物理坐标，plx,ply,plz分别为拟合接触线左边缘轮廓的所述接触线轨迹曲线落于接触线局部轨迹中的曲线节点在X轴上、Y轴上和Z轴上的物理坐标，[prx,pry,prz]1,[prx,pry,prz]2,[prx,pry,prz]h分别为拟合接触线左边缘轮廓的所述接触线轨迹曲线落于接触线局部轨迹中的第1，2和h个曲线节点在X轴上、Y轴上和Z轴上的物理坐标，prx,pry,prz分别为拟合接触线右边缘轮廓的所述接触线轨迹曲线落于接触线局部轨迹中的曲线节点在X轴上、Y轴上和Z轴上的物理坐标；接触线轨迹曲线的B样条插值方法包括：将各个扫描图像中接触线左边缘轮廓的物理坐标进行归一化处理至[0,1]范围内，得到接触线左边缘轮廓的归一化坐标；利用接触线左边缘轮廓的归一化坐标进行B样条插值，并以矩阵形式表达，得到Xlg=N*Plx，Ylg=N*Ply，Zlg=N*Plz，式中，Xlg为接触线左边缘轮廓的归一化坐标中X轴坐标矩阵，N为B样条曲线中B样条基函数的系数矩阵，Plx为B样条曲线上控制顶点的X轴坐标矩阵，Ylg为接触线左边缘轮廓的归一化坐标中Y轴坐标矩阵，Ply为B样条曲线上控制顶点的Y轴坐标矩阵，Zlg为接触线左边缘轮廓的归一化坐标中Z轴坐标矩阵，Plz为B样条曲线上控制顶点的Z轴坐标矩阵；根据Xlg=N*Plx，Ylg=N*Ply，Zlg=N*Plz，求得Plx、Ply和Plz，并将Plx、Ply和Plz代入至B样条曲线函数中得到第一光滑曲线；将所述第一光滑曲线由归一化坐标转换为物理坐标，以将所述第一光滑曲线转化为拟合接触线左边缘轮廓的所述接触线轨迹曲线；将各个扫描图像中接触线右边缘轮廓的物理坐标进行归一化处理至[0,1]范围内，得到接触线右边缘轮廓的归一化坐标；利用接触线右边缘轮廓的归一化坐标进行B样条插值，并以矩阵形式表达，得到Xrg=N*Prx，Yrg=N*Pry，Zrg=N*Prz，式中，Xrg为接触线右边缘轮廓的归一化坐标中X轴坐标矩阵，N为B样条曲线中B样条基函数的系数矩阵，Prx为B样条曲线上控制顶点的X轴坐标矩阵，Yrg为接触线右边缘轮廓的归一化坐标中Y轴坐标矩阵，Pry为B样条曲线上控制顶点的Y轴坐标矩阵，Zrg为接触线右边缘轮廓的归一化坐标中Z轴坐标矩阵，Prz为B样条曲线上控制顶点的Z轴坐标矩阵；根据Xrg=N*Prx，Yrg=N*Pry，Zrg=N*Prz，求得Prx、Pry和Prz，并将Prx、Pry和Prz代入至B样条曲线函数中得到第二光滑曲线；将所述第二光滑曲线由归一化坐标转换为物理坐标，以将所述第二光滑曲线转化为拟合接触线右边缘轮廓的所述接触线轨迹曲线。

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