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申请/专利权人：厦门市企惠知识产权有限公司

摘要：本发明提出一种上下边界不平行的对开式刀闸开合角度检测方法，包括：采集模板图像并根据其建立刀闸臂的边界线模型且保存为模型文件，计算刀闸臂的左中点、右中点、中点和中线；采集目标图像并进行边缘检测，根据目标图像的刀闸臂的左中点和右中点到每条边缘线的距离，获取更新边缘线集合；利用中线将更新边缘线集合区分，获取左右刀闸臂边缘线集合并利用刀闸臂的不平行特性获取左右刀闸臂的上边缘线集合和下边缘线集合并进行对称配对，分别确定左右刀闸臂最终的上边缘线和下边缘线；根据左右刀闸臂的中间线计算左刀闸臂和右刀闸臂之间的夹角。本发明解决了难以快速准确检测上下边界不平行的对开式刀闸是否开合到位的问题，提高检测精度。

主权项：1.一种上下边界不平行的对开式刀闸开合角度检测方法，其特征在于，包括：采集上下边界不平行的对开式刀闸的模板图像，根据模板图像建立该型号刀闸的边界线模型并保存为模型文件，且根据模型文件计算刀闸臂的左中点、右中点、中点和中线；在同样的位置利用同样的设备采集同一刀闸的目标图像，对目标图像进行边缘检测，获取边缘线集合；将根据模型文件计算的刀闸的左中点、右中点和中线对应到目标图像中，得到目标图像的刀闸臂的左中点、右中点和中线，计算目标图像的刀闸臂的左中点和右中点到边缘线集合中的每条边缘线的距离，将不在阈值范围内的距离所对应的边缘线剔除，获取更新边缘线集合；利用中线将更新边缘线集合左右区分，分别获取左刀闸臂边缘线集合和右刀闸臂边缘线集合并利用刀闸臂上下边缘线的不平行特性分别获取左右刀闸臂的上边缘线集合和下边缘线集合，且将左右刀闸臂的上下边缘线集合进行对称配对，分别确定左右刀闸臂最终的上边缘线和下边缘线；根据左右刀闸臂最终的上边缘线和下边缘线分别获取左刀闸臂中间线和右刀闸臂中间线，左右刀闸臂中间线间的夹角即为左刀闸臂和右刀闸臂之间的夹角；“根据模型文件计算刀闸臂左中点、右中点和中点”的方式为：闭合状态下，根据模型文件分别获取整体刀闸臂的顶端和底端的上下边界线延长线和左绝缘子中心线延长线的两个交点，记为两个左侧端点，获取整体刀闸臂的顶端和底端的上下边界线延长线和右绝缘子中心线延长线的两个交点，记为两个右侧端点；根据两个左侧端点和两个右侧端点获取左中点和右中点；左中点和右中点之间的线段的中点为刀闸臂中点或两个左侧端点和两个右侧端点形成的闭合框的中点为刀闸臂中点；虚合或打开状态下，根据模型文件分别获取左刀闸臂的上下边界线延长线和左绝缘子中心线延长线的两个交点，记为两个左侧端点，获取右刀闸臂的上下边界线延长线和右绝缘子中心线延长线的两个交点，记为两个右侧端点；根据两个左侧端点和两个右侧端点获取左中点和右中点；左中点和右中点之间的线段的中点为刀闸臂中点或两个左侧端点和两个右侧端点形成的闭合框的中点为刀闸臂中点；“根据模型文件计算刀闸臂中线”的方式为：当刀闸是闭合状态，获取采集模板图像的相机的畸变系数，并根据模板图像尺寸计算相机矩阵camera_matrix=[focal_length,0,center.x;0,focal_length,center.y;0,0,1]，其中focal_length为模板图像宽度，center.x和center.y分别为模板图像中点的x坐标和y坐标；根据模型文件的四个端点获取设备采集时相对于刀闸的坐标位置，设备的Z轴在模板图像上的投影方向为刀闸臂的中线方向，结合刀闸臂的中点确定刀闸臂的中线；当刀闸是虚合或打开状态，根据所述左中点和左刀闸臂上下边界线的平均斜率获取左中心线，根据所述右中点和右刀闸臂上下边界线的平均斜率获取右中心线，左中心线和右中心线延长形成一个交点；通过该交点和所述中点的连线为刀闸臂的中线；“利用中线将更新边缘线集合左右区分，分别获取左刀闸臂边缘线集合和右刀闸臂边缘线集合”的具体方式为：在目标图像上计算以中点为起点的垂直于中线且方向向右或方向向左的单位方向向量；遍历更新边缘线集合中的边缘线，对其中任一条边缘线的两个端点记作T1和T2，将T1与中点的向量记作，将T2与中点的向量记作，计算和；对于方向向右的单位方向向量，若，则T1在中线右侧，否则在中线左侧，若，则T2在中线右侧，否则中线左侧；对于方向向左的单位方向向量，若，则T1在中线左侧，否则在中线右侧，若，则T2在中线左侧，否则中线右侧；若T1和T2均在中线左侧，则该边缘线为左刀闸臂边缘线，若T1和T2均在中线右侧，则该边缘线为右刀闸臂边缘线，若T1和T2分别在中线两侧，计算该边缘线以中线为分割线的左右线段长度，该边缘线为左右侧线段较长侧的边缘线；如此获取左刀闸臂边缘线集合和右刀闸臂边缘线集合；“利用刀闸臂上下边缘线的不平行特性分别获取左右刀闸臂的上边缘线集合和下边缘线集合，并将左右刀闸臂的上下边缘线集合进行对称配对，分别确定左右刀闸臂最终的上边缘线和下边缘线”的方式为：设定边缘线相对水平位置的角度的取值范围为-90度至90度，给定角度阈值，对于左刀闸臂边缘线集合中的任一条边缘线相对于水平位置的角度记为，代表不同的左刀闸臂边缘线，将任两个左刀闸臂边缘线的角度差值位于角度阈值内且角度方向相同的划分为同组，将同组内的左刀闸臂边缘线按照从长到短排序；对于右刀闸臂边缘线集合中的任一条边缘线相对于水平位置的角度记为，代表不同的右刀闸臂边缘线，将任两个右刀闸臂边缘线的角度差值位于角度阈值内且角度方向相同的划分为同组，将同组内的右刀闸臂边缘线按照从长到短排序；遍历左刀闸臂边缘线集合的所有同组，计算每组的平均角度，将所有平均角度小于0的组别记为左刀闸臂上边缘线同组，获取左刀闸臂上边缘线集合，将所有平均角度大于等于0的组别记为左刀闸臂下边缘线同组，获取左刀闸臂下边缘线集合；遍历右刀闸臂边缘线集合的所有同组，计算每组的平均角度，将所有平均角度大于0的组别记为右刀闸臂上边缘线同组，获取右刀闸臂上边缘线集合，将所有平均角度小于等于0的组别记为右刀闸臂下边缘线同组，获取右刀闸臂下边缘线集合；遍历左刀闸臂上边缘线集合和右刀闸臂上边缘线集合的所有同组并进行一一配对，计算任两组的校正刀闸臂边缘线和配对分数，分数最高的组合对应的校正左上刀闸臂边缘线和校正右上刀闸臂边缘线即为左刀闸臂最终的上边缘线和右刀闸臂最终的上边缘线；遍历左刀闸臂下边缘线集合和右刀闸臂下边缘线集合的所有同组并进行一一配对，计算任两组的校正刀闸臂边缘线和配对分数，分数最高的组合对应的校正左下刀闸臂边缘线和校正右下刀闸臂边缘线即为左刀闸臂最终的下边缘线和右刀闸臂最终的下边缘线；“遍历左刀闸臂上边缘线集合和右刀闸臂上边缘线集合的所有同组并进行一一配对，计算任两组的校正刀闸臂边缘线和配对分数”的方式为：遍历左刀闸臂上边缘线集合和右刀闸臂上边缘线集合的所有同组，计算每组的平均角度，左刀闸臂上边缘线集合的每组的平均角度结合左中点获取左刀闸臂上边缘线集合的每组的校正左上边缘线，校正左上边缘线与中线的交点记作A1点；右刀闸臂上边缘线集合的每组的平均角度结合右中点获取右刀闸臂上边缘线集合的每组的校正右上边缘线，校正右上边缘线与中线的交点记作B1点，计算A1点和B1点之间的距离，刀闸臂左中点和右中点的距离为，越小表示配对的校正左上边缘线和校正右上边缘线为实际左刀闸臂上边缘线和实际右刀闸臂上边缘线的概率越大，而则剔除A1点所在的同组和B1点所在的同组；对于左刀闸臂和右刀闸臂的上边缘线集合的所有同组，任两组配对分数的计算公式为，其中系数表示左刀闸臂上边缘线集合的任一个同组内边缘线长度的平方和，表示右刀闸臂上边缘线集合的任一个同组内边缘线长度的平方和；最高的配对分数对应的A1点所在的校正左上边缘线和B1点所在的校正右上边缘线为左刀闸臂最终的上边缘线和右刀闸臂最终的上边缘线；“遍历左刀闸臂下边缘线集合和右刀闸臂下边缘线集合的所有同组并进行一一配对，计算任两组的校正刀闸臂边缘线和配对分数”的方式为：遍历左刀闸臂下边缘线集合和右刀闸臂下边缘线集合的所有同组，计算每组的平均角度，左刀闸臂下边缘线集合的每组的平均角度结合左中点获取左刀闸臂下边缘线集合的每组的校正左下边缘线，校正左下边缘线与中线的交点记作A2点；右刀闸臂下边缘线集合的每组的平均角度结合右中点获取右刀闸臂下边缘线集合的每组的校正右下边缘线，校正右下边缘线与中线的交点记作B2点，计算A2点和B2点之间的距离，越小表示配对的校正左下边缘线和校正右下边缘线为实际左刀闸臂下边缘线和实际右刀闸臂下边缘线的概率越大，而则剔除A2点所在的同组和B2点所在的同组；对于左刀闸臂和右刀闸臂的下边缘线集合的所有同组，任两组配对分数的计算公式为，其中系数表示左刀闸臂下边缘线集合的任一个同组内边缘线长度的平方和，表示右刀闸臂下边缘线集合的任一个同组内边缘线长度的平方和；最高的配对分数对应的A2点所在的校正左下边缘线和B2点所在的校正右下边缘线为左刀闸臂最终的下边缘线和右刀闸臂最终的下边缘线。

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