本發(fā)明屬于受電弓檢測，尤其涉及一種針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在公路卡車受電弓與接觸電網(wǎng)的耐用性測試中，存在一個關(guān)鍵的技術(shù)難題。受電弓在高速行駛過程中，與接觸電網(wǎng)之間的動態(tài)接觸力會發(fā)生劇烈的波動和變化。這種接觸力的不穩(wěn)定性，可能導(dǎo)致受電弓碳滑板出現(xiàn)過度的磨損，甚至損壞。同時，接觸力的波動也可能引發(fā)受電弓與接觸電網(wǎng)之間產(chǎn)生電弧放電的問題。電弧放電不僅會對受電弓和接觸電網(wǎng)造成一定的損傷，還可能對供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

2、此外，在復(fù)雜多變的路況和氣候條件下，受電弓的動態(tài)高度也會出現(xiàn)頻繁的變化。如果受電弓的高度控制不夠精確和穩(wěn)定，就可能導(dǎo)致與接觸電網(wǎng)之間的接觸質(zhì)量下降，甚至出現(xiàn)脫離接觸的情況。這不僅會影響供電的連續(xù)性，還可能對受電弓和接觸電網(wǎng)造成機(jī)械損傷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試方法，方法包括：

2、步驟s1、使用高清面陣相機(jī)采集受電弓圖像，采用gabor濾波器和支持向量機(jī)識別所述受電弓圖像中的待檢測受電弓圖像；

3、步驟s2、使用改進(jìn)后的邊緣檢測算法對所述待檢測受電弓圖像提取受電弓邊緣圖像；

4、步驟s3、基于所述受電弓邊緣圖像定位受電弓的輪廓，利用不變矩通過相似度計(jì)算公式獲得受電弓輪廓相似度；

5、步驟s4、基于所述輪廓相似度獲取公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)的磨損程度，基于所述磨損程度判斷受電弓接觸電網(wǎng)耐用性。

6、可選的，所述步驟s1中，采用gabor濾波器和支持向量機(jī)識別所述受電弓圖像中的待檢測受電弓圖像的過程具體包括：

7、使用多尺度方向的gobar濾波器對所述受電弓圖像進(jìn)行濾波后得到受電弓的形狀信息；

8、將所述受電弓的形狀信息進(jìn)行卷積提取受電弓特征圖，將所述受電弓特征圖分為若干網(wǎng)格，計(jì)算每個網(wǎng)格的均值和方差；

9、將計(jì)算得到的均值和方差串聯(lián)為一個特征描述符，使用支持向量機(jī)對所述特征描述符進(jìn)行受電弓的判斷。

10、可選的，使用多尺度方向的gobar濾波器對所述受電弓圖像進(jìn)行濾波后得到受電弓的形狀信息的計(jì)算公式為：

11、g(x,y)＝s(x,y)×w(x,y)

12、其中，s(x,y)為正弦函數(shù)，w(x,y)為高斯核函數(shù)，x，y為受電弓圖像的橫縱像素坐標(biāo)。

13、可選的，所述高斯核函數(shù)為：

14、

15、可選的，所述步驟s2中，改進(jìn)后的邊緣檢測算法具體為：

16、使用自使用中值濾波器和引導(dǎo)濾波器待檢測受電弓圖像進(jìn)行圖像去噪，得到去噪圖像；

17、使用sobel算子計(jì)算像素偏導(dǎo)數(shù)，將得到的像素偏導(dǎo)數(shù)與所述去噪圖像進(jìn)行卷積得到圖像梯度信息；

18、將所述圖像梯度信息與同梯度的兩個相鄰插值進(jìn)行比較，得到選定的邊緣點(diǎn)，基于選定的邊緣點(diǎn)得到待檢測受電弓圖像的邊緣。

19、可選的，所述引導(dǎo)濾波器的計(jì)算公式為：

20、

21、其中，ak、bk為當(dāng)窗口wk的中心位于k時，線性函數(shù)的常數(shù)系數(shù)，s為引導(dǎo)圖像值，i、k為像素點(diǎn)索引。

22、可選的，所述步驟s3中，基于所述受電弓邊緣圖像定位受電弓的輪廓，利用不變矩通過相似度計(jì)算公式獲得受電弓輪廓相似度的過程具體包括：

23、計(jì)算所述受電弓邊緣圖像在離散狀態(tài)下，階數(shù)為p+q時的幾何矩表達(dá)式；

24、基于所述幾何矩表達(dá)式計(jì)算中心矩表達(dá)式，基于所述中心距表達(dá)式計(jì)算中心距歸一化公式；

25、基于所述歸一化公式，利用不變矩通過相似度公式計(jì)算受電弓輪廓相似度。

26、可選的，所述幾何矩表達(dá)式為：

27、

28、其中，m，n為待檢測受電弓圖像橫坐標(biāo)/縱坐標(biāo)的最大值。

29、本發(fā)明還公開一種針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：

30、圖像采集模塊，用于使用高清面陣相機(jī)采集受電弓圖像，采用gabor濾波器和支持向量機(jī)識別所述受電弓圖像中的待檢測受電弓圖像；

31、邊緣采集模塊，用于使用改進(jìn)后的邊緣檢測算法對所述待檢測受電弓圖像提取受電弓邊緣圖像；

32、相似度計(jì)算模塊，用于基于所述受電弓邊緣圖像定位受電弓的輪廓，利用不變矩通過相似度計(jì)算公式獲得受電弓輪廓相似度；

33、耐用性判定模塊，用于基于所述輪廓相似度獲取公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)的磨損程度，基于所述磨損程度判斷受電弓接觸電網(wǎng)耐用性。

34、可選的，所述圖像采集模塊中，采用gabor濾波器和支持向量機(jī)識別所述受電弓圖像中的待檢測受電弓圖像的過程具體包括：

35、使用多尺度方向的gobar濾波器對所述受電弓圖像進(jìn)行濾波后得到受電弓的形狀信息；

36、將所述受電弓的形狀信息進(jìn)行卷積提取受電弓特征圖，將所述受電弓特征圖分為若干網(wǎng)格，計(jì)算每個網(wǎng)格的均值和方差；

37、將計(jì)算得到的均值和方差串聯(lián)為一個特征描述符，使用支持向量機(jī)對所述特征描述符進(jìn)行受電弓的判斷。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

39、本發(fā)明通過使用gabor濾波器和支持向量機(jī)(svm)識別受電弓圖像，可以有效地提取受電弓的形狀信息，并提高待檢測受電弓圖像的識別準(zhǔn)確性。使用改進(jìn)后的邊緣檢測算法結(jié)合了中值濾波器和引導(dǎo)濾波器進(jìn)行圖像去噪，增強(qiáng)了系統(tǒng)在不同光照和噪聲條件下的魯棒性。使用sobel算子計(jì)算像素偏導(dǎo)數(shù)，結(jié)合圖像梯度信息，可以精確地提取受電弓的邊緣圖像，為后續(xù)的輪廓定位提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?；谑茈姽吘増D像定位受電弓的輪廓，并利用不變矩通過相似度計(jì)算公式獲得受電弓輪廓相似度，可以準(zhǔn)確評估受電弓接觸電網(wǎng)的磨損程度。基于磨損程度的評估，可以有效地判斷受電弓接觸電網(wǎng)的耐用性，為維護(hù)和更換提供科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試方法，其特征在于，所述方法具體包括：

2.基于權(quán)利要求1所述的針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試方法，其特征在于，所述步驟s1中，采用gabor濾波器和支持向量機(jī)識別所述受電弓圖像中的待檢測受電弓圖像的過程具體包括：

3.基于權(quán)利要求2所述的針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試方法，其特征在于，使用多尺度方向的gobar濾波器對所述受電弓圖像進(jìn)行濾波后得到受電弓的形狀信息的計(jì)算公式為：

4.基于權(quán)利要求3所述的針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試方法，其特征在于，所述高斯核函數(shù)為：

5.基于權(quán)利要求1所述的針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試方法，其特征在于，所述步驟s2中，改進(jìn)后的邊緣檢測算法具體為：

6.基于權(quán)利要求5所述的針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試方法，其特征在于，所述引導(dǎo)濾波器的計(jì)算公式為：

7.基于權(quán)利要求1所述的針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試方法，其特征在于，所述步驟s3中，基于所述受電弓邊緣圖像定位受電弓的輪廓，利用不變矩通過相似度計(jì)算公式獲得受電弓輪廓相似度的過程具體包括：

8.基于權(quán)利要求7所述的針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試方法，其特征在于，所述幾何矩表達(dá)式為：

9.一種針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)應(yīng)用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，系統(tǒng)包括：

10.基于權(quán)利要求9所述的針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集模塊中，采用gabor濾波器和支持向量機(jī)識別所述受電弓圖像中的待檢測受電弓圖像的過程具體包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種針對公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)耐用性測試方法及系統(tǒng)，方法包括：步驟S1、使用高清面陣相機(jī)采集受電弓圖像，采用Gabor濾波器和支持向量機(jī)識別所述受電弓圖像中的待檢測受電弓圖像；步驟S2、使用改進(jìn)后的邊緣檢測算法對待檢測受電弓圖像提取受電弓邊緣圖像；步驟S3、基于受電弓邊緣圖像定位受電弓的輪廓，利用不變矩通過相似度計(jì)算公式獲得受電弓輪廓相似度；步驟S4、基于輪廓相似度獲取公路卡車用受電弓接觸電網(wǎng)的磨損程度，基于所述磨損程度判斷受電弓接觸電網(wǎng)耐用性。本發(fā)明通過使用Gabor濾波器和支持向量機(jī)(SVM)識別受電弓圖像，可以有效地提取受電弓的形狀信息，并提高待檢測受電弓圖像的識別準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：姜慧夫,曹晉陽,周煒,朱立偉,秦簫,杜林森,袁笠博,彭之遠(yuǎn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15