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基于图像处理的大风区高速铁路接触网正馈线舞动监测研究
| 论文题名： | 基于图像处理的大风区高速铁路接触网正馈线舞动监测研究 |
| 关键词： | 高速铁路;接触网;正馈线舞动;在线监测;图像处理 |
| 摘要： | 兰新高铁途经甘肃、新疆五大风区，通车里程长，所处环境复杂，沿线多次发生接触网正馈线大幅舞动现象，舞动造成铁路沿线多次发生断线、相间放电、金具磨损等事故。传统模式下，对于舞动监测主要依赖于人工巡检，不确定性因素大。因此，通过设计正馈线舞动监测系统，精确识别视频图像中的正馈线目标，对正馈线舞动的幅值、频率等数据进行分析，可以对铁路沿线状态进行预警，提升铁路智能化监测管理能力。 首先，本文结合兰新高铁接触网正馈线的分布特点及在线监测需求，设计了基于视频图像处理的正馈线舞动在线监测系统，并对摄像机的位置进行合理布置。通过对大量正馈线图像的分类统计，对图像中正馈线特点及分布进行归类。考虑到接触网正馈线所处环境背景复杂，对不同背景下图像中正馈线目标的周围像素统计，由正馈线三维像素分布特点及统计得到的像素数值，得到不同环境下线特征检测阈值范围。 其次，对正馈线图像进行预处理，结合图像中正馈线特点，统计不同类别图像中正馈线的灰度拉伸区间，对比各种预处理算法效果及步骤先后的优劣性，设计合理快速的图像预处理步骤，对图像中正馈线目标进行增强处理。考虑到正馈线所处环境差异，选择合适的边缘检测算法，引入所得线特征检测阈值，利用Ratio算子处理预处理增强后的图像，同时选择基于区域四方向连通聚类分析的正馈线边缘和背景噪声分类方法完成边缘提取，并对算法准确率进行验证。 最后，对舞动监测数据进行提取与分析。根据视觉标定算法，依托舞动监测原理，对不同坐标系下坐标进行转换，搭建实验室舞动监测平台，获取相机标定内外参数，得到目标点世界坐标。计算图像中特征点运动相对幅值，并对目标测点舞动垂向外移进行分析，按照相机拍摄周期及舞动特性规律完成频率计算，结合舞动幅值、频率等数据信息，判断线路舞动状态，对兰新高铁接触网正馈线舞动状态进行预警。 |
| 作者： | 王文豪 |
| 专业： | 电力系统及其自动化 |
| 导师： | 张友鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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