一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法

1.一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法，其特征在于，步骤包括：步骤1：对获取的受电弓图像运用几何校正技术，校正梯形失真；所述步骤1中几何校正的详细步骤如下：步骤1.1：在没有受电弓滑板通过时，在光电传感器所在位置竖直放置标定棋盘格，触发工业相机，获取棋盘格图像；步骤1.2：在棋盘格图像中手动选取矩形棋盘格区域的四个顶点，以竖直方向为参考，获得像素值与实际距离之间的关系，将棋盘格四个顶点映射为矩形区域的四个顶点，计算得到的四个顶点即为目标顶点，再通过计算获得映射变换矩阵；步骤1.3：将变换矩阵应用于受电弓图像，获得无几何失真的受电弓图像；步骤2：采用积分图计算的方式，得到图像中受电弓滑板所在区域；步骤3：对滑板所在区域进行Canny边缘检测，得到受电弓滑板边缘图；步骤4：采用Hough检测技术定位接触网及受电弓滑板下边缘；步骤5：从受电弓下边缘末端向上遍历寻得上边缘末端，向接触网方向进行单像素跟踪，实现受电弓上边缘完整检测。 2.根据权利要求1所述一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法，其特征在于所述步骤2中的积分图计算方式，详细步骤如下：步骤2.1：定义条状滑动窗，从图像最上方开始遍历；步骤2.2：采用积分图方式计算滑动窗中像素和，像素和最小的滑动窗所在区域即为目标滑板所在区域。 3.根据权利要求1所述一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法，其特征在于所述步骤3中所述Canny边缘检测算法，详细步骤如下：步骤3.1：用以下的卷积算子对图像在x和y方向上进行卷积以计算图像梯度值：用一阶有限差分近似计算梯度的方法获得图像在x和y方向上的两个偏导数矩阵，由于梯度矢量，对梯度的幅值和角度计算方法如下：P[i,j]＝(f[i,j+1]-f[i,j]+f[i+1,j+1]-f[i+1,j])/2Q[i,j]＝(f[i,j]-f[i+1,j]+f[i,j+1]-f[i+1,j+1])/2θ[i,j]＝arctan(Q[i,j]/P[i,j])其中，M[i,j]为梯度的幅值，θ[i,j]为梯度的方向，f(i,j)为像素点(i,j)的灰度值；步骤3.2：在步骤3.1中计算出整幅图像的梯度幅值和角度后，对于图像中任意一像素点C，为确定点C是否为图像的边缘，将C点像素值与其邻域内的像素值进行比较，若C的灰度值不是其中最大，说明C不是图像边缘点，把C的灰度值赋为0；完成此步骤后得到包含图像边缘信息的二值图像，非边缘点已被置为0，可能为边缘的点可将其灰度值赋为255；步骤3.3：找出图像最高像素值Max和最低像素值Min，定义高阈值、低阈值，若像素点梯度值高于高阈值，则判定该点为边缘点，若像素点梯度值低于低阈值，则判定该点必为非边缘点；若像素点梯度值介于高低阈值之间，则进一步考察该像素点邻域像素点的梯度值大小，若周边有梯度值高于高阈值的像素点，则该像素点仍判定为边缘点，若周边像素点梯度值均小于高阈值，则该像素点判定为非边缘点。 4.根据权利要求2所述一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法，其特征在于所述步骤4中所述Hough变换定位下边缘和接触网，具体步骤如下：步骤4.1：使用Hough变换线检测技术检测图像中的直线；步骤4.2：若直线斜率小于第一设定值，并且将采用步骤二中确定的目标滑板区域方法确定的底部坐标设定像素范围内，则认为该直线为受电弓滑板下边缘，若直线斜率在第二和第三设定值之间，则认为该直线是受电弓接触网。 5.根据权利要求1所述一种受电弓滑板上边缘单像素跟踪检测方法，其特征在于所述步骤5具体步骤如下：步骤5.1：首先找出定位受电弓滑板下边缘的末端，由于受电弓滑板接触式磨损往往集中在受电弓滑板的中心，末端是滑板未产生磨损的最佳状态，以受电弓右半滑板为例，从右下方滑板下边缘末端开始，向上搜索找到第一处像素值为255的像素点，即为受电弓滑板上边缘的末端位置(i,j)；步骤5.2：鉴于边缘检测后的受电弓图像中只剩下像素值只有0、255两种情况的像素点，从受电弓上边缘末端往受电弓接触网方向搜索；受电弓右半滑板搜索(i-1,j-1)、(i-1,j)和(i-1,j+1)位置，左半滑板搜索(i+1,j-1)、(i+1,j)和(i+1,j+1)位置，由于受电弓滑板边缘的连续性，这三个位置中必有像素值为255的像素点，继续向下搜索直至像素值为0，停止向下搜索，最后一个像素值为255的位置则是受电弓滑板上边缘；步骤5.3：重复上述步骤，直到到达接触网位置。