一种基于图像的冰柱识别和定位方法与流程

1.本发明涉及隧道除冰技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于图像的冰柱识别和定位方法。


背景技术：

2.一些隧道受自然环境的恶劣影响，每到冬季，山体的渗水会从隧道伸缩缝沿墙壁流入线路两侧的水沟，低温使得隧道拱顶与侧壁上极易形成巨大冰柱，如果不及时除冰，一旦这些冰柱侵入接触网限界，强大的高压电弧将使供电接触网跳闸停电，甚至会烧断接触网线索，打坏机车受电弓，造成接触网跳闸、断线等设备故障，将会对冬春运行车安全带来不利影响；而当隧道壁的滴水因低温形成冰墙，侵入安全限界、蔓延过轨道，则随时可能造成列车颠覆脱轨，后果更为严重。为保证冬春季车辆运行安全，每年深冬与初春之时，不仅是人们战冬运保春运的关键期，也是打冰繁忙期。
3.传统的冰柱处理工作通常由人工完成，利用长大笨重的绝缘冰镐进行敲击使之坠落，首先，这种绝缘打冰镐操作起来较难控制，除冰速度慢，效率低；其次，由于除冰人员携带长大冰镐行走在车来车往的线路上，并利用列车间隔时间除冰，近似于虎口拔牙、火中取栗，危险性极高；同时，由于人工作业体力及往返路程的制约，往往除冰速度不及结冰速度，无法满足被冰柱影响的设备对除冰效率的基本要求。
4.所以市场上出现一些自动化除冰装置，采用光电传感器或红外传感器对隧道内部的冰柱进行感应，然后利用电加热丝或者破冰锤将冰柱去除。但是现有技术中对隧道内冰柱的感应不准确，不能精准定位冰柱的位置。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于图像的冰柱识别和定位方法，本发明所要解决的技术问题是：如何提高隧道内部冰柱识别的准确性以及对冰柱进行精确定位。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于图像的冰柱识别装置，包括安装座和设置于安装座上端的摄像头，所述安装座的上端固定设置有电控箱和支撑柱，所述摄像头固定安装于支撑柱的上端，所述电控箱的上端通过弧形杆固定连接有防护罩，所述电控箱的内部固定安装有图像处理模块、图像识别模块和主机系统，所述防护罩的一侧固定设置有清理箱，所述清理箱的底端设置有旋转轴，所述旋转轴的一端固定连接设置于防护罩内侧的第一微型电机，且所述旋转轴的上下两端均固定设置有透明防尘罩，所述清理箱上设置有通孔，所述通孔两端的侧壁上均设置有第一密封圈，所述清理箱的内侧壁上固定安装有第二微型电机，所述第二微型电机的输出端固定连接有清洁杆，所述清洁杆上设置有清洁棉，所述清理箱的上端一侧设置有喷头，所述清理箱的底端一侧设置有排液口，所述排液口的一端连接有排液管，所述安装座的上端一侧固定设置有支撑座，所述支撑座的上端一侧嵌入安装有多个激光跟踪仪。
7.在一个优选的实施方式中，所述摄像头为高清摄像头，且所述摄像头的外侧设置有密封垫圈，所述密封垫圈成锥形状设置。
8.在一个优选的实施方式中，所述清理箱的一侧焊接设置在防护罩上，所述清理箱上的通孔与透明防尘罩相匹配。
9.在一个优选的实施方式中，所述清理箱的内部底端设置有凸起，所述透明防尘罩穿过凸起设置，且所述凸起与透明防尘罩的接触处设置有第二密封圈。
10.在一个优选的实施方式中，所述防护罩的两端均固定设置有吸尘管，所述吸尘管的一端通过输风管连接有吸尘风机。
11.在一个优选的实施方式中，所述吸尘风机固定安装于安装座上，所述吸尘风机的输出端通过输风管连接有集尘箱。
12.在一个优选的实施方式中，所述喷头通过输液管和水泵连接有储液箱，所述排液管的一端连接有回收箱。
13.在一个优选的实施方式中，所述安装座上靠近摄像头的一侧嵌入安装有多个补光灯。
14.一种基于图像的冰柱识别装置的定位方法，包括以下步骤：
15.步骤一：利用摄像头对隧道内部状况进行拍摄，拍摄过程中，若隧道内部光线不足，可以打开补光灯进行补光，使得摄像头采集的图像更加准确；
16.步骤二：将摄像头采集的图像传输给图像处理模块，图像处理模块对摄像头采集的图像进行强化处理，然后传输给图像识别模块进行识别；
17.步骤三：若图像识别模块识别到隧道内含有冰柱时，图像识别模块将数据传输给主机系统，主机系统在冰柱上选取外部特征点，然后将信息传递给激光跟踪仪；
18.步骤四：根据主机系统选取的冰柱外部特征点，利用激光跟踪仪对冰柱的外部特征点进行测距，并将激光跟踪仪测量得到的数据传输给主机系统进行建模；
19.步骤五：将主机系统建立的数据模型发送给除冰系统，除冰系统对冰柱进行精准除冰。
20.在一个优选的实施方式中，所述步骤四中冰柱的外部特征点至少选取五个。
21.与现有技术相比，本发明的技术效果和优点：
22.1、本发明通过摄像头对隧道内部图像进行采集，然后通过图像处理模块和图像识别模块对冰柱进行识别，然后利用主机系统对识别到的冰柱选取外部特征点，利用激光跟踪仪对冰柱的外部特征点进行测距，能够准确识别到隧道内的冰柱，而且能够对冰柱精确定位，补光灯能够针对隧道内部的亮度为摄像头提供视野，使得摄像头采集的图像更加准确；
23.2、本发明通过设置有清理箱、透明防尘罩、第一微型电机、第二微型电机、清洁杆和清洁棉，将透明防尘罩置于摄像头的外端，透明防尘罩能够防止隧道内的煤粉尘附着在摄像镜头上，定期将附着有煤粉尘的透明防尘罩转动到清理箱中，利用清理箱中的清洁杆和清洁棉对透明防尘罩进行清理，而另一个透明防尘罩转动到摄像头外侧，能够保证摄像头采集图像的质量。
附图说明
24.图1为本发明的整体结构示意图。
25.图2为本发明图1中a处结构放大示意图。
26.图3为本发明摄像头与透明防护罩的结构示意图。
27.图4为本发明清理箱的内部结构示意图。
28.图5为本发明图4中b处结构放大示意图。
29.图6为本发明的电路结构示意图。
30.附图标记为：1安装座、2摄像头、3电控箱、4支撑柱、5弧形杆、6防护罩、7图像处理模块、8图像识别模块、9主机系统、10清理箱、11旋转轴、12透明防尘罩、13通孔、14第一密封圈、15第二微型电机、16清洁杆、17清洁棉、18喷头、19排液口、20排液管、21支撑座、22激光跟踪仪、23密封垫圈、24凸起、25第二密封圈、26吸尘管、27输风管、28吸尘风机、29输液管、30储液箱、31补光灯、32第一微型电机。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.根据图1-6所示的一种基于图像的冰柱识别装置，包括安装座1和设置于安装座1上端的摄像头2，所述安装座1的上端固定设置有电控箱3和支撑柱4，所述摄像头2固定安装于支撑柱4的上端，所述电控箱3的上端通过弧形杆5固定连接有防护罩6，所述电控箱3的内部固定安装有图像处理模块7、图像识别模块8和主机系统9，所述防护罩6的一侧固定设置有清理箱10，所述清理箱10的底端设置有旋转轴11，所述旋转轴11的一端固定连接设置于防护罩6内侧的第一微型电机32，且所述旋转轴11的上下两端均固定设置有透明防尘罩12，所述清理箱10上设置有通孔13，所述通孔13两端的侧壁上均设置有第一密封圈14，所述清理箱10的内侧壁上固定安装有第二微型电机15，所述第二微型电机15的输出端固定连接有清洁杆16，所述清洁杆16上设置有清洁棉17，所述清理箱10的上端一侧设置有喷头18，所述清理箱10的底端一侧设置有排液口19，所述排液口19的一端连接有排液管20，所述安装座1的上端一侧固定设置有支撑座21，所述支撑座21的上端一侧嵌入安装有多个激光跟踪仪22。
33.进一步的，所述摄像头2为高清摄像头，且所述摄像头2的外侧设置有密封垫圈23，所述密封垫圈23成锥形状设置。
34.进一步的，所述清理箱10的一侧焊接设置在防护罩6上，所述清理箱10上的通孔13与透明防尘罩12相匹配。
35.进一步的，所述清理箱10的内部底端设置有凸起24，所述透明防尘罩12穿过凸起24设置，且所述凸起24与透明防尘罩12的接触处设置有第二密封圈25。
36.进一步的，所述防护罩6的两端均固定设置有吸尘管26，所述吸尘管26的一端通过输风管27连接有吸尘风机28，第一微型电机32带动旋转轴11和透明防尘罩12转动时，打开吸尘风机28，待清理的透明防尘罩12经过清理箱10的通孔13时，透明防尘罩12上的煤粉尘
容易掉落在摄像镜头上，利用吸尘风机28能够将掉落的煤粉尘吸入到集尘箱中。
37.进一步的，所述吸尘风机28固定安装于安装座1上，所述吸尘风机28的输出端通过输风管27连接有集尘箱。
38.进一步的，所述喷头18通过输液管29和水泵连接有储液箱30，所述排液管20的一端连接有回收箱，方便冲洗液的回收。
39.进一步的，所述安装座1上靠近摄像头2的一侧嵌入安装有多个补光灯31，补光灯31能够提高摄像头2采集图像的质量。
40.实施方式具体为：使用过程中，一个透明防尘罩12位于摄像头2的前端，透明防尘罩12的边缘部与摄像头2外侧的密封垫圈23接触，另一个透明防尘罩12位于清理箱10的内部，摄像头2外端的透明防尘罩12能够防止煤粉尘附着在摄像镜头上，定期对外端的透明防尘罩12进行清理，清理时，打开第一微型电机32，第一微型电机32带动旋转轴11转动180
°
，使得摄像头2外端的透明防尘罩12转动到清理箱10中，清理箱10中的透明防尘罩12转动到摄像头2外端与密封垫圈23接触，利用清理箱10中干净的透明防护罩12对摄像头2进行保护，利用水泵将储液箱30中的清洗水通过喷头18喷到待清理的透明防尘罩12上，然后打开第二微型电机15，第二微型电机15带动清洁杆16和清洁棉17对透明防尘罩12进行清理，喷头18喷出的清理水落入到凸起24的一端，然后通过排液口19和排液管20排入到回收箱中，实现对透明防尘罩12的自动清理，两个透明防尘罩12轮流使用，使得摄像头2采集的图像质量更好。
41.一种基于图像的冰柱识别装置的定位方法，包括以下步骤：
42.步骤一：利用摄像头2对隧道内部状况进行拍摄，拍摄过程中，若隧道内部光线不足，可以打开补光灯31进行补光，使得摄像头2采集的图像更加准确；
43.步骤二：将摄像头2采集的图像传输给图像处理模块7，图像处理模块7对摄像头2采集的图像进行强化处理，然后传输给图像识别模块8进行识别；
44.步骤三：若图像识别模块8识别到隧道内含有冰柱时，图像识别模块8将数据传输给主机系统9，主机系统9在冰柱上选取外部特征点，然后将信息传递给激光跟踪仪22；
45.步骤四：根据主机系统9选取的冰柱外部特征点，利用激光跟踪仪22对冰柱的外部特征点进行测距，并将激光跟踪仪22测量得到的数据传输给主机系统9进行建模；
46.步骤五：将主机系统9建立的数据模型发送给除冰系统，除冰系统对冰柱进行精准除冰。
47.进一步的，所述步骤四中冰柱的外部特征点至少选取五个。
48.本发明有益效果：通过摄像头对隧道内部图像进行采集，然后通过图像处理模块和图像识别模块对冰柱进行识别，然后利用主机系统对识别到的冰柱选取外部特征点，利用激光跟踪仪对冰柱的外部特征点进行测距，能够准确识别到隧道内的冰柱，而且能够对冰柱精确定位，补光灯能够针对隧道内部的亮度为摄像头提供视野，使得摄像头采集的图像更加准确。
49.最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
50.其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
51.最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。