【正文】 experience, improve maintenance efficiency and save operating costs, making continued to improve the level of detection of catenary electrified railway has bee the inevitable demand for rapid development and an important guarantee. The end of the twentieth century, catenary contacttype detection techniques have bee more mature, widely used at home and abroad. However, due to technical plexity, high cost and there is a certain security risks and other factors, has greatly restricted the spread of this detection technology and detection accuracy further improved. Noncontact detection technology is to detect items of equipment installed in the car, plete with highpressure equipment, disengagement, enabling technology and equipment is relatively simple, greatly improved safety performance, the cost has dropped significantly. In this paper, the current domesticbased image processing, noncontact detection system of image preprocessing and object recognition terms, in the case of highspeed detection of the main problems to study and use adaptive thresholding method and its adaptive control techniques were improvement. Mainly for multicamera image acquisition threshold divided into paragraphs, using adaptive binarization threshold and the two treatment methods for image preprocessing, and then the use of tracking technology will interfere with target identification to exclude the ultimate goal of an effective geometric parameters, target identification, quality and technical parameters for the efficiency has improved significantly. In addition, the system also optimized the car items of test equipment settings for optimal classification threshold segment, multitarget recognition, illumination opening and closing control, breakpoint continuation problems, suggestions for improvement ideas. Keywords: Catenary。 image processing。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展、鐵路運(yùn)量增長(zhǎng)和對(duì)能源利用率的重視，電氣化鐵路運(yùn)輸能力強(qiáng)、運(yùn)營(yíng)成本低、能源消耗少、環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)受到了世界各國(guó)的青睞。二十世紀(jì)七十年代末，歐洲各國(guó)、日本以及前蘇聯(lián)的鐵路主要干線均已實(shí)現(xiàn)了電氣化。　　我國(guó)第一條電氣化鐵路寶成線寶雞至鳳州段始建于1958年6月，于1961年8月15日建成，由此揭開(kāi)了我國(guó)電氣化鐵路建設(shè)的序幕。2006年9月，成為繼俄羅斯之后世界第二大電氣化鐵路國(guó)家，鐵路電氣化率達(dá)到27％，初步形成了布局合理、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)。屆時(shí)，我國(guó)的電氣化鐵路不論里程長(zhǎng)度和技術(shù)裝備，還是所承擔(dān)的客貨運(yùn)輸量都將跨入世界先進(jìn)行列。在高速鐵路的建設(shè)和發(fā)展上，電氣化鐵路以其顯著的優(yōu)點(diǎn)被許多國(guó)家作為大力研究和重點(diǎn)發(fā)展的目標(biāo)，使得接觸網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)特別是動(dòng)態(tài)檢測(cè)變得越來(lái)越重要。　　(1)高速電氣化鐵路的建設(shè)和發(fā)展需要不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)不同條件、各種項(xiàng)目的檢測(cè)結(jié)果分析，驗(yàn)證預(yù)期效果，找出設(shè)備運(yùn)行規(guī)律，為今后設(shè)計(jì)、施工、維修持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)。由于接觸網(wǎng)設(shè)備露天布置且無(wú)備用，工作環(huán)境惡劣，如不加強(qiáng)設(shè)備檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)整治設(shè)備隱患，就會(huì)危及行車安全，嚴(yán)重干擾運(yùn)輸秩序。它是通過(guò)合理安排檢測(cè)周期，及時(shí)獲得設(shè)備狀態(tài)；通過(guò)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的分析判斷，制定檢修計(jì)劃和檢修方案；通過(guò)增強(qiáng)檢修的針對(duì)性，節(jié)省檢修時(shí)間和檢修成本，提高人員利用率；再通過(guò)檢測(cè)來(lái)檢驗(yàn)檢修質(zhì)量，獲得設(shè)備新的狀態(tài)?！　?4)在動(dòng)態(tài)情況下，通過(guò)模擬受電弓運(yùn)行環(huán)境檢測(cè)接觸網(wǎng)技術(shù)參數(shù)是最貼近實(shí)際運(yùn)行情況的檢測(cè)手段?！　?5)接觸網(wǎng)設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測(cè)效率很高，人工檢測(cè)十公里設(shè)備需要幾個(gè)小時(shí)，而動(dòng)態(tài)檢測(cè)幾個(gè)小時(shí)就能夠檢測(cè)數(shù)百甚至上千公里，檢測(cè)結(jié)果可通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助處理，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，工作效率明顯提高?！　〗佑|網(wǎng)檢測(cè)按照檢測(cè)設(shè)備(傳感器)是否接觸(近)接觸網(wǎng)設(shè)備可分為接觸式檢測(cè)和非接觸式檢測(cè)。由于檢測(cè)方式不同，檢測(cè)內(nèi)容各有側(cè)重。德國(guó)、日本、法國(guó)和瑞士等國(guó)家都研制開(kāi)發(fā)了各具特色的檢測(cè)系統(tǒng)，重點(diǎn)測(cè)試弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。德國(guó)研制的接觸網(wǎng)檢測(cè)裝置如圖所示。我國(guó)目前主流的接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置也屬于這種方式，是以日本技術(shù)為基礎(chǔ)，后借鑒德國(guó)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的。1980年研制出滿足80km/h運(yùn)營(yíng)的接觸網(wǎng)檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)了離線、偏移、高度等主要項(xiàng)目的檢測(cè)。車頂配置一臺(tái)受電弓，受電弓滑板卜安裝有檢測(cè)接觸壓力、加速度、拉出值等多種傳感器。 a)德國(guó)接觸網(wǎng)檢測(cè)姨置 b)國(guó)產(chǎn)JJC一1型接觸網(wǎng)檢測(cè)裝置圖1—1典型接觸式接觸網(wǎng)榆測(cè)裝置圖1—1典型接觸式接觸網(wǎng)榆測(cè)裝置接觸式檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好，能夠同時(shí)測(cè)試接觸線幾何參數(shù)和弓網(wǎng)接觸的動(dòng)力學(xué)參數(shù)：測(cè)試得到的弓網(wǎng)接觸壓力動(dòng)態(tài)曲線，能夠詳細(xì)刻畫(huà)弓網(wǎng)接觸運(yùn)行的動(dòng)態(tài)過(guò)程，較好地反映接觸線的受流特性。目前世界上，開(kāi)展非接觸式檢測(cè)研究實(shí)踐的主要有德國(guó)、意大利、日本、奧地利和韓國(guó)等國(guó)家，重點(diǎn)測(cè)試接觸網(wǎng)幾何參數(shù)?！　〉聡?guó)BB公司于1982年開(kāi)始進(jìn)行接觸網(wǎng)非接觸式檢測(cè)裝置的研制，主要采用伺服跟蹤和圖像處理技術(shù)。1996年改進(jìn)后，實(shí)現(xiàn)了全天候檢測(cè)。該檢測(cè)裝置如圖12所示。由車頂安裝的兩臺(tái)線陣CCD高速攝像機(jī)將接觸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)圖像拍攝下來(lái)，經(jīng)過(guò)圖像采集設(shè)備轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)二值化、模式識(shí)別等圖像處理手段，分析計(jì)算接觸線的空間位置，最終得到接觸線的高度和拉出值。但因?yàn)槟繕?biāo)識(shí)別準(zhǔn)確度和技術(shù)參數(shù)獲取效率還不能很好適應(yīng)高速檢測(cè)，故目前尚未普及推廣。檢測(cè)內(nèi)容涵蓋了接觸網(wǎng)的基本幾何參數(shù)。線陣CCD攝像機(jī)主要是對(duì)接觸線進(jìn)行線掃描成像和簡(jiǎn)單的信號(hào)處理，并將處理結(jié)果通過(guò)USB高速接口發(fā)送到終端計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。自1970年在貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生以來(lái)，隨著半導(dǎo)體微電子技術(shù)迅速發(fā)展，像素集成度、分辨率、幾何精度和靈敏度大大提高，工作頻率范圍顯著增加，很好地滿足了對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體的拍攝?！　【€陣CCD圖像傳感器如圖21所示，是由線性排列的光敏元、轉(zhuǎn)移柵、移位寄存器及一些輔助輸入、輸出電路組成，具有光電轉(zhuǎn)換、電荷存儲(chǔ)、電荷轉(zhuǎn)移、信號(hào)讀出功能。其工作過(guò)程如下：　　(1)光電轉(zhuǎn)換當(dāng)目標(biāo)圖像經(jīng)過(guò)光學(xué)物鏡成像在CCD傳感器光敏面上時(shí)，光敏元把入射光量子按比例轉(zhuǎn)換成光生電荷。(2)電荷存儲(chǔ)在光積分期同時(shí)，光敏元下面的勢(shì)阱收集和存儲(chǔ)這些光生電荷并形成電荷包，將被攝景物圖像亮度分布轉(zhuǎn)變?yōu)楣饷魠^(qū)下的電荷分布。 (4)信號(hào)輸出在移位脈沖的作用下，移位寄存器中的電荷包被依次移出，進(jìn)入相應(yīng)放大電路。輸出信號(hào)可接示波器、圖像顯示器或其它信號(hào)存儲(chǔ)處理設(shè)備，進(jìn)行信號(hào)再現(xiàn)或存儲(chǔ)處理。高速線陣傳感器攝像機(jī)掃描一次，可立即將掃描結(jié)果進(jìn)行一次視頻輸出，很容易做連續(xù)處理，非常適合對(duì)被測(cè)圖像信息進(jìn)行快速采樣、存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)處理。本次所研究系統(tǒng)中采用的是德國(guó)FEITH公司生產(chǎn)的線陣攝像機(jī)OnurisSLIS／2048(如圖22)。兩臺(tái)攝像機(jī)分散傾斜安裝于車項(xiàng)兩側(cè)，相對(duì)于車頂中心線對(duì)稱布置，攝象機(jī)主光軸所在平面與車頂平面夾角為60。兩臺(tái)聚光燈位于兩攝像機(jī)中間，相對(duì)車項(xiàng)中心線對(duì)稱布置。光源產(chǎn)生的光柱覆蓋車頂兩臺(tái)攝像機(jī)視覺(jué)重疊部分構(gòu)成的光幕靶，且在光幕靶的范圍內(nèi)照度均衡。2．1．3終端處理系統(tǒng)終端計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和相關(guān)處理軟件組成。其作用是：　　(1)配置攝像機(jī)屬性，滿足系統(tǒng)對(duì)攝像機(jī)圖像拍攝速度、曝光時(shí)間、圖像信息傳遞同步機(jī)制的要求。(3)實(shí)時(shí)監(jiān)視并記錄檢測(cè)的整個(gè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的回放、檢索、生成報(bào)告和打印。軟件系統(tǒng)模塊組成如圖23所示。根據(jù)灰度特征把圖像劃分成若干個(gè)互不相交的區(qū)域，使得這些特征在同一區(qū)域內(nèi)，表現(xiàn)出一致性或相似性，而在不同區(qū)域間表現(xiàn)出明顯的不同，進(jìn)而在一幀圖像中，將目標(biāo)從背景中分離出來(lái)，以便于進(jìn)一步處理?！　￠y值法是一種傳統(tǒng)的圖像分割方法，是圖像分割中最基本、最簡(jiǎn)單，同時(shí)也是應(yīng)用最廣泛的分割技術(shù)?！　D像閥值化首先是將像素集合劃分為若干閥值段，然后針對(duì)每個(gè)閥值段對(duì)應(yīng)的灰度圖像各像素灰度值通過(guò)一定算法得到其特征閥值，以此為標(biāo)準(zhǔn)將圖像分割為兩個(gè)部分，分別用0和1表示?！　”敬嗡芯康南到y(tǒng)是采用全局閥值法對(duì)圖像進(jìn)行分割預(yù)處理，將整個(gè)一幀灰度圖像劃分為一個(gè)閥值段，段內(nèi)各像素灰度值的平均值做為特征閥值，然后進(jìn)行二值化，完成圖像預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)與背景的分離。檢測(cè)主要步驟和功能如下。(2)圖像預(yù)處理對(duì)灰度圖像利用全局閥值法進(jìn)行處理，區(qū)分背景和目標(biāo)區(qū)域，獲取目標(biāo)。采用平均灰度值作為閥值進(jìn)行圖像分割，大于閥值的是背景，二值化為0，小于閥值的是目標(biāo)，二值化為1。(3)目標(biāo)定位根據(jù)識(shí)別的目標(biāo)區(qū)域，找到目標(biāo)中心位置，然后將兩攝像機(jī)采集的目標(biāo)兩兩組合，進(jìn)行空間定位?！　≡摲墙佑|式檢測(cè)系統(tǒng)全部項(xiàng)目的檢測(cè)均采用圖像處理的方法，所需信息全部通過(guò)攝像機(jī)直接獲取，具有檢測(cè)方法簡(jiǎn)單、檢測(cè)設(shè)備無(wú)磨損、不需要高低電壓隔離、使用壽命長(zhǎng)、易于維護(hù)、不必對(duì)受電弓進(jìn)行任何改造以及安全系數(shù)大等一系列優(yōu)點(diǎn)n引?！　?1)車頂攝像機(jī)傾斜安裝，與車頂平面存在一定夾角，易產(chǎn)生安裝誤差。高速檢測(cè)時(shí)，因光源控制卡控制延遲，可能會(huì)出現(xiàn)