神奇段哥
范文一：爱的倾斜度
【伞的倾斜】
伞，是世上再也普通不过的器具了。
总是在传说当中，听有关伞的铭心刻骨的传说，莫过于白素贞送给许仙的一把破伞。这把伞是爱的传说，亦是爱的结晶，坚贞不渝的爱情从一把渺小的雨伞展开，抒写百年修得同般渡，千年修得共枕眠的国人亘古不变的惜缘情怀，悠悠传承了千年，沉淀弥香。宛若一坛美酒一般，竟然也飘洋过海了。
时常在梦里，看见一位面莹如玉、双瞳剪水、笑意盈盈的丰姿绰约的江南女子，打一把油纸花伞，迎着和煦的徐徐春风，独自行走在紫陌大道上。四处青砖黛瓦，溪水潺潺，杨柳依依。伞下是人面桃花，伞外是春光明媚。人、伞合一，邂逅命里的文弱书生，不也是美丽的爱之传奇吗？
普普通通的伞，有了传说，更有了梦境。伞之情缘，千年痴梦。可又谁想，现实中的伞，是具有倾斜度的。
夏日的骄阳似火，从天井屋上的飞檐翘壁处斜射过来，奶奶一手抱紧孙子，一手斜斜地撑着花伞，遮挡斜射过来的阳光，生怕晒到白皙酥嫩的孙子。那世间至上的舔犊之情露于言表，那世间真挚的护孙之情露于苍穹。
奶奶，伞弯了。小孙子天真无邪地叫了起来。
哦，是嘛。奶奶咯咯地笑了，一下子，人似乎年青了十几岁。
斜风细雨的时候，爷爷总是将雨伞向孙女处靠了又靠。回到家，小孙女总是指着爷爷的湿肩头，童趣无比地嗔怪道：爷爷总是将伞打斜，现在好了，衣服又湿了。憨厚的爷爷总是微笑着老脸，溢满了幸福的味道。
若干年过后，无一例外的，孙子与孙女都长大成人，在与爷爷奶奶同撑雨伞的瞬间，都不约而同地将伞冲老人倾斜。留下的，是上辈与下辈的会心一笑，还有噙在老人眼珠子里打转的泪水。
爱，在细微之处的伞边；
情，在伞的倾斜度间漫漾。
那么，情爱呢？此时无声胜有声&&
【手的倾斜】
在记忆的长廊里穿梭，那是美的。
时常想起爱女小方语会走路的时候，她总不让我抱。于是乎，我总是弓着身躯，她则抓住我的一根食指，慢慢地在马路边踽踽而行。那高矮错落的差异，丝毫抵不了我脸庞上的幸福甜蜜。
渐渐地，小方语如雨后的春笋一般茁壮成长。
一段时间过后，我只需伸给小方语的是食指与中指了。
又过了一段时间，我伸给小方语的是除了大拇指以外的四个手指头了。
之后，我索性将小方语的小手握在掌心，顺畅自然地走路了，不需要弯弓俯身了。有时，我还会将她的小手放在胸前，性情起处，用嘴唇轻吻了她的小手背。
在我们父女俩手手相碰的一瞬间，手是倾斜的。或内角，或钝角，手与手牵扯着人世间最最真挚的情感，在时光里裙摆流连。
在马路上牵手的背影，是留声机里的黑白画面。时光定格在两手之间，那是世间永恒的真爱。
【爱的倾斜】
都说伞是世间的必备物品。无论是骄阳似火的大热天，还是淫雨霏霏的雨天，各式的素伞、花伞都满大街晃荡。或精致小巧，或素雅质朴，或花哨脱俗，抑或艳丽高贵，凡此种种，织就的天空一片风景，甚是好看。
然而，打着油纸伞的江南女子，温婉动人，着实令其间的爱沉醉了千年。斜靠一把油纸伞，步履轻盈地行走着，去奇遇命里的王子，不更是一道暧昧的靓丽风景吗？女人是自然界的一道纯风景，打着伞的女子更是一道令人着迷的天然风景。
祖辈与孙辈打伞的情景，那是世间质朴的爱，是世间最最纯然的、永恒的爱。 其实，伞雕琢出来的还是爱的原风景。
可是，夕阳西下，牵着手的爱意却是另外一道风景线。美丽的霞光透过绿叶的缝隙斜射过来，恋人手拉着手，无比惬意地迎着微微爽风，静谧地行走着。爱在亲密无间的手指间蒸发、流淌，漫漾于空中。
而我，却牵着爱女小方语的小手，无比幸福地从恋人的身旁走过。
其实，手比划出来的还是爱的原风景。
那么，爱的倾斜度就在于伞与手的倾斜。
范文二：几种输电线路杆塔倾斜度测量方法的比较
几种输电线路杆塔倾斜度测量方法的比较
,,,,，，，李云霓杜 勇沈小军王仁德
(，;华中科技大学电气工程学院湖北武汉 ,, ,,,,,,
，;，)国网湖北省电力公司检修公司湖北武汉 同济大学电气工程系上海 ,, ,,,,,,,,,,,,,, ,, 、、摘 要本文分析了铅垂测量法经纬仪测量法平面镜测量法及地面三维激光测量法测量线路
。，杆塔倾斜的原理及特点现场实测结果表明铅垂测量法需要工作人员登塔作业存 在作业量大和风险 、;，、; 高效率低的不足经纬仪测量方法虽无需登塔但对 测量地理环境要求高且操作繁琐测 量精度不高
，，;平面镜测量法也不需登高作业不受地形限制但操 作复杂精 度较低地 面三维激光测量法具有非接触 、、、，，。测量便携精度高形象直观等优点测量结果便于存档和追索值得推广应用
,, ;;;;关键词杆塔倾斜铅垂测量法经纬仪测量法平面镜法地面三维激光测量法
,,(),中 图分类号,,文 献标识码,文 章编号,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, , ,, ,
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,, ,
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,,,,，，，,,,,,,,,, ,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, (，，; ,,,,,,,,,,,,,,,;,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,;,,,,,,;,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,
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,,;;;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,, ,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,, ,
;,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,
，，时对杆塔进行倾斜测量 可以为事故分析提供准确 引言 , ，。 数据为采取临时措施和永久措施提供判断的依据
，、，目前线路杆塔倾斜度测量方法主要有铅垂法 杆塔是架空输电线路中基本设备之一 对 其倾
,,,,,,,,,,。 、，斜进行测量是线路建设施工和运维的主要内容经纬仪法平 面镜法以及地面激 光 测 量 法其 中
，，， 经纬仪法是最常用的线路杆塔倾斜度测量方法 地 线路投运前随竣工验收一起对杆塔倾斜进行测量
，面激光雷达测量法是随着三维测量技术的发展 新 ，以便及时发现杆塔倾斜存在的缺陷 让 施工方及时
。提出的一种测量方法上述测量方法的工作原理及 ，，。处理消除隐患确保线路投运后的安全运行 线路
。其特点分析如下 ，、投运后当 发 生 滑 坡沉 陷等 地质灾害或外力破坏
铅垂法测量杆塔倾斜度 ,, , 收 稿日期,,,,,,,,,,
,,作 者简介 李云霓()，女 ，湖 北武汉人 ，华 中科技大,,,,, 利用铅垂测量杆塔的倾斜度是一种非常传统的 。学电气工程学院学生
?? ,,
第 卷第 期,, ,, ,,,,,, ?,, 湖 北 电 力 年 月,,,,,, :,,,,,,,
，。 ，方法测 量示意见图 在同一水平面内利用两 条 ,
，，细线连接杆塔的对角形 成两条对角线并 在地面上
，标出两条对角线的交点在杆塔顶部的中心点悬 ,,,
，挂一条拴有铅垂的绝缘细绳至地面标出铅垂与地面
，。的接触点 点 的距离 以用 皮尺量出 点与 ,′, ,′,
，，及 点与 其中 的距离 即为杆塔的倾斜值,,,′,, ,
，,。为杆塔的高度就可求出杆塔的倾斜度 ,？,,
经纬仪测量杆塔倾斜度示意 图 ,
，仪测量杆塔倾斜度的过程中 虽然能测量杆塔的高
，，度但误差较大故在计算杆塔倾斜度时所取杆塔的
，高度 而 杆塔发 是杆塔未发生倾斜时的高度 , ,,
，生倾斜以后杆塔 顶部中心点的高度往往发生了变
，。 化导致最终测 量结果的精度不高另从上面测量
，步骤可知常规全 站仪测量法对观测点有一定的要 铅垂法测量杆塔倾斜示意图 ，，。图 求当观测点不能满足时 该方法即失效 ,
，利用铅垂法测量杆塔的倾斜度在 杆塔顶部 ,,平面镜法测量杆塔倾斜度 , ，，点悬挂绝缘细绳时需要工作人员登塔作业 这无疑
，平面镜法是针对受观测点的条件限制常 规经 。增加了工作人员的劳动强度和作业风险在选取杆
，。 纬仪法失效通过工程实践逐渐形成的 平面镜法 ，塔底部中心点 时不能 保证在 个塔角的系线点 , ,，测量杆塔倾斜率是通过适当地设置平面镜 合 理地 ，，在同一水平面上加上人工操作的因素 中心点的选
，设计光路以观测 特定目标在平面镜中的成像代替 ，取不一定精确再 加上人工测量杆塔的倾斜值 和, ，观测特定目标本身从而解决特殊地形测量条件受 杆塔的高度 , ，会存在误差进而导致 倾斜度的测 ？ ,,,，。限时目标物的观测问题 具体步骤如下 。 ，量结果不够精确这种方法一般用在杆塔不高 且 ():确定方向桩和中心桩 用线将杆塔条腿交 ,,。在缺少仪器的情况下 ，。 叉盘绕成 型其 交点为基础中心点 将经纬仪 , ,
，、置于点在横顺线路方向各引根方向桩于塔身 ,,经纬仪测量杆塔倾斜度 , ，、。内部并用细线沿横顺线路方向将方向桩连接测 常规的经纬仪测量杆塔的倾斜度测量示意见图 ，、、量过程中经纬仪方 向桩中心桩等的平面布置方 ,，,,,。。先确定杆塔底部的中心点 在杆塔顺线路 ,,。式见图, ()中心线方向离 杆 塔 一 定 距 离 倍 塔 高 点 ,,,,, ,
，。 处架设经纬仪并 调试好仪器用镜筒内的十字线
，瞄准杆塔顶部的中心点 点固 定全站仪的水平制 ,,
，，动螺丝将镜筒向下移动使十字线的竖线与横线路
，，中心线交于 点连接 点的连线并往 点与,′, , ,′,
,,, 。点方向延长 用同样的方式确定杆塔横线路 ,′,
，中心线方向的延长线 两条延长线的交点就是杆塔
。 顶部中心点在地面的投影点 测量出 点 与,′,′, ，。 点的距离即为 杆 塔的 倾 斜值 因 为杆 塔 的 高度 ,
，,。已知所以杆塔的倾斜 , ？,,, 平面镜法测量杆塔倾斜率的平面布置 图 , ，与铅垂法相比经 纬仪测量杆塔倾斜度可以在
():平面镜设置将平面镜置于塔身内部的方向，, 地面测出杆塔的倾斜度 降低了工作人员的劳动强
，，桩附近利用三角板配合 使平面镜镜面垂直于方向 ，度和作业风险但 其在选取杆塔底部中心点的时候
，，桩的连线并将水平尺平放在平面镜底座上 调整平 。也同样拥有传统测量方法所面临的缺陷利用经纬
。面镜使得底座水平 ??,,
第 卷第 期,, ,, ,,,,,, ?,, 湖 北 电 力 年 月,,,,,, :,,,,,,,
():，平面镜微 调矫正调节平面镜的位置 使 其地面激光雷达可以获取空间任意两点之间的距 ,
，、、、、，与测量中心线保持严格垂直 然后 固定平面镜和经 离点 到线的距离角 度面 积体 积等数据甚 至能
，。纬仪位置避免后 续操作中平面镜和仪器位置发生 获取物体的三维立体模型因其拥有如此强大的功
。，、、变化对测量精度造成影响 能被广泛应用于 桥梁的变形检测 文 物修复建 筑
,,,,,,。 ():，地面激光雷达测量 物的三维立体建模等方面平面镜成 像旋 转镜面俯仰角测 量人员站 ,
，: 杆塔倾斜度是一种全新的测量方法 其测量原理为()，立在经纬仪附近中 心桩 处 观察直到可观察到杆
，，塔顶中心螺栓在平面镜上成像 此 时停止旋转平面 利用地面激光雷达采集杆塔的点云数据 将 杆塔点 ，;镜并调节经纬仪 使望远镜内十字线中心对准中心 云数据导入点云软件中进行消噪 在杆塔的塔角主
。螺栓成像 ,,，材上选取一个较低点 以 该点的三维坐标和法向量 ():画印观测到塔顶中心螺栓在平面镜中所成, (，，)，建立一个绝对水平面 进而选取其他三个塔 ,,,
，，虚像后固定水平制动锁继续向下旋转经纬仪望远 ，角与水平面的交点以这四个塔角点的对角线作为 ，，(，，);镜使望远 镜 十 字 线 瞄 准 平 面 镜 底 座 上 并 做 标 记 杆塔的底部中 心 点 然 后 在 杆 塔 顶 ,, ,,,,,,
部的塔材构造中心选取一点 作 为 杆 塔 顶 部 中 心 点 ()。图 ,,,(，，);最 后 通 过 式 计 算 出 杆 塔 的 倾 斜 ,,,,,,,, ,
。。度测量的整个流程如图 所示,
, ,()(),()(),,,,,,,, ,, ,, ,,, ,,槡 , ？
平面镜法测量杆塔倾斜度示意图 图 ,
():量取距 离用 钢卷尺 量 取 点 与 方 向 桩 之 ,,,
()，间连线的水平距离 倾 斜值 用同 样的方法即可得
、、。横顺线路上偏移值 ,, ,,
():、，杆塔倾斜率的计 算准 确测量 后按 ,,, ,,
()。照计算杆塔倾斜度,
, , ,,图 地面激光雷达测量杆塔倾斜度流程图 ,() ？ , ,? , ,, ,,槡
()。其中为观察点经纬仪距离平面镜的距离 , ，“”基于图 所 示 测 量 流 程利 用 的 , ,,,,,,,
，地面激光雷达和 数 据处理软件对 武汉 ,,,,,,,,,基于地面激光雷达测量杆塔倾斜度 , 凤凰山军风回号耐 张塔的倾斜度进 ,,,,, ,,,,,
地面激光雷达技术是激光技术与雷达技术的结 ，，行了现场测量测 量结果为 与 理论设计值 ,,,, ‰,,,。(，，)， 合地面激光雷达以自身的位置为原点。:,,,基本吻合现场实测结果表明地 面激光雷,,,, ‰
，，利用激光器向被测物体发射大量的激光束 激 光束 达测量杆塔倾斜度具有较高的精度 其 原因为在后
台点云软件中将点云图放大若干倍再选取塔顶部中 ，打在物体的各个点上 再利用接收器接收反射回来
，(，，)， 的激光得出 物体上每个点的 空 间坐 标 ,,,，心点时的效果和在近距离选取中心点一样 能 保证
“”。物体上点的集合称为点云地面激光雷达的作业 ，顶部中心点的选择准确 且在标记杆塔底部的中心
。，分为外业的数据采集和内业的数据处理外业的数 点时由于选取的 个点都是同一绝对水平面上的 ,
据采集是利用地面激光雷达在现场对被测物体进行 ，，点也都是个塔角主材直角上的点 所以保证了杆, ，;扫描从而获取被测物体的点云数据 内业的数据处 ;，塔底部中心点标记的精确性 另外地面激光雷达测
理是先利用后台专业数据处理软件对点云数据进行 ，、，量法相比于铅垂法具有非接触远距离测量的优点
()、、，。下转第页切割拼接消除杂点再得到所需的数据 ,,
?? ,,
第 卷第 期,, ,, ,,,,,, ?,, 湖 北 电 力 年 月,,,,,, :,,,,,,,
，、，，唯一与低压内缸不同的是 高中压缸做轴窜试验是 通并吸取已投产同类型机组的安装经验 以保证机
，。 ，、推动转子而 不是推动汽缸另外由 于高中 压缸 、，。组的安装质量运行安全以及机组的经济性
，径向间隙较小可 以调阀端和电机端分别进行碰缸 ,,参 考文献 ，，试验这样 可 以 避 免 造 成 整 个 汽 缸 倾 斜 降 低 作 业
。风险 ,, 超超临界中间再热凝汽器蒸汽汽轮机说明 ,,,,, ,,
书,,，上 海汽轮机厂 ，,,,,,,,,,
结语 , 何阿平，彭泽瑛上汽西门子型百万千瓦超超临界汽,, ,, ,
轮机,,热 力透平 ，，():，,,,,,,,,,,,,,,, 上海汽轮机厂超超临界汽轮机由于 ,,,, ,, 蒋建平 华能 玉 环 电 厂 超超临界汽轮机安 ,,,,, ,, ,, ,，其结构的特殊性使得安装程序不 同于其他类型的 ,,，，():装实践,,电 力建设 ,,,,,,,,,,,,, ，，机组对安装过程中发现的问题需要与厂家及时沟
櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆 ()上接第页,,
,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 架空送电线路施工及验收 ，,, 在地面就能测量出杆塔的倾斜度 降低了工作人员 ,, ,
规范,,;,, 的劳动强度和作业风险 相比于经纬仪法和平面镜
,,,,, ,,,,,,,,,,,,, 架空送电线路施工及验收 ,，,, 法地面激光雷达 测量方法具有一站式获取点云数 ,
规范,,,, ，，据的优点无需两次架设仪器 不仅提高了作业的效 李庆林 架 线送 电 线 路 施 工 手 册 ,,北 京 :中 国 电 力 ,,,,, ,，。 率而且克服了 对现场观测点要求高的缺点现场 ，，出版社 ,,,,,,,,,,,, 实测还表明 运 维 人 员 的 经 验 对 处理点云数据的效 蔡建巍 架空线路杆塔倾斜的正 确测量 ,,农 村电工，,,, ,, ,、，。率精度均有影响需要制定作业标准 ():,,,,,,,,
宋继明， 宋华 松 ， 汪以 文 特殊 地 形 条 件下杆塔倾斜 率 ,,, ,结语 , ,,，，():的测量方法,,电 网技术 ,,,,,,,,,,,,,,, 马立,
广 地 面三维激光扫描 仪的分类与应用 ,,地 理 空间,,,，杆塔倾斜度的正确测量 对 电力系统的安全运 ,, ,，，():信息 ,,,,,,,,,,,, 。行具有重要的意义铅垂测量法需要工作人员登塔
谭国铨 激光扫描仪在电厂冷却塔变形监测中的应 ,,, ，、;作业存在作业量 大和风险高 效 率低的不足经 纬 ,, ,,,? ，():用探讨岩 土工程勘测 ,,,,,,,,,,,,,，仪测量法是当前测量杆塔倾斜常用的测量方法 该 叶巧玲 ，张 明 激 光扫描系统在路面功能检测中的 ,,, ,, ,，;方法虽无需登塔但存在操作繁琐不足 平面镜测量 ,,，():应用,,山 西建筑 ,,,,,,,,,,,,, ，，法也不需登高作业不受地形限制但操作复杂 测量
,, 冉磊 三 维激光扫描仪及其在文物保 护中的应用研究 ,,, ;精度较低基于地 面三维激光雷达的杆塔倾斜测量 ,,中国测绘学会第九次全国会 员代表大会暨学会成 ,,，、方法作为一种全新的测量方法 具有非接触测量 便 ，():立 ,,周年纪念大会论文集 ,,,,,,,,,,,,, 、、，。携精度高形象直观等优点值得推广应用 ,, 袁小祥等 基 于地面 玉树地震地表破裂的三维 ,,,,,,,,
建模分析 ,,中国地震局地震预测研究所 ，(): ,,,,,,,,,参 考文献 ,,,,,,
,,,架空送电线路运行规程 ,, ,,,,,,,,,,,,,,
?? ,,
范文三：各种加工方法所能达到的平行度、垂直度、倾斜度的公差等级
平 行 度
加
工方法 轴线对轴线(或对平面)的平行度 平面对平面的平行度
公差等级
坐 车 镗 刨 铣 磨 刮 超 标 研 钻 磨 拉 精 镗 磨 粗 细 粗 细 精 粗 细 粗 细 粗 细 精 粗 细 精 磨 钻
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
垂 直 度、 倾 斜 度
加工
方法
轴线对轴线(或对平面)的垂直度、倾斜度 平面对平面的垂直度、倾斜度
公差等
级
镗 金 车 磨 刨 铣 插 磨 刮 车立钢 研 镗床 钻 铣 石 磨
镗 粗 细 细 精 粗 细 精 粗 细 粗 细 精 粗 细 粗 细 粗 细 精 细 精
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
范文四：基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量方法
第３２卷，第４期
２０１
中国
１年７月
ＣＨＩＮＡ
铁道ＲＡＩＬＷＡＹ
科学
Ｖ０１．３２Ｎｏ．４
ＳＣＩＥＮＣＥ
Ｊｕｌｙ，２０１１
文章编号：１００１—４６３２（２０１１）０４－００８２－０６
基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量方法
段汝娇，赵伟，黄松岭，陈建业
（清华大学电力系统国家重点实验室，北京１０００８４）
摘要：针对现行接触网定位器倾斜度检测方法效率低下、精确度不高的现状，研究基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量方法。应用图像分割、剔除干扰线、图像细化等算法。对采集到的接触网定位装置的图像进行处理；然后用改进的Ｈｏｕｇｈ变换检测细化后的图像，对图像中相邻的特征象素点进行聚类并做感知编组；最后用随机Ｈｏｕｇｈ变换（ＲＨＴ）使经感知编组后图像中的每条线段更接近直线，进而计算出接触网定位装置中定位器的倾斜度。实验证明该算法有效，计算精度高，速度快。
关键词：接触网；定位器；计算机视觉；图像处理；自动测量；改进Ｈｏｕｇｈ变换中图分类号：Ｕ２２６．５１；Ｕ２２５．４２：ＴＰ３９１
文献标识码：Ａ
定位器是电气化铁路接触网定位装置的关键零部件之一，它对电力机车能否安全提速和高速运行起着至关重要的作用。定位器通过一端的定位线夹与接触线相连，以支持和确定接触线相对于线路中
心线的横向位置［１］。当电力机车受电弓通过定位器时，为避免受电弓滑板撞击定位器，通常以１／１０～
图像进行处理，去除噪声干扰，使被测目标更突出；③识别目标，并提取能反映被测对象本质的特征；④计算定位器的倾斜度，输出结果。
１
图像采集
１／５的倾斜度来安装定位器。因为定位器承受着接触线拉出值引起的水平面内的侧向力、定位器自身重量和部分接触线重量等多个力的综合作用，所以
当定位器的安装不符合设计要求时，就会在定位点
图像采集模块包括光学子系统（主要有灯源、滤光片和镜头等）和ＣＣＤ图像采集子系统。光学子系统在检测车运动时将接触网定位装置的图像成像在ＣＣＤ摄像机的光敏单元上，其核心器件是灯源和成像镜头。ＣＣＤ图像采集子系统将成像在光敏单元上的光学影像转换成图像信号。图像采集卡对图像信号采样，并量化后转化为数字信号输入到计算机，为后续图像处理做准备。图像采集模块的
基本构成如图１所示。
镜叉Ｉ信’ｌ像尖ｌ
处形成硬点，使得受电弓通过时可能产生火花。通过调整定位器的倾斜度，可使定位器的轴线方向与这些力的合力方向重合，消除定位点处的硬点。因此，检测并根据需要调整定位器的倾斜度，保证其符合铁路技术标准，对安全行车具有重要的意义。
基于计算机视觉的测量技术是近年发展起来的一种新的测量手段，并已逐步应用到铁路检测领域。文献Ｅｚ３采用传统Ｈｏｕｇｈ变换对采集到接触网定位装置图像进行处理，进而得到定位器的倾斜度。但由于传统Ｈｏｕｇｈ变换采用“穷尽式”搜索，计算量大，占用内存多，很难达到实时性要求。为
克服上述不足，本文提出一种基于改进Ｈｏｕｇｈ变
鼗俐ｇ－霰俐蒸Ｈ剐博机
信号’ｌ
采集忙
信号７ｌ”””
灯源
图ｌ接触网定位装置图像采集模块基本构成
换的定位器倾斜度测量方法。
测量接触网定位器倾斜度的过程分为４步：①从接收的视频流中截取一部分图像；②对截取的
收稿日期：２０１０－０９—３０。修订日期：２０１１－０１—１８
基金项目：铁道部一清华大学科技研究基金资助项目（Ｊ２００８ＸＯｌｌ）作者简介：段汝娇（１９８４一），女．河北秦皇岛人，博士研究生．
电气化铁路接触网支柱相隔大约５０－－－１００
ｍ，
没有必要进行连续摄像。因此本模块采用外触发抓拍方案，选用激光光电传感器检测接触网定位装置
万方数据
第４期基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量方法
的空间位置：当接触网定位装置进入有效成像区域时，该传感器产生外同步触发信号给控制电路，控制电路接收到触发信号后，产生相应的时序控制信
号，分别启动光学子系统和图像采集子系统。
图像采集模块安装于车顶，摄像机采用自标定
方式。为提高摄取定位装置图像的速度和准确性，构建了反应速度快、抗干扰能力强的快速成像系
统。
２图像处理
２．１分割目标与背景
为便于对图像进行识别和处理，先将采集到的
２４位真彩图转换为８位的灰度图，继而将接触网
定位装置从图像中提取出来，用于定位器的识别和
准确测量。
图像直方图是图像分割的基础，它反映了图像灰度分布的统计特性，不同灰度级像素的多少分别
对应直方图的波峰和波谷。在图像直方图中，通常波峰对应图像的目标和背景，而波谷则对应边缘。
阈值法是一种简单有效的图像分割法，它用１个或若干个阈值将图像按像素灰度级分为若干区域（等级），并认为处于同１个灰度等级的图像具有相同的性质。对图像在边缘处分割，即分割的阈值选在直方图的波谷。当图像直方图的波谷宽阔平坦时，该阈值难以确定，为此，本文采用最大类间方差阈值法［３３对接触网定位装置的图像进行识别；从而确
定自适应阈值，实现对图像的分割。过程如下。
（１）计算图像直方图的归一化统计结果，灰度
值ｋ（志一Ｏ，１，…，２５５）的频率记为Ｐ（志）；
（２）计算图像的灰度均值肛Ｔ：
户Ｔ＝∑㈣２５５Ｉ－ｋＰ（ｋ）］
（１）
（３）计算灰度类均值弘（ｓ）和类直方图之和
‘Ｅ，（ｓ）：
户（５）＝∑：：。ＥｋＰ（ｋ）］
（２）叫（５）一＞：：．Ｐ（忌）
（３）
式中：ｓＥＥｏ，２５５１。
（４）计算类分离指标ａｓ（ｓ）：
ｏｓ（ｓ，＝嚅等鼍等
ｃ４，
（５）求使ａｓ（ｓ）达到最大值的灰度值ｓ一，则最
佳阈值Ｔ＝￥ｍａ。。２．２剔除干扰接触线
万方数据
在采集接触网定位装置图像的过程中，也会将
接触线摄入图像中。由于接触线的横截面比接触网
定位装置的横截面小许多，故很容易将接触线从图像中剔除。具体方法为，根据图像特点建立１个合适尺寸的图像结构元素（本文建立了１个包含５×１２像素点的图像结构元素，所有象素点全为１），用该结构元素扫描分割后图像的每个像素，图像结构元素和被其覆盖的图像像素按照对应位置做“与”操作，即若该图像结构元素和被其覆盖的图像像素都为１，则结果图像中结构元素中心对应的
象素设为１；反之则设为０。此剔除过程可表示为
Ａ＠Ｂ＝｛ｚＩ（Ｂ）。ＮＡ。≠ｊ２ｊ）
（５）
式中：Ａ为分割后的图像；Ｂ为一定尺寸的图像结构元素；ｚ为被结构元素覆盖的图像像素；（Ｂ）。为
“与”操作的结果；Ａ。为Ａ的补集；Ａ＠Ｂ表示用２．３图像的细化
对图像分割并剔除接触线后，图像中只剩下接
触网定位装置。由于接触网定位装置的图像太粗大，直接对它测量，可能影响定位器倾斜度的检测
精确度，所以需要对接触网定位装置进行取直线处
理，即将接触网定位装置细化成细直线段。对图像
细化是从线条边缘开始一层层向里“剥皮”，直到
线条剩下１个像素时为止，同时应保证经细化后线条的连续性。图像细化，大大压缩了原始图像的数
据量，并保留了接触网定位装置的基本拓扑结构，
从而为精确测量定位器的倾斜度提供了准确的依
据。
本文采用的细化算法为：图像中１个３×３区域的中心点的像素设为Ｊ。，它的８个邻域点的象素分别设为ｆｚ，Ｉ。，…，Ｊ。，当下列４个条件同时
满足时，则删除ｊｔ。
（１）２Ｒ，则用两子曲线段代替原线段，并以相同方式对子曲线段再做细分，直至达到最少细分象素点个数阈值为止；反之则保持前一步曲线不变，表示该段曲线已经非常接近直线，无需再做
细分。
的图像，其中除定位装置外，还出现了１段接触线；建立１个５×１２的结构元素，用结构元素扫描图５（ｂ）中的每个元素，得到图５（ｃ），该图只包含定位装置；将图像中定位装置做细化处理，保证检测结果更加准确（如图５（ｄ））。
图像经感知编组后，每条曲线段都非常接近直线，使被检测直线进一步明确，提高检测精度。３．３基于ＰｄｌＴ的直线段检测
逐一对感知编组后的曲线进行检测。在该曲线
上随机取２个点Ｋ，（酃，Ｙ，）和Ｋ。（ｚ。，Ｙ。），则由
∽原图
ｇｏ）分割圈
Ｋ，和Ｋ。两点确定的直线极坐标可由下式计算：
口＝ａｒｃｔａｎ妇二盐
Ｚｑ—Ｚｐ
Ｐ一２。ｃｏ卵＋Ｙｌ，ｓｉｎ０
（８）（９）
ｃ）结构元素扫描圈（ｄ）细化处理国
图５原图及图像处理效果图
式中：口和ｐ分别为极坐标的极角和极径。计算出
定位装置所有直线的极角后．很容易确定定位器的
夹角和倾斜度。
由于进行了聚类和感知编组处理，能保证随机采样点很高的有效性，所以在进行参数域“投票”时，量化小格的“得票数”只要达到一个很小的阈值即可。具体算法如下。
（１）将感知编组后每段近似直线中所有的象素点Ｋ，（ｚ。弘）放在一起，并组成集合Ｄ；
（２）在集合Ｄ中，随机取两点Ｋ，和Ｋ。，若Ｋ，和Ｋ。符合选择点对儿的要求，实施步骤（３）；反
之则重新选取；
利用改进Ｈｏｕｇｈ变换算法对图５（ａ）所示的定位装置检测的结果如图６和表１所示。图６中：点划线为定位装置的中心线；实线为用本文的算法检测出的定位装置。由图６可知：用本文的算法检测出了图中定位装置的所有直线，测出的直线与定位装置的中心线近似重合，精确度较高，效果较好。表１中：∞１，００２，∞３，０）４和∽分别为图６中直线ｌｉｎｅｌ，ｌｉｎｅ
２，ｌｉｎｅ３，ｌｉｎｅ
４和ｌｉｎｅ５的倾斜
度。由表１可知：测量结果与直线中心线在数值上只有微小差别，两者基本相同；数值结果显示ｌｉｎｅ
１与ｌｉｎｅ２近似垂直，ｌｉｎｅ４与ｌｉｎｅ５的夹角为
（３）按式（８）一式（９）计算Ｋ。和Ｋｑ对应的参数空间中的点（口，ｐ），并在相应位置累积加１；
（４）若参数空间中某一点的累积椎达到了设定
１７３。，均符合接触网施工标准，证实了本文检测方法的有效性。经计算可得，定位器的夹角为９。，倾斜度为０．１５８。。
万方数据
巾国铁道科学第３２卷
７２１
算时间为０．６５３Ｓ，计算时间缩短了４３．８８％。
５结语
对采集到的接触网定位装置图像通过有效的图像处理方法，得到细化的图像。用基于改进Ｈｏｕｇｈ变换的直线检测算法，即首先对细化后图像中相邻的象素点进行聚类，然后进行感知编组，细分成比聚类线段更接近直线的曲线，最后对每条近似直线用随机Ｈｏｕｇｈ变换进行检测，得到需要
图６接触网定位装置检测结果表１接触嘲定位装置检测结果
检测结果中心线
（。）
检测的直线。改进的Ｈｏｕｇｈ变换检测出丰台火车站的定位装置的所有直线，计算出接触网定位器的倾斜度为０．１５８。，并将传统的Ｈｏｕｇｈ变换的计算
时间缩短了４３．８８％。本文提出的算法能大大的缩
小检测范围，使目标更明确，提高了计算效率和检测精度。但对于定位器倾斜度测量过程中轨道沿途树木、飞鸟等对图像采集装置成像的影响，今后需进一步研究。
在计算时间上，采用传统的Ｈｏｕｇｈ变换时计算时间为１．１６４８３２Ｓ，采用改进Ｈｏｕｇｈ变换时计
参
Ｄ１
考文献
于万聚．高速电气化铁路接触网［Ｍ］．成都：西南交通大学出版社，２００３．
ＲＪ，ｚＨＡＯ
Ｅ２］ＤＵＡＮ
Ｗ，ＨＵＡＮＧＳ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｌ，ｅｔａ１．ＡｕｔｏｍａｔｉｃＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｏｆＳｔｅａｄｙＡｒｍＳｌｏｐｅＢａｓｅｄ
ｏｎ
ｏｎ
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
Ｖｉｓｉｏｎ［ｃ］／／２０１０
［３］
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
Ｍｅｔｈｏｄ
ＭｅａｓｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＭｅｅｈａｔｒｏｎｉｃｓＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ．Ｃｈａｎｇｓｈａ：
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Ａ
Ｒ，ＬＯＷＥＤＧ
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ｏｆ
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
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Ａ
ＶｉｓｉｏｎａｎｄＰａｔｔｅｍＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ（ＣＶＰＲ’９４）．Ｓｅａｔｔｌｅ：ＩＥＥＥ
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ＳｌｏｐｅＢａｓｅｄ
ｏｎ
ＣｏｍｐｕｔｅｒＶｉｓｉｏｎ
ＤＵＡＮ
Ｒｕｊｉａｏ，ＺＨＡＯＷｅｉ，ＨＵＡＮＧＳｏｎｇｌｉｎｇ，ＣＨＥＮＪｉａｎｙｅ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
１０００８４．Ｃｈｉｎａ）
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅｔｈｅ
ｃｕｒｒｅｎｔ
ｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｓｌｏｐｅｏｆｃａｔｅｎａｒｙｌｏｅａｌｉｚｅｒｉｓｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｉｎａｃｃｕ—
ｏｎ
ｒａｔｅ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｓｌｏｐｅｏｆｃａｔｅｎａｒｙｌｏｃａｌｉｚｅｒｂａｓｅｄ
ｐｕｔｅｒｖｉｓｉｏｎｗａｓ
ｆｌＳ
ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｉｍａｇｅｓｏｆ
ｃａｔｅｎａｒｙｌｏｃａｌｉｚｅｒｗｅｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｓｕｃｈａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ
ａｎ
ｉｒｒｍｇｅ
ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇｌｉｎｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｉｍａｇｅｔｈｉｎｎｉｎｇ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｎ
ｗａｓａｄｏｐｔｅｄ
ｔｏ
ｉｍｐｒｏｖｅｄＨｏｕｇｈｔｒａｎｓｆｏｒｍ
ｄｅｔｅｃｔｔｈｅｔｈｉｎｎｅｄｉｍａｇｅｓ，ａｎｄｔｈｅｎｅｉｇｈｂｏｒｅｄｆｅａｔｕｒｅｐｉｘｅｌｓｉｎｔｈｅｉｍａｇｅｗｅｒｅｃｌｕｓｔｅｒｅｄ
万方数据
第４期基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量方法
ｍａｋｅｅａｃｈｌｉｎｅ
ｔｏ
８７
ａｎｄｐｅｒｃｅｐｔｕａｌｌｙｏｒｇａｎｉｚｅｄ．ＦｉｎａｌｌｙＲａｎｄｏｍＨｏｕｇｈＴｒａｎｓｆｏｒｍ（ＲＨＴ）ｗａｓｕｓｅｄ
ｔｏ
ｓｅｇ—
ｍｅｎｔｉｎｔｈｅｉｍａｇｅａｆｔｅｒｂｅｉｎｇｐｅｒｃｅｐｔｕａｌｌｙｏｒｇａｎｉｚｅｄｍｏｒｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ
ｔｏ
ｓｔｒａｉｇｈｔｌｉｎｅ
ｗｏｒｋ
ｏｕｔ
ｔｈｅ
ｓｌｏｐｅｏｆｔｈｅｌｏｃａｌｉｚｅｒｉｎｔｈｅｃａｔｅｎａｒｙｌｏｃａｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｉｔ
ｎｏｔ
ｏｎｌｙｈａｓｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｂｕｔａｌｓｏａｃｃｅｌｅｒａｔｅｓｔｈｅｐｕｔａｔｉｏｎｓｐｅｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃａｔｅｎａｒｙ；Ｌｏｃａｌｉｚｅｒ；Ｃｏｍｐｕｔｅｒｖｉｓｉｏｎ；ＩｍａｇｅＨｏｕｇｈｔｒａｎｓｆｏｒｍ
ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；Ａｕｔｏｍａｔｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；Ｉｍｐｒｏｖｅｄ
（责任编辑成棣）
（上接第７１页）
接。支承梁的两端分别伸入主桥、引桥Ｅ的位移箱内。通过承压支座和压紧支座对结构的竖向刚度进行调整，使其与相邻有砟线路的刚度相匹配。在承压支座、压紧支座与支承梁的接触面上，均设有由不锈钢板和改性超高分子量聚乙烯滑板组成的滑动面，町使支承梁在承压支座和压紧支座的导向下，顺桥向自由滑动（伸缩）。滑动钢枕支承在支承梁上，并在支承梁上滑动。滑动钢枕通过吊架、承箍支座和压紧支座与支承梁连接。该构造实现了以下３种功能。
（１）通过承压支座将列车荷载传递到支承梁上；通过调整承压支座的抗压刚度，可使列车通过梁端伸缩装置时的竖向刚度与钢梁桥有砟桥面的嚷向刚度相匹配。
（２）通过压紧支座的预压力町防止支承梁七、下跳动。
（３）因为压紧支座和承压支座与支承梁的接触面均设有由不锈钢板与改性超高分子量聚乙烯材料构成的滑动摩擦面，故滑枕呵沿支承梁滑动。压紧支座与承压支座均采用槽形截面，支座两侧限位在支承梁上、下翼缘侧向，约束滑枕只能沿支承梁方向滑动，不能左右移位。
２００７年８月在山海关桥梁厂进行了试制产品的厂内静力学试验，试验包括弹性元件刚度系数测试、伸缩装置伸缩性能测试、伸缩装置骚向倚载试验、伸缩装置横向限位性能测试等。在此基础上，借鉴相关标准和规程，提出了南京大胜关长江大桥和济南黄河大桥梁端伸缩装置暂行技术条件。该暂行技术条件对南京大胜关长江大桥和济南黄河大桥梁端伸缩装置提出了技术要求、试验方法、检验规则、安装程序和养护维修等内容，具有良好的适用性和可操作性，可指导京沪高速铁路南京大胜关长江大桥梁端伸缩装置的制造、安装和养护维修。２００９年１２月通过ｒ京沪高速铁路股份有限公司组织的技术评审。
１３京沪高速铁路南京大胜关长江大桥和济南黄河大桥有砟轨道砷Ｉ‘ｇ?ｍ－１钢轨伸缩装置暂行技术条件
为满足钢轨伸缩调节器生产、组装、运输、铺设以及养护维修等方面的要求，在前期科研工作成果的基础上，借鉴相关标准和规程，并结合厂内试制、试铺以及试验，提出了京沪高速铁路南京大胜关长江大桥和济南黄河大桥有砟轨道６０ｋｇ?ｍ＿１钢轨伸缩装置暂行技术条件。该暂行技术条件规定了钢轨伸缩调节器的制造、厂内组装、检验方法及验收规则、标识和包装、现场铺设以及养护维修等，适用于京沪高速铁路南京大胜关长江大桥和济南黄河大桥有砟轨道上最高行车速度为３５０ｋｍ?ｈ一１的６０ｋｇ?ｎ１１钢轨伸缩调节器，具有良好的适用性和可操作性。该暂行技术条件主要技术特点如下。
（１）钢轨伸缩调节器适用于有砟轨道，采用基本轨伸缩、尖轨保持不动的结构型式。
（２）尖轨刨切线型采用缓和曲线和圆曲线的组合线型，保证尖轨各点的曲率能连续变化，减小了基本轨的伸缩阻力。（３）调节器设计采用了弹性设计方法，不同区段采用不同的弹性垫层方案，以保证调节器轨道刚度的均匀一致，且与区间轨道刚度匹配，满足客运专线列车舒适性和平稳性的要求。
（４）调节器铁垫板采用复合定位套的紧固方式，螺栓紧固复合定位套不影响板下弹性性能，复合定位套起到缓冲、定位和调距的作用。
（５）主调节器一端梁端伸缩装置及一侧的钢轨采用了轨卡式扣件，便于梁端伸缩装置以及基本轨的伸缩。
（６）调节器范围采用丫配套轨枕（ＫＺＴ型），其正向、反向承载能力与ＸⅢＱ型枕承载能力相比有不同程度的提高，能满足高速和重载铁路的要求。
２００９年４月，京沪高速铁路股份有限公司组织山桥、宝桥进行了调节器与粱端伸缩装置的试制和试铺工作，根据试制试铺结果，对铁垫板刨切、钢枕焊接方式等进行了局部修改，并对相关的技术要求进行了修改完善。２００９年１２月通过了京沪高速铁路股份有限公司组织的技术评审。
Ｉ下转第９８页）
万方数据
范文五：基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量方法
第３第４期 中国铁道科学２卷，
年月２０１１７ ＣＨＩＮＡＲＡＩＬＷＡＹＳＣＩＥＮＣＥ
）０文章编号：１００１４６３２（２０１１４００８２０６－－－
Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．４
，２Ｊｕｌ０１１ ｙ
基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量方法
段汝娇，赵 伟，黄松岭，陈建业
（）清华大学电力系统国家重点实验室，北京 １０００８４
摘 要：针对现行接触网定位器倾斜度检测方法效率低下、精确度不高的现状，研究基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量方法。应用图像分割、剔除干扰线、图像细化等算法，对采集到的接触网定位装置的图像进行处理；然后用改进的Ｈｏｕｈ变换检测细化后的图像，对图像中相邻的特征象素点进行聚类并做感知ｇ编组；最后用随机Ｈｏｕｈ变换（ＲＨＴ）使经感知编组后图像中的每条线段更接近直线，进而计算出接触网定位ｇ装置中定位器的倾斜度。实验证明该算法有效，计算精度高，速度快。
ｏｕｈ变换 关键词：接触网；定位器；计算机视觉；图像处理；自动测量；改进Ｈｇ２２６．５１；Ｕ２２５．４２：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 中图分类号：Ｕ
定位器是电气化铁路接触网定位装置的关键零
部件之一，它对电力机车能否安全提速和高速运行起着至关重要的作用。定位器通过一端的定位线夹与接触线相连，以支持和确定接触线相对于线路中
１］
。当电力机车受电弓通过定位器心线的横向位置［
图像进行处理，去除噪声干扰，使被测目标更突出；③识别目标，并提取能反映被测对象本质的特征；④计算定位器的倾斜度，输出结果。
１ 图像采集
主要有灯源、 图像采集模块包括光学子系统（
滤光片和镜头等）和ＣＣＤ图像采集子系统。光学子系统在检测车运动时将接触网定位装置的图像成像在Ｃ
ＣＤ摄像机的光敏单元上，其核心器件是灯源和成像镜头。ＣＣＤ图像采集子系统将成像在光敏单元上的光学影像转换成图像信号。图像采集卡对图像信号采样，并量化后转化为数字信号输入到计算机，为后续图像处理做准备。图像采集模块的基本构成如图１所示。
／时，为避免受电弓滑板撞击定位器，通常以１１０～／１５的倾斜度来安装定位器。因为定位器承受着接
触线拉出值引起的水平面内的侧向力、定位器自身重量和部分接触线重量等多个力的综合作用，所以当定位器的安装不符合设计要求时，就会在定位点处形成硬点，使得受电弓通过时可能产生火花。通过调整定位器的倾斜度，可使定位器的轴线方向与这些力的合力方向重合，消除定位点处的硬点。因此，检测并根据需要调整定位器的倾斜度，保证其符合铁路技术标准，对安全行车具有重要的意义。
基于计算机视觉的测量技术是近年发展起来的一种新的测量手段，并已逐步应用到铁路检测领］采用传统Ｈ域。文献［２ｏｕｈ变换对采集到接触ｇ
网定位装置图像进行处理，进而得到定位器的倾斜度。但由于传统Ｈ穷尽式”搜索，ｏｕｈ变换采用“ｇ
计算量大，占用内存多，很难达到实时性要求。为克服上述不足，本文提出一种基于改进Ｈｏｕｈ变ｇ换的定位器倾斜度测量方法。
测量接触网定位器倾斜度的过程分为４步：①从接收的视频流中截取一部分图像；②对截取的
，修订日期：２０１００９３００１１０１１８ 收稿日期：２－－－－
）Ｊ２００８Ｘ０１１ 基金项目：铁道部－清华大学科技研究基金资助项目（
，女，河北秦皇岛人，博士研究生。１９８４—） 作者简介：段汝娇（
图１ 接触网定位装置图像采集模块基本构成
０～１００ｍ， 电气化铁路接触网支柱相隔大约５
没有必要进行连续摄像。因此本模块采用外触发抓拍方案，选用激光光电传感器检测接触网定位装置
第４期 基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量方法
８３
的空间位置：当接触网定位装置进入有效成像区域时，该传感器产生外同步触发信号给控制电路，控制电路接收到触发信号后，产生相应的时序控制信号，分别启动光学子系统和图像采集子系统。 图像采集模块安装于车顶，摄像机采用自标定
方式。为提高摄取定位装置图像的速度和准确性，构建了反应速度快、抗干扰能力强的快速成像系统。
在采集接触网定位装置图像的过程中，也会将接触线摄入图像中。由于接触线的横截面比接触网定位装置的横截面小许多，故很容易将接触线从图像中剔除。具体方法为，根据图像特点建立１个合本文建立了１个包含５×适尺寸的图像结构元素（
，１２像素点的图像结构元素，所有象素点全为１）用该结构元素扫描分割后图像的每个像素，图像结构元素和被其覆盖的图像像素按照对应位置做“与”操作，即若该图像结构元素和被其覆盖的图像像素都为１，则结果图像中结构元素中心对应的象素设为１；反之则设为０。此剔除过程可表示为（）Ｂ＝｛ｚ｜（Ｂ）５ ＡΘｚ∩Ａｃ≠ ｝
式中：Ａ为分割后的图像；Ｂ为一定尺寸的图像结构元素；ｚ为被结构元素覆盖的图像像素；（Ｂ）ｚ为“与”操作的结果；Ａｃ为Ａ的补集；ＡΘＢ表示用
２ 图像处理
２．１ 分割目标与背景
为便于对图像进行识别和处理，先将采集到的２４位真彩图转换为８位的灰度图，继而将接触网
定位装置从图像中提取出来，用于定位器的识别和准确测量。
图像直方图是图像分割的基础，它反映了图像灰度分布的统计特性，不同灰度级像素的多少分别对应直方图的波峰和波谷。在图像直方图中，通常波峰对应图像的目标和背景，而波谷则对应边缘。阈值法是一种简单有效的图像分割法，它用１个或若干个阈值将图像按像素灰度级分为若干区域（等，并认为处于同１个灰度等级的图像具有相同级）
的性质。对图像在边缘处分割，即分割的阈值选在直方图的波谷。当图像直方图的波谷宽阔平坦时，该阈值难以确定，为此，本文采用最大类间方差阈值法
［３］
Ｂ腐蚀Ａ。２．３ 图像的细化
对图像分割并剔除接触线后，图像中只剩下接触网定位装置。由于接触网定位装置的图像太粗大，直接对它测量，可能影响定位器倾斜度的检测精确度，所以需要对接触网定位装置进行取直线处理，即将接触网定位装置细化成细直线段。对图像，直到细化是从线条边缘开始一层层向里“剥皮”线条剩下１个像素时为止，同时应保证经细化后线条的连续性。图像细化，大大压缩了原始图像的数据量，并保留了接触网定位装置的基本拓扑结构，从而为精确测量定位器的倾斜度提供了准确的依据。
本文采用的细化算法为：图像中１个３×３区域的中心点的像素设为Ｉ１，它的８个邻域点的象素分别设为ＩＩＩ２，３，…，９，当下列４个条件同时满足时，则删除Ｉ１。
（）为Ｉ１２Ｒ，则用两子曲线段代替原线段，并以相同方式对子曲线段再做细分，直至达到最少细分象素点个数阈值为止；反之则保持前一步曲线不变，表示该段曲线已经非常接近直线，无需再做细分。
图像经感知编组后，每条曲线段都非常接近直线，使被检测直线进一步明确，提高检测精度。３．３ 基于ＲＨＴ的直线段检测
逐一对感知编组后的曲线进行检测。在该曲线，则由和Ｋｑ（上随机取２个点Ｋｐ（ｘｘｙｙｐ，ｐ）ｑ，ｑ）
Ｋｐ和Ｋｑ两点确定的直线极坐标可由下式计算：ｐ
ｒｃｔａｎｑ θ＝ａ
ｘｑ－ｘｐ
（）８
图５ 原图及图像处理效果图
（）ｃｏｓｓｉｎ９ ρ＝ｘθ＋ｙθｐｐ
式中：θ和ρ分别为极坐标的极角和极径。计算出定位装置所有直线的极角后，很容易确定定位器的夹角和倾斜度。
由于进行了聚类和感知编组处理，能保证随机采样点很高的有效性，所以在进行参数域“投票”时，量化小格的“得票数”只要达到一个很小的阈值即可。具体算法如下。
（）将感知编组后每段近似直线中所有的象素１点Ｋｉ（ｘｙｉ，ｉ）放在一起，并组成集合Ｄ；）在集合Ｄ中，随机取两点Ｋｐ和Ｋｑ，若Ｋｐ（２
；反和Ｋｑ符合选择点对儿的要求，实施步骤（３）之则重新选取；
）按式（）—式（）（计算Ｋｐ和Ｋｑ对应的参数３８９
，并在相应位置累积加１；空间中的点（θ，ρ）
（）若参数空间中某一点的累积椎达到了设定４
）所示的ｏｕｈ变换算法对图５（ａ 利用改进Ｈｇ
定位装置检测的结果如图６和表１所示。图６中：点划线为定位装置的中心线；实线为用本文的算法检测出的定位装置。由图６可知：用本文的算法检测出了图中定位装置的所有直线，测出的直线与定位装置的中心线近似重合，精确度较高，效果较好。表１中：ωωωω１，２，３，４和ω５分别为图６中直线ｌｉｎｅ１，ｌｉｎｅ２，ｌｉｎｅ３，ｌｉｎｅ４和ｌｉｎｅ５的倾斜 度。由表１可知：测量结果与直线中心线在数值上只有微小差别，两者基本相同；数值结果显示ｌｉｎｅ１与ｌｉｎｅ２近似垂直，ｌｉｎｅ４与ｌｉｎｅ５的夹角为
，均符合接触网施工标准，证实了本文检测方１７３°，法的有效性。经计算可得，定位器的夹角为９°。倾斜度为０．１５８°
，计算时间缩短了４算时间为０．６５３７２１ｓ３．８８％。
５ 结 语
对采集到的接触网定位装置图像通过有效的图像处理方法，得到细化的图像。用基于改进Ｈｏｕｈ变换的直线检测算法，即首先对细化后图ｇ
像中相邻的象素点进行聚类，然后进行感知编组，细分成比聚类线段更接近直线的曲线，最后对每条近似直线用随机Ｈｏｕｈ变换进行检测，得到需要ｇ检测的直线。改进的Ｈｏｕｈ变换检测出丰台火车ｇ
图６ 接触网定位装置检测结果表１ 接触网定位装置检测结果
ω１
检测结果中心线
４４４５
站的定位装置的所有直线，计算出接触网定位器的
（）°
倾斜度０．１５８０．１５８
ω２ω３ω４
－９－９
ω５
夹角
，并将传统的Ｈ倾斜度为０．１５８°ｏｕｈ变换的计算ｇ时间缩短了４３．８８％。本文提出的算法能大大的缩小检测范围，使目标更明确，提高了计算效率和检测精度。但对于定位器倾斜度测量过程中轨道沿途树木、飞鸟等对图像采集装置成像的影响，今后需进一步研究。 文
献
－４７ ０－４６ ０
－１７ ９ －１７ ９
ｏｕｈ变换时计 在计算时间上，采用传统的Ｈｇ
，采用改进Ｈ算时间为１．１６４８３２ｓｏｕｈ变换时计 ｇ
参
考
］ 于万聚．高速电气化铁路接触网［１Ｍ］．成都：西南交通大学出版社，２００３． ［
］ ＤＵＡＮ，２ＲＪＺＨＡＯ Ｗ，ＨＵＡＮＧＳＬ，ｅｔａｌ．ＡｕｔｏｍａｔｉｃＩｎｓｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｏｆＳｔｅａｄＡｒｍＳｌｏｅＢａｓｅｄｏｎＣｏｍｕｔｅｒ ［ ｐｙｐｐ
／２：Ｖｉｓｉｏｎ［Ｃ］／０１０ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＭｅａｓｕｒｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏａｎｄＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ．Ｃｈａｎｓｈａ ｇｇｙｇ ＩＣＭＴＭＡ，２０１０：７１４７１９．－
］ Ｏ］３ＴＳＵ Ｎ．Ａ ＴｈｒｅｓｈｏｌｄＳｅｌｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｆｒｏｍ ＧｒａｅｖｅｌＨｉｓｔｏｒａｍ［Ｊ．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｎＳｓｔｅｍ，Ｍａｎａｎｄ ［ －Ｌ ｙｇｙ
，）：１９７９，９（１６２６６．Ｃｂｅｒｎｅｔｉｃｓ－ｙ
］ Ｐ：／Ｐ４ＯＰＥＡ Ｒ，ＬＯＷＥＤＧ．ＶｉｓｔａａＳｏｆｔｗａｒｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｏｒＣｏｍｕｔｅｒＶｉｓｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ［Ｃ］／ｒｏｃｅｅｄｉｎｓｏｆ ［ ｐｇ
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（责任编辑 成 棣）
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（上接第７１页）
接。支承梁的两端分别伸入主桥、引桥上的位移箱内，通过承压支座和压紧支座对结构的竖向刚度进行调整，使其与相邻有砟线路的刚度相匹配。在承压支座、压紧支座与支承梁的接触面上，均设有由不锈钢板和改性超高分子量聚乙烯滑板组。滑动钢枕支承在支承梁上，并在支承成的滑动面，可使支承梁在承压支座和压紧支座的导向下，顺桥向自由滑动（伸缩）梁上滑动。滑动钢枕通过吊架、承压支座和压紧支座与支承梁连接。该构造实现了以下３种功能。
（）通过承压支座将列车荷载传递到支承梁上；通过调整承压支座的抗压刚度，可使列车通过梁端伸缩装置时的竖向１
刚度与钢梁桥有砟桥面的竖向刚度相匹配。
（）通过压紧支座的预压力可防止支承梁上、下跳动。２
（）因为压紧支座和承压支座与支承梁的接触面均设有由不锈钢板与改性超高分子量聚乙烯材料构成的滑动摩擦面，３
故滑枕可沿支承梁滑动。压紧支座与承压支座均采用槽形截面，支座两侧限位在支承梁上、下翼缘侧向，约束滑枕只能沿支承梁方向滑动，不能左右移位。
２００７年８月在山海关桥梁厂进行了试制产品的厂内静力学试验，试验包括弹性元件刚度系数测试、伸缩装置伸缩性能测试、伸缩装置竖向荷载试验、伸缩装置横向限位性能测试等。在此基础上，借鉴相关标准和规程，提出了南京大胜关长江大桥和济南黄河大桥梁端伸缩装置暂行技术条件。该暂行技术条件对南京大胜关长江大桥和济南黄河大桥梁端伸缩装置提出了技术要求、试验方法、检验规则、安装程序和养护维修等内容，具有良好的适用性和可操作性，可指导京沪高速铁路南京大胜关长江大桥梁端伸缩装置的制造、安装和养护维修。２００９年１２月通过了京沪高速铁路股份有限公司组织的技术评审。
·ｍ－１钢轨伸缩装置暂行技术条件１３ 京沪高速铁路南京大胜关长江大桥和济南黄河大桥有砟轨道６０ｋｇ
为满足钢轨伸缩调节器生产、组装、运输、铺设以及养护维修等方面的要求，在前期科研工作成果的基础上，借鉴相关标准和规程，并结合厂内试制、试铺以及试验，提出了京沪高速铁路南京大胜关长江大桥和济南黄河大桥有砟轨道６０·ｍ－１钢轨伸缩装置暂行技术条件。该暂行技术条件规定了钢轨伸缩调节器的制造、厂内组装、检验方法及验收规则、ｋｇ
标识和包装、现场铺设以及养护维修等，适用于京沪高速铁路南京大胜关长江大桥和济南黄河大桥有砟轨道上最高行车速
－１
·ｍ－１钢轨伸缩调节器，具有良好的适用性和可操作性。该暂行技术条件主要技术特点如下。度为３的６５０ｋｍ·ｈ０ｋｇ
（）钢轨伸缩调节器适用于有砟轨道，采用基本轨伸缩、尖轨保持不动的结构型式。１
）尖轨刨切线型采用缓和曲线和圆曲线的组合线型，保证尖轨各点的曲率能连续变化，减小了基本轨的伸缩阻力。（２
（）调节器设计采用了弹性设计方法，不同区段采用不同的弹性垫层方案，以保证调节器轨道刚度的均匀一致，且与３
区间轨道刚度匹配，满足客运专线列车舒适性和平稳性的要求。
（）调节器铁垫板采用复合定位套的紧固方式，螺栓紧固复合定位套不影响板下弹性性能，复合定位套起到缓冲、定４
位和调距的作用。
）主调节器一端梁端伸缩装置及一侧的钢轨采用了轨卡式扣件，便于梁端伸缩装置以及基本轨的伸缩。（５
（）调节器范围采用了配套轨枕（，其正向、反向承载能力与ＸⅢＱ型枕承载能力相比有不同程度的提高，６ＫＺＴ型）能满足高速和重载铁路的要求。
２００９年４月，京沪高速铁路股份有限公司组织山桥、宝桥进行了调节器与梁端伸缩装置的试制和试铺工作，根据试制试铺结果，对铁垫板刨切、钢枕焊接方式等进行了局部修改，并对相关的技术要求进行了修改完善。２００９年１２月通过了京沪高速铁路股份有限公司组织的技术评审。
（下转第９８页）
