基于双目视觉的接触线几何参数检测系统优化设计

潘雪涛，谈少华，渠立山，张美凤，蔡建文

(常州工学院光电工程学院，江苏常州 213002)

电力机车接触导线几何参数主要是导线高度、拉出值、磨损创面宽度[1]。传统的人工检测以及检测车检测都存在着极大的局限性，危险大、效率低，不能满足实时检测的需要。近年来，上海铁路科研所、西南交通大学、大连交通大学的科研人员提出采用机器视觉技术，基于视差和光学三角原理[2]对接触线进行空间定位，从而得到拉出值、接触线高度和磨损等参数。这些研究集中在测量原理、系统总体设计或接触线图像信号的采集与处理等方面[3～5]，而对测量系统的结构设计并没有深入研究。但实际上双目视觉测量系统不同的布站方式，不同的结构参数，空间目标的探测精度会随之发生变化[6，7]。因此在设计测量系统前，结合实际条件和设计指标对系统的各项参数进行优化设计是可行的，也是十分必要的。

1 导线磨损面边缘定位精度分析

1.1 导线磨损面边缘空间坐标表达式

如图1所示，当光源照射到磨损后的接触线，磨损面与其他部分的光反射率存在明显的梯度。由两摄像机获取视场内导线图像，利用图像处理算法提取磨损面边界点A和B的空间坐标值后即可计算出导线几何参数。因此几何参数测量的关键是磨损面边缘点的空间坐标探测精度。

图2为双目立体视觉交汇测量原理图。设两摄像机光敏面尺寸均为2T，成像镜头Lens的焦距均为f，两光敏面中心间距为2L，交汇仰角(即光轴与y轴夹角)均为 α(0＜ α＜ 90°)。……