Görüntü İşleme ve Bulanık Mantık Tabanlı Pantograf Geometrik Modelin Tespiti Detection of Pantograph Geometric Model Based on Fuzzy Logic and Image Processing Orhan Yaman 1 , Mehmet Karaköse 2 , İlhan Aydın 3 , Erhan Akın 4 Bilgisayar Mühendisliği Bölümü FIRAT Üniversitesi Elazığ, Türkiye orhanyamantc@gmail.com 1 , {mkarakose, iaydin, eakin}@firat.edu.tr 2, 3, 4 Özetçe—Bu çalışmada elektrikli trenlerde kullanılan pantograf türünün belirlenmesi için model tabanlı bir yaklaşım önerilmektedir. Elektrikli trenlerin kullanım şartlarına göre pantograf katener sistemin yapısı değişmektedir. Pantograf katener sistemlerinden alınan görüntüler kullanılarak pantograf sisteminin geometrik modeli oluşturulmaktadır. Oluşturulan modelin hangi tür pantografa ait olduğu tespit edilmektedir. İlk olarak kenar çıkarımı ve Hough dönüşümü ile pantografta bulunan bütün doğrular tespit edilmektedir. Tespit edilen doğrulardan alınan bazı bilgiler bulanık mantık işleminde kullanılarak pantografın türü belirlenmektedir. Pantograf türünün belirlenmesi pantografın yüksekliğini tahmin etmek ve katener ile pantograf arasındaki temas noktasını analiz etmek için uygundur. Böylece ark oluşumu ve aşırı temas kuvveti gibi temas noktası problemleri tespit edilebilecektir. Anahtar Kelimeler — pantograf katenersistemler; görüntü işleme; bulanık mantık; modelleme. Abstract— In this study, a model based approach is proposed for the recognition of the pantograph type used in electric trains. The shape of the pantograph-catenary changes according to usage conditions of electric trains. A geometric model of the pantograph is constructed by using images taken from the pantograph-catenary system. The pantograph type is determined by using the constructed model. First, all straight lines are extracted from the image by applying the edge detection and Hough transform to the image. Some knowledge obtained from straight lines are given to fuzzy logic and type of pantograph is determined. The determination of pantograph type is useful to estimate the pantograph height and to analyze of contact point between pantograph and catenary. Therefore, contact point problems such as arcing and excessive contact force can be detected. Keywords — pantograph catenary systems; image processing; fuzzy logic; modeling. I. GİRİŞ Günümüzde demiryolu ulaşımında elektrikli trenlerin geliştirilmesiyle bu ulaşım türü daha avantajlı duruma gelmiştir. Elektrikli trenlerde yaygın olarak oluşan problemlerden biri de pantograf katener sistemlerinde oluşan arızalardır [1]. Pantograf sistemi, katener sisteminden aldığı elektriği lokomotife ileten kritik bir sistemdir. Katener sistemi ise, trafo merkezinden alınan elektriğin pantograf sistemine iletilmesini sağlayan bir sistemdir. Bu sistemlerde oluşan arızaların önlenmesi demiryolu ulaşımı için oldukça önemlidir. Pantograf katener sistemleri, kullanılan demiryolu araçlarına göre farklılık göstermekte ve farklı arızalar oluşmaktadır. Sistemin yanlış konumlanması, aerodinamik yapısı, pantograf katener sisteminde temas noktasında oluşan temassızlık, aşırı ısınma ve ark oluşumlarından dolayı birçok arıza oluşmaktadır [2]. Pantograf katener sistemlerde erken teşhis yapılarak büyük arızalar engellendiği için bakım maliyeti düşmektedir. Erken arıza teşhisi bütün sistemlerde önemli olduğu gibi pantograf katener sistemlerde de önemlidir [3, 4]. Bu sistemlerde arıza teşhis sistemi genel olarak iki farklı şekilde gerçekleştirilmektedir. Elektrikli trenin kullandığı elektrik enerjisinin akım ve gerilim değerleri kontrol edilerek yapılan arıza teşhis yöntemi, bilinen arıza teşhis yöntemlerinden biridir [5-9]. Midya ve diğ. [7] pantograf katener sistemlerinde oluşan ark arızalarının tespiti için akım ve gerilim değerlerini analiz etmiştir. Pantograf ve katener sistemini temsil eden bir model yapı oluşturarak modelde oluşan ark türleri, akım ve gerilim değerleriyle tespit edilebilmesi için akım ve gerilim sinyallerini incelemiştir. Ocoleanu ve diğ. [9] pantograf ile katener arasındaki temas noktasında aşırı ısınma ve sürtünmeden dolayı oluşan arızaları analiz etmiştir. Bu arıza teşhisinin gerçekleştirilmesi için oluşturulan yapı oldukça maliyetli olup pantograf katener sistemlerinde kullanılması zor bir işlemdir. Bu nedenle bu arıza teşhis Bu çalışma TÜBİTAK (Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu) tarafından desteklenmiştir. Proje No: 112E067 978-1-4799-4874-1/14/$31.00 ©2014 IEEE 686 2014 IEEE 22nd Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU 2014)