用于铁路障碍物识别的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于铁路障碍物识别的方法。该方法包括：从安装在火车机车上的红外(IR)传感器接收红外图像，红外传感器面对行驶的方向；获取振动概况；基于所述振动概况从红外图像过滤掉振动的影响；基于铁轨和铁轨的背景之间的温度差在红外图像中检测铁轨；基于预先准备的规则和参数确定红外图像是否包含障碍物图像以及该障碍物是否对火车的行驶形成威胁；以及如果红外图像包含障碍物的图像，提供警报信号。

【技术实现步骤摘要】
用于铁路障碍物识别的方法本申请是国际申请日2014年7月30日、国际申请号为PCT/IL2014/050689的国际申请于2016年3月30日进入国家阶段的申请号为201480054212.6、专利技术名称为“用于障碍物识别和避开的系统和方法”的专利技术申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
技术介绍
世界上许多火车事故发生是由于铁路上或铁路旁的障碍物的存在，该障碍物以机车司机看不见的形式存在或在不允许避免撞上该障碍物的距离范围内可见。避免这样的障碍物的冲击取决于各种因素，包括例如，取决于环境和天气的可见度；取决于铁轨轨道形式(弯曲、隧道等)和地形(遮挡视线的小山、岩石等)的可见度；在意识到障碍物存在的时刻火车的速度和质量(总动能)；以及障碍物的尺寸、位置和颜色(物体具体可见度)。这些因素中的每一个对于为避免障碍物事故而停止正在运行的火车所要求的距离和时间都有直接影响。一些直接影响完全停止距离，一些影响注意到物体并将该物体界定为障碍物的能力。在很多情况下，机车司机的典型决定时间，正在运行的火车的总质量以及火车典型的行驶速度表明检测到障碍物、确定紧急刹车并使火车停止的距离超过1-2千米。这样的距离表明为了避免障碍物事故，机车司机需要能够看见距离两千米或类似距离的物体，并且能够确定观察到的物体是否确实是必须避开的障碍物，之后能够操作刹车工具——所有都要在刹车距离用尽之前。需要一种系统和方法来帮助并支持机车司机获取沿铁路的物体、评估其存在的危险并且采取操作决定，确定是否需要火车刹车——所有这些都要足够快以允许火车在撞上障碍物之前安全刹车。
技术实现思路
公开了根据本专利技术的实施方式的火车障碍物识别的方法，所述方法包括：从安装在火车机车上的红外(IR)传感器接收红外图像，所述IR传感器面对行驶的方向；获取振动概况；基于所述振动概况从所述IR图像过滤掉振动的影响；基于预先准备的规则和参数确定所述IR图像是否包含障碍物图像以及该障碍物是否对所述火车的行驶形成威胁；以及如果所述IR图像包含障碍物的图像，提供警报信号。根据本专利技术的实施方式，所述方法进一步包括基于铁轨和它们的背景之间的温度差检测所述IR图像中的铁轨。根据又进一步的实施方式，在火车行驶之前储存振动概况。根据又进一步的实施方式，所述方法进一步包括火车机车的振动概况的动态研究。根据又另外的实施方式，所述方法进一步包括在被检测铁轨的周围界定感兴趣区域并且在所述感兴趣区域内检测物体。根据又另外的实施方式，所述方法包括：在所述接收到的IR帧中估计移动物体的移动方向；考虑所述火车在所述连续的IR图像的所述获取之间已通过的距离，比较连续的IR图像中的所述移动物体的位置；将所述移动物体在连续的IR图像之间已经移动的所述距离除以所述IR图像的所述获取之间的时间段；以及基于所述移动物体的移动的速度和方向，确定该移动物体是否对所述火车构成威胁。根据本专利技术的实施方式的用于铁路障碍物识别的方法进一步包括从全球定位系统(GPS)单元获取位置数据；基于所述位置数据追踪火车的行驶；以及在所述火车靠近具有有限可见度的铁轨路段时提供信息。所述方法进一步包括，将火车前方的铁轨路段的预存图像与在火车行驶中获取的帧比较以便核实所述铁轨和所述铁轨邻近区域中的变化，并且基于所述比较检测障碍物，。根据本专利技术的实施方式的用于铁路障碍物识别的方法，其中，评估铁路条件进一步包括，通过观察在获取的铁路图像中的铁轨的两条轨道之间的距离，检测轨道弯曲。附图说明在说明书的总结部分具体指出并明显地要求保护被认为是本专利技术的本主题。但是，在结合附图阅读时，参照下文的具体实施方式可最好地理解就组织和操作方法两者而言的本专利技术及其物体、特征和优点，在附图中：图1A和图1B图示地描绘了根据本专利技术的实施方式的配备有用于铁路障碍物识别和避开的系统的火车；图2A为根据本专利技术的实施方式的用于铁路障碍物识别和避开的系统的示意方框图；图2B为根据本专利技术的实施方式的处理和通信单元的示意方框图；图3为描绘了根据本专利技术的实施方式的SNR、POD和FAR的大小之间的关系的示例性曲线图；图4示意性地图示了根据本专利技术的实施方式的MW和LW波长范围内的IR波长的可转移性作为紊动系数；图5A为根据本专利技术的实施方式的由IR成像器拍摄的图像，该图像呈现了阴影区的铁轨部分的可见度；图5B为根据本专利技术的实施方式的图5A中示出的同一场景的过滤之后的铁轨的图像；图5C为示出了根据本专利技术的实施方式的在沿着铁轨的两个不同点上的铁轨的温度变化并示出了铁轨与它们的背景之间的温度差异的图像；图5D为呈现了根据本专利技术的实施方式的距离成像器0.5km的位于铁轨之间的障碍物、铁轨之间的背景与铁轨之间的温度差异的图像；图5E为呈现了根据本专利技术的实施方式的两个不同的障碍物的高可见度和铁轨及背景的高可见度的图像；图6为呈现了根据本专利技术的实施方式的用于铁路障碍物识别和避开的系统操作的示意流程图；图7为呈现了根据本专利技术的实施方式的用于驾驶安全性评估的示意流程图；将理解，出于说明的简化和清楚，在附图中示出的元件不一定按比例绘出。例如，出于清楚一些元件的尺寸可相对于其他元件夸大。进一步地，在认为适合的地方，可在附图中重复参考编号以表明对应的或类似的元件。具体实施方式在下面的具体描述中，为了提供对本专利技术的完全理解，陈述了很多具体细节。但是，本领域的技术人员将理解本专利技术可没有这些具体细节而被实施。在其他例子中，没有详细描述众所周知的方法、程序和组件，以避免使本专利技术晦涩。虽然就这一点而言本专利技术的实施方式不受限制，讨论使用术语诸如，例如“处理”、“计算”、“估算”、“确定”、“建立”、“分析”、“检查”等可指计算机、计算平台、计算系统或其他电子计算设备的操作和/或处理，这些设备操纵代表为计算机寄存器和/或存储器内的物理(例如电子)量的数据或将该数据转化为同样代表为计算机寄存器和/或存储器或其他信息存储介质内的物理量的其他数据，所述存储介质可储存指令以执行操作和/或过程。虽然就这一点而言本专利技术的实施方式不受限制，本文使用的术语“多个”可包括，例如“多个”或“两个或两个以上”。术语“多个”或“多数个”可贯穿整个说明书使用以描述两个或两个以上的组件、设备、元件、单元、参数等。除非清楚地陈述，本文描述的方法实施方式不理解为特定的顺序或序列。另外，描述的方法实施方式或其元件中的一些可在同一时间点发生或被执行。根据本专利技术的实施方式，得到作为益处的事实：使用热成像方法，铁路轨道具有可相对容易地区别于其邻近的热足迹。本专利技术的专利技术者已经意识到事实是火车铁轨由金属制成并且基于轨枕，轨枕由混凝土材料或通常具有低热导率的其他材料制成。结果，由于铁轨的高热导率，金属铁轨沿着铁路的很长路段趋向维持相对相等的温度，而铁轨附近的地面保持具有比铁轨温度均匀性水平低的均匀性的附近温度。另外，由于火车铁轨和通常包括在地面的材料之间的热导率和比热的不同，很明显，沿着铁路的温度划分和温度水平与其附近的地面至少在两个参数上均有区别。如专利技术者所测量的，铁轨和铁轨背景的地面的典型温度差异为15-20度，而沿着铁轨的铁轨温度差异显示为沿着1km小于2度的差异。这可确保由IR传感器拍摄的图像帧内的铁轨的好的可检测性，并且为用于铁路障碍物识别和避开的热成像系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于铁路障碍物识别的方法，所述方法包括：从安装在火车机车上的红外(IR)传感器接收红外图像，所述红外传感器面对行驶的方向；获取振动概况；基于所述振动概况从所述红外图像过滤掉振动的影响；基于铁轨和所述铁轨的背景之间的温度差在所述红外图像中检测铁轨；基于预先准备的规则和参数确定所述红外图像是否包含障碍物图像以及该障碍物是否对所述火车的行驶形成威胁；以及如果所述红外图像包含障碍物的图像，提供警报信号。

【技术特征摘要】
2013.07.31 US 61/860,3521.一种用于铁路障碍物识别的方法，所述方法包括：从安装在火车机车上的红外(IR)传感器接收红外图像，所述红外传感器面对行驶的方向；获取振动概况；基于所述振动概况从所述红外图像过滤掉振动的影响；基于铁轨和所述铁轨的背景之间的温度差在所述红外图像中检测铁轨；基于预先准备的规则和参数确定所述红外图像是否包含障碍物图像以及该障碍物是否对所述火车的行驶形成威胁；以及如果所述红外图像包含障碍物的图像，提供警报信号。2.根据权利要求1所述的方法，包括：基于所述红外图像中的所述铁轨的图案和位置，提取所述振动概况。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述振动概况是预存储的。4.根据权利要求1或2所述的方法，包括：动态地研究所述火车机车的所述振动概况。5.根据权利要求1或2所述的方法，包括：在被检测的所述铁轨的周围界定感兴趣区域；以及在所述感兴趣区域内检测物体。6.根据权利要求1或2所述的方法，包括：在接收到的红外帧中估计移动物体的移动方向；考虑所述火车在连续的红...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃伦·约瑟夫·卡特兹，尤瓦尔·伊斯比，沙哈尔·哈尼亚，诺姆·泰奇，
申请(专利权)人：铁路视像有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL