智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统及其调整方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统及其调整方法，智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统由视频采集系统、信息处理系统、显示屏和伺服系统组成；智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统的调整方法，应用智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统进行调整，完成姿态调整后，进入障碍物预警模式。本发明专利技术避免了对外部校准标识的依赖，操作简单方便，能够由机车司机单独完成，回避了专业技术人员进入机车进行视频采集系统姿态调整的难题。

On-line Attitude Adjustment System of Intelligent Detection Video Acquisition System and Its Adjustment Method

The invention discloses an on-line attitude adjustment system of an intelligent detection video acquisition system and its adjustment method. The on-line attitude adjustment system of an intelligent detection video acquisition system consists of a video acquisition system, an information processing system, a display screen and a servo system. The adjustment method of an on-line attitude adjustment system of an intelligent detection video acquisition system applies an intelligent detection video acquisition system. The online attitude adjustment system is adjusted to enter the obstacle warning mode after the attitude adjustment is completed. The invention avoids the dependence on external calibration marks, is simple and convenient to operate, can be completed by locomotive driver alone, and avoids the difficulty of professional technicians entering the locomotive to adjust the attitude of the video acquisition system.

【技术实现步骤摘要】
智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统及其调整方法
本专利技术属于铁路施工防护
，特别是涉及一种机车车载铁道障碍物智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统及其调整方法。
技术介绍
机车车载铁道障碍物智能探测报警系统是实时发现进入铁道线路的人员、牲畜、泥石流、倒树、施工机械、车辆等障碍物并及时预警提升铁路运输安全的重要手段，在机车普及安装前需要进行各种车型大量试用。试用时机车车载铁道障碍物智能探测报警系统的视频采集系统需要安装在机车前部或顶部，为保障机车车载铁道障碍物智能探测报警系统铁轨、障碍物识别准备性，初次安装时需要将视频采集系统进行姿态调整至规定初始状态。目前机车车载铁道障碍物智能探测报警系统的视频采集系统通过伺服系统安装在机车的前部或顶部，安装完成后需要技术人员现场将视频采集系统姿态调整至规定初始状态，规定的调整过程为：1、在机车前方一定距离铁轨上放置“十字”形校准标识，“十字”形横条与两条铁轨垂直，“十字”形竖条与两条铁轨平行；2、通过伺服系统旋转视频采集系统镜头，使机车车载铁道障碍物智能探测报警系统显示屏上代表视频采集系统镜头的标定“十字”与铁轨上放置“十字”形校准标识平行，即两个“十字”形横和竖条分别保持平行)；3、通过伺服系统调整视频采集系统镜头左右引动，使视频采集系统镜头标定“十字”与铁轨上放置“十字”形校准标识竖条重合；4、通过伺服系统调整视频采集系统镜头上下引动，使视频采集系统镜头标定“十字”与铁轨上放置“十字”形校准标识横条重合；5、取走放置机车前方一定距离铁轨上的“十字”形校准标识。该方法存在如下问题：1、过程繁琐、需要较长时间，通常仅能在机车始发站且机车出库前进行安装、调整，无法在机车行驶中途换成站等情况下进行快速安装调整，严重影响了样机试用的灵活性；2、技术复杂，需要专业技术人员现场调试，机车司机无法单独完成；3、由于铁路部门对机车运行安全性管理的要求，专业技术人员进入机车进行调试非常困难；4、调整过程基于技术人员目视观察显示屏上代表视频采集系统镜头的标定“十字”与铁轨上放置“十字”形校准标识平行与重合确定，校准精度存在因人而异的随机性，对后续图像采集、障碍物识别精度产生影响；5、“十字”形校准标识需放置在与技术人员双目、显示屏成一条线的机车前方一定距离铁轨上，放置过程需要多人配合、多次反复；6、“十字”形校准标识自身正交准确性、与铁轨放置垂直度直接影响视频采集系统镜头初始状态，进而对后续图像采集、障碍物识别精度产生影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统，解决了现有技术中视频采集系统调整过程繁琐、需要专业技术人员现场调试问题。本专利技术的另一目的在于提供一种智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统的调整方法，解决了现有技术中机车司机无法单独完成且对后续图像采集、障碍物识别精度产生影响的问题。本专利技术所采用的技术方案是，智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统，由视频采集系统、信息处理系统、显示屏和伺服系统组成；所述视频采集系统，由热像仪构成，用于收集外部红外及可见光信号并处理为视频信息，将视频信息传输给信息处理系统；所述信息处理系统由调整坐标系设置模块、原始坐标系设置模块和角度及位置偏差处理模块组成；用于形成调整坐标系和原始坐标系，计算原始坐标系和调整坐标系之间的角度及位置偏差，计算姿态控制数据，向伺服系统发送指令；所述显示屏，用于信息处理系统传输的信息并显示“姿态调整”和“退出”命令框；机车司机通过点选“姿态调整”命令框来启动信息处理系统；所述伺服系统，用于根据信息处理系统发出的指令带动视频采集系统热像仪的镜头沿轴向旋转、左右上下平移，实现视频采集系统热像仪镜头的姿态调整。进一步的，所述调整坐标系设置模块，用于处理视频采集系统传输的视频信息并设置调整坐标系，同时，将调整坐标系的角度及位置信息发至角度及位置偏差处理模块和显示屏；所述原始坐标系设置模块，用于根据视频采集系统中的热像仪镜头设置原始坐标系，并将原始坐标系的角度及位置信息传输至角度及位置偏差处理模块和显示屏；所述角度及位置偏差处理模块，用于计算调整坐标系和原始坐标系的角度及位置偏差，并向伺服系统发送指令。进一步的，所述调整坐标系设置模块设置调整坐标系的方法为调整坐标系设置模块根据视频采集系统识别出的机车前方铁轨及枕木图像数据，并以第N根枕木图像为基准，根据不同机车类型提前设定N值，读取第N根枕木的红外图像，将第N根枕木的红外图像的横条定义为X1轴，即为虚拟“十字”标志中的横轴；读取第N根枕木两端的铁轨图像，并以第N根枕木两端的铁轨图像为基准，取两端的铁轨的中间位置，做垂直于X1轴的竖线并定义为Y1轴，即为虚拟“十字”标志中的纵轴；以X1轴和Y1轴形成的“十字”标志图像即为虚拟“十字”标志图像，将虚拟“十字”标志定义为调整坐标系。进一步的，所述原始坐标系设置模块设置原始坐标系的方法为将视频采集系统中热像仪镜头的水平轴向定义为X0轴，竖直轴向定义为Y0轴，以X0轴和Y1轴形成的“十字”标志图像即为标定“十字”标志图像，将标定“十字”标志图像定义为原始坐标系。进一步的，所述角度及位置偏差处理模块测定Y0轴与Y1轴夹角ψ以及测定调整坐标系和原始坐标系原点的位置差ΔX和ΔY，角度及位置偏差处理模块通过两种方式调整调整坐标系和原始坐标系。进一步的，所述角度及位置偏差处理模块调整调整坐标系和原始坐标系的方式一为：首先通过角度及位置偏差处理模块给伺服系统发送角度调整指令，伺服系统接收指令后带动视频采集系统热像仪的镜头沿竖直轴向旋转ψ，使得Y0轴与Y1轴平行；然后角度及位置偏差处理模块将上下调整指令发送给伺服系统，伺服系统接收指令后带动视频采集系统热像仪的镜头沿Y1轴方向移动ΔY位移，使得X0轴与X1轴重合；最后角度及位置偏差处理模块将左右调整指令发送给伺服系统，伺服系统接收指令后带动视频采集系统热像仪的镜头沿X1方向移动ΔX位移，使得Y0轴与Y1轴重合，完成调整。进一步的，所述角度及位置偏差处理模块调整调整坐标系和原始坐标系的方式二为：首先通过角度及位置偏差处理模块给伺服系统发送左右调整指令，伺服系统接收指令后带动视频采集系统热像仪的镜头沿X1方向移动ΔX位移，使得两个坐标系原点的位置差ΔX为0；然后角度及位置偏差处理模块将上下调整指令发送给伺服系统，伺服系统接收指令后带动视频采集系统热像仪的镜头沿Y1轴方向移动ΔY位移，使得两个坐标系原点的位置差ΔY为0；最后角度及位置偏差处理模块给伺服系统发送角度调整指令，伺服系统接收指令后带动视频采集系统热像仪的镜头沿竖直轴向旋转ψ，使得Y0轴与Y1轴重合，完成调整。进一步的，所述视频采集系统与信息处理系统信号连接，设于伺服系统上；所述显示屏与信息处理系统信号连接，显示屏位于信息处理系统上或与信息处理系统分离放置；所述伺服系统与信息处理系统信号连接，伺服系统与信息处理系统和显示屏分离放置。本专利技术所采用的另一种技术方案是，智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统的调整方法，具体按照以下步骤进行：步骤一、对智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统进行开机；步骤二、显示屏上显示“姿态调整”和“退出”命令框，若点击“姿态调整”命令框，启动信息处理系统，进入步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统，其特征在于，由视频采集系统、信息处理系统、显示屏和伺服系统组成；所述视频采集系统，由热像仪构成，用于收集外部红外及可见光信号并处理为视频信息，将视频信息传输给信息处理系统；所述信息处理系统由调整坐标系设置模块、原始坐标系设置模块和角度及位置偏差处理模块组成；用于形成调整坐标系和原始坐标系，计算原始坐标系和调整坐标系之间的角度及位置偏差，计算姿态控制数据，向伺服系统发送指令；所述显示屏，用于信息处理系统传输的信息并显示“姿态调整”和“退出”命令框；机车司机通过点选“姿态调整”命令框来启动信息处理系统；所述伺服系统，用于根据信息处理系统发出的指令带动视频采集系统热像仪的镜头沿轴向旋转、左右上下平移，实现视频采集系统热像仪镜头的姿态调整。

【技术特征摘要】
1.智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统，其特征在于，由视频采集系统、信息处理系统、显示屏和伺服系统组成；所述视频采集系统，由热像仪构成，用于收集外部红外及可见光信号并处理为视频信息，将视频信息传输给信息处理系统；所述信息处理系统由调整坐标系设置模块、原始坐标系设置模块和角度及位置偏差处理模块组成；用于形成调整坐标系和原始坐标系，计算原始坐标系和调整坐标系之间的角度及位置偏差，计算姿态控制数据，向伺服系统发送指令；所述显示屏，用于信息处理系统传输的信息并显示“姿态调整”和“退出”命令框；机车司机通过点选“姿态调整”命令框来启动信息处理系统；所述伺服系统，用于根据信息处理系统发出的指令带动视频采集系统热像仪的镜头沿轴向旋转、左右上下平移，实现视频采集系统热像仪镜头的姿态调整。2.根据权利要求1所述的智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统，其特征在于，所述调整坐标系设置模块，用于处理视频采集系统传输的视频信息并设置调整坐标系，同时，将调整坐标系的角度及位置信息发至角度及位置偏差处理模块和显示屏；所述原始坐标系设置模块，用于根据视频采集系统中的热像仪镜头设置原始坐标系，并将原始坐标系的角度及位置信息传输至角度及位置偏差处理模块和显示屏；所述角度及位置偏差处理模块，用于计算调整坐标系和原始坐标系的角度及位置偏差，并向伺服系统发送指令。3.根据权利要求2所述的智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统，其特征在于，所述调整坐标系设置模块设置调整坐标系的方法为调整坐标系设置模块根据视频采集系统识别出的机车前方铁轨及枕木图像数据，并以第N根枕木图像为基准，根据不同机车类型提前设定N值，读取第N根枕木的红外图像，将第N根枕木的红外图像的横条定义为X1轴，即为虚拟“十字”标志中的横轴；读取第N根枕木两端的铁轨图像，并以第N根枕木两端的铁轨图像为基准，取两端的铁轨的中间位置，做垂直于X1轴的竖线并定义为Y1轴，即为虚拟“十字”标志中的纵轴；以X1轴和Y1轴形成的“十字”标志图像即为虚拟“十字”标志图像，将虚拟“十字”标志定义为调整坐标系。4.根据权利要求3所述的智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统，其特征在于，所述原始坐标系设置模块设置原始坐标系的方法为将视频采集系统中热像仪镜头的水平轴向定义为X0轴，竖直轴向定义为Y0轴，以X0轴和Y1轴形成的“十字”标志图像即为标定“十字”标志图像，将标定“十字”标志图像定义为原始坐标系。5.根据权利要求4所述的智能探测视频采集系统的在线姿态调整系统，其特征在于，所述角度及位置偏差处理模块测定Y0轴与Y1轴夹角ψ以及测定调整坐标系和原始坐标系原点的位置差ΔX和ΔY，角度及位置偏差处理模块通过两种方式调整调整坐标系和原始坐标系。6.根据权利要求5所述的智能探测视频采集系统的在线...

【专利技术属性】
技术研发人员：单光宝，赵克元，黄昌奎，杨健雄，
申请(专利权)人：西安思科赛德电子科技有限公司，中国铁路上海局集团有限公司徐州机务段，
类型：发明
国别省市：陕西,61