一种用于铁路运行线路的障碍物检测系统及方法技术方案

本申请提供了一种用于铁路运行线路的障碍物检测系统及方法，所述系统包括：数据获取单元、数据处理单元、网格构建单元和数据判断单元，数据获取单元用于获取连续点云数据，数据处理单元用于对连续点云数据进行处理，得到背景点云数据，网格构建单元用于在检测区域构建体素网格，将背景点云数据对应的体素网格设置为占用，得到检测区域的体素网格背景模型；数据判断单元用于判断连续点云数据对应的体素网格在体素网格背景模型中是否被占用，发送障碍物报警信息。本申请通过三维激光雷达根据连续点云数据构建空间体素网格，实现了对铁路运行线路障碍物的准确测量，解决了现有检测系统测量结果不准确，安全性差，容易造成安全事故的问题。故的问题。故的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于铁路运行线路的障碍物检测系统及方法


[0001]本申请涉及激光雷达检测
，尤其涉及一种用于铁路场景的障碍物检测系统及方法。

技术介绍

[0002]随着运输行业的高速发展，铁路运输成为人们日常生活中的必不可少的运输方式之一，由于铁路路线沿途的地理环境较为复杂，存在大量山区，部分铁路运行路段存在山石跌落等风险，因此需要对铁路运输的运行路段进行实时检测，避免由于障碍物阻挡铁路，导致发生危险。
[0003]传统的检测方法为使用二维激光雷达进行实时检测，由于二维激光雷达只能对一个平面进行扫描，虽然能够一定程度上实现对障碍物的检测，但是，由于二维激光雷达数据维度的限制，不能准确检测获取出障碍物的三维信息，无法对障碍物状态进行有效判断，同时对高度过低或者空中悬垂的障碍物无法进行准确检测，存在一定的技术缺陷，容易引发安全事故。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种用于铁路运行线路的障碍物检测系统及方法，以解决现有铁路运行线路的障碍物检测过程中，无法准确检测高度过低或者空中悬垂的障碍物，导致准确性较低、安全性较差的问题。
[0005]第一方面，本申请提供了一种用于铁路运行线路的障碍物检测系统，其特征在于，包括：数据获取单元、数据处理单元、网格构建单元和数据判断单元；
[0006]所述数据获取单元用于获取连续点云数据，将所述连续点云数据发送给所述数据处理单元；所述数据获取单元的输出端与所述数据处理单元的输入端连接；
[0007]所述数据处理单元用于对所述连续点云数据进行处理，得到背景点云数据，将所述背景点云数据发送给网格构建单元，所述数据处理单元的输出端与所述网格构建单元的输入端连接；
[0008]所述网格构建单元用于在检测区域构建体素网格，将所述背景点云数据对应的体素网格设置为占用，得到检测区域的体素网格背景模型；
[0009]所述数据获取单元还被用于当所述体素网格背景模型构建后，获取连续点云数据，将所述连续点云数据发送给所述数据判断单元，所述数据获取单元的输出端与所述数据判断单元的输入端连接；
[0010]所述数据判断单元用于接收来自所述数据获取单元的所述连续点云数据，判断所述连续点云数据对应的体素网格在体素网格背景模型中是否被占用，若未被占用，则发送障碍物报警信息。
[0011]所述数据处理单元包括点云判断模块和点云处理模块；
[0012]所述点云判断模块用于依次判断所述连续点云数据中的每个点云是否在所述检
测区域中，得到判断结果，所述点云判断模块的输出端与所述点云处理模块的输入端连接；
[0013]所述点云处理模块用于根据判断结果对所述点云进行删除或保留。
[0014]所述网格构建单元包括划分步长设定单元、体素网格划分单元和体素网格设置单元；
[0015]所述划分步长设定单元用于设定体素网格的划分步长step，所述划分步长设定单元的输出端与所述体素网格划分单元的输入端连接；
[0016]所述体素网格划分单元用于根据划分步长step将检测区域从任意顶点P(P
x
，P
y
，P
z
)设置为边长为划分步长step的体素网格。
[0017]所述体素网格设置单元用于将任意点云坐标(x
t
,y
t
,z
t
)转换为对应的体素网格的索引坐标，将所述对应的体素网格设置为占用，得到检测区域的体素网格背景模型。
[0018]所述体素网格设置单元还用于将所述不连续的未占用的体素网格设置为占用。
[0019]第二方面，本申请提供了一种用于铁路运行线路的障碍物检测方法，包括以下步骤：
[0020]获取连续点云数据；
[0021]对所述连续点云数据进行处理，得到背景点云数据；
[0022]在检测区域构建体素网格；
[0023]将所述背景点云数据对应的体素网格设置为占用，得到检测区域的体素网格背景模型；
[0024]当所述体素网格背景模型构建后，获取连续点云数据；
[0025]判断所述连续点云数据对应的体素网格在体素网格背景模型中是否被设置为占用；
[0026]若未被设置为占用，则发送障碍物报警信息。
[0027]对所述连续点云数据进行处理，得到背景点云数据，具体包括以下步骤：
[0028]依次判断所述连续点云数据中的每个点云是否在所述检测区域中；
[0029]若未在所述检测区域，删除所述点云。
[0030]若在所述检测区域，保留所述点云，得到背景点云数据。
[0031]所述方法还包括以下步骤：
[0032]判断所述体素网格背景模型中是否存在不连续的未占用的体素网格；
[0033]若存在，将所述不连续的未占用的体素网格设置为占用。
[0034]所述在检测区域构建体素网格，具体包括以下步骤：
[0035]设定体素网格的划分步长step；
[0036]根据划分步长step将检测区域从任意顶点P(P
x
，P
y
，P
z
)设置为边长为划分步长step的体素网格；
[0037]判断最终剩余长度是否小于划分步长step；
[0038]若小于划分步长step，按照实际剩余长度进行设置；
[0039]每个体素网格的索引范围计算方式如下：
[0040][0041]检测区域对应的体素网格索引坐标，在三个坐标轴方向上依次分别为Xindex＝[1，x
num
]，Yindex＝[1，y
num
]，Zindex＝[1，z
num
]。
[0042]将所述背景点云数据对应的体素网格设置为占用之前，还包括将所述任意点云坐标(x
t
,y
t
,z
t
)转换为对应的体素网格的索引坐标(Xindex，Yindex，Zindex)；
[0043]转换公式为：
[0044][0045]由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于铁路运行线路的障碍物检测系统及方法，所述系统包括：数据获取单元、数据处理单元、网格构建单元和数据判断单元，数据获取单元用于获取连续点云数据，数据处理单元用于对连续点云数据进行处理，得到背景点云数据，网格构建单元用于在检测区域构建体素网格，将背景点云数据对应的体素网格设置为占用，得到检测区域的体素网格背景模型；数据判断单元用于判断连续点云数据对应的体素网格在体素网格背景模型中是否被占用，发送障碍物报警信息。本申请通过三维激光雷达扫描得到的连续点云数据构建空间体素网格，实现了对铁路运行线路障碍物的准确测量，解决了现有检测系统测量结果不准确，安全性差，容易造成安全事故的问题。
附图说明
[0046]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于铁路运行线路的障碍物检测系统，其特征在于，包括：数据获取单元(1)、数据处理单元(2)、网格构建单元(3)和数据判断单元(4)；所述数据获取单元(1)用于获取连续点云数据，将所述连续点云数据发送给所述数据处理单元(2)；所述数据获取单元(1)的输出端与所述数据处理单元(2)的输入端连接；所述数据处理单元(2)用于对所述连续点云数据进行处理，得到背景点云数据，将所述背景点云数据发送给网格构建单元(3)，所述数据处理单元(2)的输出端与所述网格构建单元(3)的输入端连接；所述网格构建单元(3)用于在检测区域构建体素网格，将所述背景点云数据对应的体素网格设置为占用，得到检测区域的体素网格背景模型；所述数据获取单元(1)还被用于当所述体素网格背景模型构建后，获取连续点云数据，将所述连续点云数据发送给所述数据判断单元(4)，所述数据获取单元(1)的输出端与所述数据判断单元(4)的输入端连接；所述数据判断单元(4)用于接收来自所述数据获取单元(1)的所述连续点云数据，判断所述连续点云数据对应的体素网格在体素网格背景模型中是否被占用，若未被占用，则发送障碍物报警信息。2.根据权利要求1所述的用于铁路运行线路的障碍物检测系统，其特征在于，所述数据处理单元(2)包括点云判断模块(21)和点云处理模块(22)；所述点云判断模块(21)用于依次判断所述连续点云数据中的每个点云是否在所述检测区域中，得到判断结果，所述点云判断模块(21)的输出端与所述点云处理模块(22)的输入端连接；所述点云处理模块(22)用于根据判断结果对所述点云进行删除或保留。3.根据权利要求2所述的用于铁路运行线路的障碍物检测系统，其特征在于，所述网格构建单元(3)包括划分步长设定单元(31)、体素网格划分单元(32)和体素网格设置单元(33)；所述划分步长设定单元(31)用于设定体素网格的划分步长step，所述划分步长设定单元(31)的输出端与所述体素网格划分单元(32)的输入端连接；所述体素网格划分单元(32)用于根据划分步长step将检测区域从任意顶点P(P
x
，P
y
，P
z
)设置为边长为划分步长step的体素网格；所述体素网格设置单元(33)用于将任意点云坐标(x
t
,y
t
,z
t
)转换为对应的体素网格的索引坐标，将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓涛，常乐，任重，
申请(专利权)人：保定市天河电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：