本发明专利技术公开了一种城市轨道列车行驶限界异物感知方法、系统、装置和介质，方法包括：使用激光雷达和2D视觉传感器获取列车行驶前方的点云和图像；识别点云，以识别出列车行驶前方是否有异物；若有异物，则对点云中的异物进行信息识别，并根据预先标定的点云和图像的对应关系，将点云和图像进行信息融合，且识别融合了点云的图像，得到异物信息，并根据异物信息，调整列车按照预设的异常预案运行列车；若无异物，则按照列车的正常预案运行列车；解决了现有技术中城市轨道交通安全运行感知方案存在效率低，检测流程不可靠、无法实时进行列车运行安全的实时检测的技术问题。车运行安全的实时检测的技术问题。车运行安全的实时检测的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
城市轨道列车行驶限界异物感知方法、系统、装置和介质
[0001]本专利技术涉及交通感知
，尤其涉及一种城市轨道列车行驶限界异物感知方法、系统、装置和介质。
技术介绍
[0002]城市轨道交通作为一种公共交通运输方式，极大程度下可以解决城市交通拥堵、满足乘客出行需求。随着技术的发展，新型智能无人化城市轨道列车(“轻轨”、“云轨”、“云巴”等)的出现将会为人们带来更为便利、舒适的出行策略。新型的轨道交通运行环境相对于传统轨道交通更为开放，在城市范围内，在车辆行驶轨道的限界范围内经常出现各的异物，包括：石头、生活杂物、衣物、以及异常侵入限界范围内的其他不可预测的异物，这对列车运行安全带来了极大的挑战，所以迫切需要对一种能够对新型轨道交通的实时性运行环境进行检测的技术和方法。
[0003]然而，现有的城市轨道交通安全运行感知及检测方法无法满足新型城市轨道列车的需求，传统的轨道交通系统运行全系统已不满足新一代城市轨道列车对环境感知的要求。现有城市轨道列车对外部运行环境状态检测技术主要有两种，一种是通过车辆红外传感器来感知车辆前方是否正常，该方法感知能力存在局限性。另一种是通过地铁线网或者轨道线网进行预先信号提示，该方法在面向突发事件的时候无法及时的将信息反馈到车辆上，导致存在较大的安全风险。以上方案都需要依赖列车驾驶员或者安全员进行人工判断确认。对于新型智能无人化轨道列车以上方法均难以满足安全运行的需求。
[0004]通过上述分析，目前城市轨道交通安全运行感知方案存在效率低，检测流程不可靠、无法实时进行列车运行安全的实时检测，这些问题使得发展新型智能无人轨道列车带来了阻碍和技术瓶颈，给新型轨道交通的安全行驶带来极大的风险。
技术实现思路
[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种城市轨道列车行驶限界异物感知方法、系统、装置和介质，旨在解决现有技术中城市轨道交通安全运行感知方案存在效率低，检测流程不可靠、无法实时进行列车运行安全的实时检测的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种城市轨道列车行驶限界异物感知方法，包括：使用激光雷达和2D视觉传感器获取列车行驶前方的点云和图像；识别所述点云，以识别出列车行驶前方是否有异物；若有异物，则根据预先标定的点云和图像的对应关系，将所述点云和所述图像进行信息融合，且识别融合了点云的图像，得到异物信息，并根据异物信息，调整列车按照预设的异常预案运行列车；若无异物，则按照列车的正常预案运行列车。
[0007]进一步地，所述点云和图像的对应关系的获取方法包括：使用激光雷达对标定板进行数据采集，得到标定板点云的空间角点；使用视觉传感器拍摄标定板，得到标定板图像；对所述标定板图像进行图像处理，得到标定板图像的平面角点；根据所述空间角点的三
维坐标，求解所述空间角点对应的二维坐标；将所述空间角点的二维坐标和所述平面角点的二维坐标相对应，得到点云和图像的对应关系。
[0008]进一步地，所述使用激光雷达对标定板进行数据采集，得到标定板点云的空间角点包括：使用直通滤波对点云进行截断滤波，提取标定板点云区域；使用统计滤波或形态学滤波对所述标定板点云区域的离群点进行剔除；若所述标定板有段差高度，则使用平面拟合的方法，得到标定板点云的空间角点；若所述标定板无段差高度，则将点云投影至XOY平面，并对所述点云进行聚合处理，且对聚合处理的点云使用平面拟合的方法，得到标定板点云的空间角点。
[0009]进一步地，所述识别所述点云包括：分割点云，得到待检测区域的点云；在分割后的点云内，将待检测区域内的列车轨道区域的点进行滤除，并对剩余的点云在X/Y/Z轴的方向上进行滤波；对滤波后的点云进行聚类分割，得到若干类簇的点云；检测每一类簇点云的点云数量，若数量大于预设值，则将该类簇点云设置为异物点云，若小于预设值，则将该类簇点云设置为噪声点云。
[0010]进一步地，所述对点云中的异物进行信息识别包括：对所述异物点云进行空间几何计算，得到异物点云的3D包围盒、异物距离列车的实际距离信息、异物尺寸信息；所述点云和所述图像进行信息融合包括：根据所述点云和图像的对应关系，将所述3D包围盒的顶点坐标转换到所述2D视觉传感器的坐标系下，得到异物点云在所述图像中的包围框；所述识别融合了点云的图像包括：使用预先构建的深度目标检测网络对所述包围框包围的所述图像的内容进行识别，得到异物的种类信息。
[0011]进一步地，所述分割点云，得到待检测区域的点云包括：获取列车的行驶轨迹路线图；根据所述行驶轨迹路线图将所述列车的行驶轨迹划分为预定数量个长方体，每个长方体均对应一段所述列车的行驶轨迹；在列车行驶到对应的长方体区域时，通过激光雷达获取该长方体区域的点云，以作为待检测区域的点云。
[0012]进一步地，所述分割点云，得到待检测区域的点云包括：使用激光雷达采集列车行驶轨迹的全部点云；根据列车轨迹的全部点云，构建运行轨迹地图；在所述轨迹地图上，提取列车的轨道的中心轮廓线，所述中心轮廓线为任意曲线；应用曲线微分方法，将所述中心轮廓线投影成一段直线；对所述直线进行等分，并将等分点映射到中心轮廓线上，以将所述中心轮廓线等分，每一段中心轮廓线均为一个检测区域；在列车行驶过程中，实时获取与列车运行方向垂直的一段中心轮廓线为待检测区域。
[0013]本专利技术第二方面提供一种城市轨道列车行驶限界异物感知系统，包括：数据获取模块，用于使用激光雷达和2D视觉传感器获取列车行驶前方的点云和图像；异物识别模块，用于识别所述点云，以识别出列车行驶前方是否有异物；信息融合模块，用于若所述异物识别模块识别出有异物，则根据预先标定的点云和图像的对应关系，将所述点云和所述图像进行信息融合；信息识别模块，用于识别所述信息融合模块融合了点云的图像，得到异物信息；列车控制模块，用于根据所述信息识别模块识别的异物信息，调整列车按照预设的异常预案运行列车；或根据所述异物识别模块识别出无异物时，按照列车的正常预案运行列车。
[0014]本专利技术第三方面提供一种电子装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述中的任意一项所述城市轨道列车行驶限界异物感知方法。
[0015]本专利技术第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述中的任意一项所述城市轨道列车行驶限界异物感知方法。
[0016]本专利技术提供一种城市轨道列车行驶限界异物感知方法、系统、装置和介质，有益效果在于：采用了激光雷达传感器和2D视觉传感器作为主要的数据来源，充分利用激光雷达数据的高精度、距离远的特点以及2D视觉传感器的采集图像对环境状态的丰富表达优势进行信息融合综合判定，从而可以高效、实时、精确的获取到列车行驶前方的环境信息，保证列车行驶过程中的安全。本专利技术第二方面提供一种城市轨道列车行驶限界异物感知系统，包括：数据获取模块，用于使用激光雷达和2D视觉传感器获取列车行驶前方的点云和图像；异物识别模块本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种城市轨道列车行驶限界异物感知方法，其特征在于，包括：使用激光雷达和2D视觉传感器获取列车行驶前方的点云和图像；识别所述点云，以识别出列车行驶前方是否有异物；若有异物，则对点云中的异物进行信息识别，并根据预先标定的点云和图像的对应关系，将所述点云和所述图像进行信息融合，且识别融合了点云的图像，得到异物信息，并根据异物信息，调整列车按照预设的异常预案运行列车；若无异物，则按照列车的正常预案运行列车。2.根据权利要求1所述的城市轨道列车行驶限界异物感知方法，其特征在于，所述点云和图像的对应关系的获取方法包括：使用激光雷达对标定板进行数据采集，得到标定板点云的空间角点；使用视觉传感器拍摄标定板，得到标定板图像；对所述标定板图像进行图像处理，得到标定板图像的平面角点；根据所述空间角点的三维坐标，求解所述空间角点对应的二维坐标；将所述空间角点的二维坐标和所述平面角点的二维坐标相对应，得到点云和图像的对应关系。3.根据权利要求2所述的城市轨道列车行驶限界异物感知方法，其特征在于，所述使用激光雷达对标定板进行数据采集，得到标定板点云的空间角点包括：使用直通滤波对点云进行截断滤波，提取标定板点云区域；使用统计滤波或形态学滤波对所述标定板点云区域的离群点进行剔除；若所述标定板有段差高度，则使用平面拟合的方法，得到标定板点云的空间角点；若所述标定板无段差高度，则将点云投影至XOY平面，并对所述点云进行聚合处理，且对聚合处理的点云使用平面拟合的方法，得到标定板点云的空间角点。4.根据权利要求1所述的城市轨道列车行驶限界异物感知方法，其特征在于，所述识别所述点云包括：分割点云，得到待检测区域的点云；在分割后的点云内，将待检测区域内的列车轨道区域的点进行滤除，并对剩余的点云在X/Y/Z轴的方向上进行滤波；对滤波后的点云进行聚类分割，得到若干类簇的点云；检测每一类簇点云的点云数量，若数量大于预设值，则将该类簇点云设置为异物点云，若小于预设值，则将该类簇点云设置为噪声点云。5.根据权利要求4所述的城市轨道列车行驶限界异物感知方法，其特征在于，所述对点云中的异物进行信息识别包括：对所述异物点云进行空间几何计算，得到异物点云的3D包围盒、异物距离列车的实际距离信息、异物尺寸信息；所述点云和所述图像进行信息融合包括：根据所述点云和图像的对...
【专利技术属性】
技术研发人员：张培江，程涛，赵祥模，刘婉莹，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：
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