一种基于双目视觉的轨道交通异物检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于双目视觉的轨道交通异物检测方法，包括将双目摄像机设置于轨道交通屏蔽门上预设位置处；利用双目摄像机采集预设区域在正常状态下与轨道交通运行过程中的双目图像，转换为点云图像，获取模板点云与实时点云；以模板点云为前帧

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉的轨道交通异物检测方法、装置及系统


[0001]本专利技术涉及轨道交通异物检测
，尤其是指一种基于双目视觉的轨道交通异物检测方法
、
装置及系统
。

技术介绍

[0002]目前，轨道交通场景下，站台门与车门之间容易产生小目标异物，如若出现异物，主要依靠机车司机
、
站台接车员来判别，站台监控设备仅能为人工识别提供一定的辅助，容易受到站台情况
、
人员生理
、
心理状态等因素影响，异物识别费时
、
费力
。
因此，在当前轨道智能化
、
信息化发展背景下，为了保证乘客的乘车安全和列车的安全行驶，寻找一种自动
、
智能检测
、
识别异物侵限的解决方案是十分有价值的事情
。
从发展趋势看，轨道异物检测技术将成为实现列车无人驾驶和站场作业无人化的关键技术
。
[0003]近年来，国内外提出了众多智能异物检测相关的技术，其核心主要是传感器的选择以及相关数据处理算法的研究与应用
。
当前主流的异物检测技术按照选用的传感器类型不同可分为：基于机器视觉
、
基于毫米波雷达
、
基于激光雷达
、
基于超声波
、
基于红外等传感器的检测方法
。
目前检测技术相对完备，考虑到传感器的成本
、
体积
、
安装稳定性等因素，然而针对轨道交通环境的异物检测技术相对较少
。
[0004]国外轨道站台多为地面式站台，所以屏蔽门的配置多为半高式
。
不同于国外，国内站台多数建设于地下，为了保护乘客的安全，采用的屏蔽门多为封闭式，将轨行区与站台候车区完全隔离
。
所以在国外对于轨道交通异物检测技术并不完全适用于国内的地铁情况
。
目前的轨道交通屏蔽门项目应用的几种异物检测系统，包括：
[0005]瞭望灯带，为了方便列车司机在列车车头控制室操作列车门或在车头
PSL
上操作屏蔽门前对屏蔽门与列车门之间的间隙及外部环境进行有效无障碍观察，在限界允许的前提下，在站台每侧的列车尾端设置“司机瞭望灯带”。
列车司机通过瞭望位于列车尾部的灯带观察有无障碍，如观测到灯带被遮挡则认为列车与屏蔽门之间有乘客或存在异物，列车司机会通知站台工作人员进行核查处理；如果观测到灯带清晰完整，则认为列车和屏蔽门之间没有障碍，可以安全发车
。
但瞭望灯带主要与传感器搭配使用，结果容易受司机主观因素影响
。
[0006]红外光栅探测系统，主要采用红外光束作为探测光源，在探测过程中，任何一个防区任一光束被乘客或异物阻挡而中断时，接收器无法收到信号，报警器随即发出报警信号，同时屏蔽门无法正常关闭，系统会在操作盘上发出声光警报，同时向上级系统发出报警信号
。
异物探测报警装置的控制器把每个防区的检测结果汇总成一个信号，作为一个节点接入屏蔽门系统的安全回路
。
但红外光栅探测系统限界要求高且异物判断位置不精准；每一个屏蔽门单元要有一对红外对射装置，且需要专门的安装架进行安装，数量较多，为避免侵限，必要严格控制限界范围；由于是几道滑动门共用一组光栅，当此组光栅检测到异物时，不能立刻精确到是具体哪个门有异物，需要人为判断
。
[0007]激光异物探测系统，在列车进站乘客上下车结束后，把屏蔽门的“关闭且锁紧”信
号传送给激光异物探测系统的控制器，控制器在接收屏蔽门系统的指令后，控制激光发射器发出激光脉冲，如果接收器收到激光脉冲信号，就表明在此区间内没有异物，如果激光传感器没有收到激光脉冲信号，就表明在此区间内有障碍轨道交通屏蔽门与列车门间缝隙异物探测报警装置物
。
激光传感器可以检测到异物的精确位置，由控制器把异物的位置信息反馈到屏蔽门系统
。
但激光异物探测系统对安装校准要求极高，列车运行产生的振动很可能导致发射器和接收器发生瞬间甚至稳态配准故障，运行稳定性不高
。
[0008]激光雷达视频探测系统的激光雷达发射与接收一体，实现立体扫描，采用激光飞行时间测量法，由激光雷达发射脉冲束，照射到检测物后反射回到激光雷达，通过测量时间差计算出与物体之间的距离
。
通过不同倾斜角度的棱镜高速旋转，将光束分成几个扫描面，每处激光雷达探测器装置内置摄像头，可以实时监控每道滑动门与车门之间间隙的实际情况，当激光探测器检测出异物报警时，可通过站台两侧端门显示屏
、
设备室显示端查看视频，以便人工辅助判断是否属于误报
。
但该系统对现场环境和后台算法要求较高，在检测过程中，要考虑到误报的情况，因异物的种类
、
大小
、
体积
、
厚度等不同，要求后台算法精准，尽可能排除掉不必要的异物报警；多模态异物检测需要多种传感器共同使用，且保证检测准确性，需要安装于站台门上方，平均一个站台需要安装
12
个传感器，成本巨大
。
[0009]且现有的检测系统的检测设备一般装配在上下行靠近车头旁，即水平方向进行检测，虽减少设备成本，但准确性较低
。
或者在每个屏蔽门上方安装检测设备，即垂直方向检测，增加设备成本，保证准确性高，但一个站台所需要安装的设备成本较高
。
[0010]综上所述，现有的异物检测系统无法在保证较低成本的同时，满足检测准确性；现有的异物检测系统需要安装能够覆盖站台的传感器设备，大大提高了建设成本
。

技术实现思路

[0011]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中无法同时满足低成本和高准确性的问题
。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于双目视觉的轨道交通异物检测方法，包括：
[0013]将双目摄像机设置于轨道交通屏蔽门上预设位置处；
[0014]利用双目摄像机采集预设区域在正常状态下的双目图像，转换为点云图像，获取模板点云；
[0015]利用双目摄像机实时采集轨道交通运行过程中预设区域的双目图像，转换为点云图像，获取实时点云；
[0016]以所述模板点云为前帧
、
所述实时点云为后帧，进行差分，获取表征障碍物的异常点；
[0017]对所述异常点进行聚类，得到多个点云簇；
[0018]基于每个点云簇中异常点的坐标，获取点云簇所对应的障碍物的中心坐标与尺寸，实现轨道交通异物检测
。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，基于双目图像获取点云图像，包括：
[0020]利用棋盘法对所述双目摄像机进行标定，获取所述双目摄像机的内参，作为双目图像的立体匹配参数；
[0021]对所述双目图像的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于双目视觉的轨道交通异物检测方法，其特征在于，包括：将双目摄像机设置于轨道交通屏蔽门上预设位置处；利用双目摄像机采集预设区域在正常状态下的双目图像，转换为点云图像，获取模板点云；利用双目摄像机实时采集轨道交通运行过程中预设区域的双目图像，转换为点云图像，获取实时点云；以所述模板点云为前帧
、
所述实时点云为后帧，进行差分，获取表征障碍物的异常点；对所述异常点进行聚类，得到多个点云簇；基于每个点云簇中异常点的坐标，获取点云簇所对应的障碍物的中心坐标与尺寸，实现轨道交通异物检测
。2.
根据权利要求1所述的基于双目视觉的轨道交通异物检测方法，其特征在于，基于双目图像获取点云图像，包括：利用棋盘法对所述双目摄像机进行标定，获取所述双目摄像机的内参，作为双目图像的立体匹配参数；对所述双目图像的左目图像与右目图像进行畸变校正与立体校正；基于每个像素点的横纵坐标，对校正后的左目图像与右目图像进行像素点匹配，计算左右视图视差；根据三角相似原理及所述左右视图视差，获取双目图像的深度图，得到每个像素点的深度坐标；根据双目图像中每个像素点的横纵坐标与深度坐标，将双目图像转换为点云图像
。3.
根据权利要求2所述的基于双目视觉的轨道交通异物检测方法，其特征在于，所述根据三角相似原理及所述左右视图视差，获取双目图像的深度图，得到每个像素点的深度坐标，表示为：其中，
Z
表示像素点的深度坐标，
f
表示双目摄像机的焦距，
b
表示双目摄像机的左目相机与右目相机之间的距离，
x
l
与
x
r
分别表示左目相机与右目相机中像素点的横向坐标
。4.
根据权利要求2所述的基于双目视觉的轨道交通异物检测方法，其特征在于，所述对所述双目图像的左目图像与右目图像进行畸变校正与立体校正之前，还包括对所述双目图像进行图像增强
。5.
根据权利要求1所述的基于双目视觉的轨道交通异物检测方法，其特征在于，所述对所述异常点进行聚类，得到多个点云簇，包括：将异常点视为聚类对象；计算每两个聚类对象之间的最小距离，将距离最小的两个聚类对象合并为一个新的点云簇，将新的点云簇视为聚类对象；重复前一步骤进行聚类对象合并，直至所有聚类对象之间的距离均不小于预设距离，结束聚类，得到多个点云簇
。6.
根据权利要求1所述的基于双目视觉的轨道交通异物检测方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢劼，叶陆琴，吴澄，盛洁，宗泽，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：