[發明專利]一種軌道識別方法

有效

• 申請號: 201210080391.3
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN102663352A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 周智恒;沈東凱;吳東承;張文婷;歐曉文;鐘輝強;李帥旗
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;H04N5/247
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及鐵路安全監控技術，特別涉及一種軌道識別方法。

背景技術

鐵路軌道的正確識別是識別和判定前方軌道是否被掩埋，有無障礙物和彎道的前提，為火車的安全行駛提供保障。鐵路事故時有發生，鐵路事故分析表明，主要原因是行人在鐵路線路上行走、坐臥、橫過線路、穿越鐵路站場、爬車、鉆車、跳車，行人、機動車輛搶過鐵路道口以及自殺等。這些事故的發生，不僅導致了公民生命財產的直接損失，而且對鐵路行車安全構成了極大威脅，特別是機動車輛違章搶越道口經常將列車撞擊脫軌。如果能根據前方鐵路軌道的狀況提前對可能發生的事故報警，并采取應急措施，那么就能夠在一定程度上避免人員傷亡和財物損失。

計算機視覺技術又稱機器視覺，是指由人類設計并在計算機環境下實現的模擬或再現與人類視覺有關的某些智能行為的技術。機器視覺技術是多學科的交叉與結合，它涉及到計算機、數學、光學、物理學及信號處理等諸多學科，它已經吸引了來自各個學科的研究者參加到對它的研究之中。機器視覺是對人類視覺的模擬和延伸，能夠完成對物體的形狀和類別的識別。

近年來，隨著公路安全的迫切需求，機器視覺技術在車道識別領域取得了很大的發展。經過現有技術文獻的檢索發現，申請號為200910085183的中國專利，專利名稱為：一種車道線檢測方法及其設備，“該方法包括：對圖像進行邊緣檢測，計算圖像中各像素點的邊緣強度和邊緣方向；根據所述邊緣強度和邊緣方向對各像素點進行邊緣連接，得到圖像中的邊緣線段；對所述邊緣線段進行霍夫變換，求出其在包括方向區間和距離區間的霍夫變換累積直方圖中的最大累積方向；在所述最大累積方向所在區間上，尋找較大累積值對應的距離區間，從而依據最大累積方向和較大累積值對應距離區間確定車道線。本發明通過連接檢測到的邊緣，濾除點狀邊緣的干擾，并且通過尋找最大累積方向，在存在多條平行車道線的場景中更好地排除了強干擾。”申請號為200720088218的中國專利，專利名稱為：一種車道線識別和安全警示的車載圖像處理裝置，“該裝置包含光學鏡頭、圖像傳感器、數據信號處理器、顯示器和兩路總線接口。本裝置用光學鏡頭和圖像傳感器將車道線及障礙物的圖像轉換成數字信號、由數據信號處理器采集和處理，得到車輛與車道的位置關系，障礙物的類型以及相對距離和速度；通過I²C總線控制圖像傳感器的參數，通過CAN總線發送到車載電子控制單元，供安全警示和控制使用；另一路CAN總線和CCP協議進行參數標定。優點是將數字處理芯片與圖像傳感器結合成嵌入式車載圖像處理裝置，實現了攝像頭和計算機系統的集成，結構緊湊、性能可靠、價格便宜、適合汽車使用。”以上兩個專利可以作為機器視覺在車道線識別領域的應用的典型。上述兩個專利將機器視覺技術應用在公路車道線識別中，提出了識別車道線的方法和處理裝置，而機器視覺技術在識別鐵路軌道線方面還屬于空白。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的目的在于提供一種軌道識別方法，能夠準確計算前方軌道某點距火車的距離和對彎道進行準確識別，并實時提醒和報警。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種軌道識別方法，包括以下步驟：

(1)安裝視頻采集裝置：所述視頻采集裝置包括攝像頭、攝像頭固定支架和標定尺；其中，攝像頭固定支架豎直固定在火車頭頂部前端正中央位置，攝像頭固定在攝像頭支架上，攝像頭的中心軸線與豎直支架的夾角為θ，攝像頭的中心軸線與火車的前進方向處在同一豎直平面；將攝像頭固定在攝像頭支架上，使攝像頭的中心軸線與火車的前進方向處在同一豎直平面，攝像頭的中心軸線與豎直方向的夾角為銳角θ，攝像頭與鐵路軌道的垂直距離設為H，標定尺為一個標有m個等間距刻度的細長的金屬尺，標定尺與軌道平面平行，標定尺置于攝像頭中心軸線與火車行駛方向所在平面內，并與軌道面平行，同時，使標定尺恰好全部落入攝像頭視角范圍，且標定尺的最小刻度端靠近火車頭；

(2)攝像頭采集圖像，并輸入至數據處理裝置；

(3)確定感興趣區域，所述感興趣區域至少包括圖像中的軌道；

(4)對步驟(3)中得到的感興趣區域進行預處理，得到軌道的輪廓點；

(5)采用Hough變換對步驟(4)得到的輪廓點進行處理，分別得到兩條待擬合的直線的斜率；

(6)根據步驟(5)所得兩條待擬合的直線的斜率擬合得到兩條直線；