[發明專利]一種基于遮蓋物檢測的雪深測量系統

有效

• 申請號: 201610286740.5
• 申請日: 2016-05-03
• 公開（公告）號: CN105785482B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 秦勇;賈利民;劉洋;姚德臣;程曉卿;趙雪軍;付勇;于重重
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01W1/14
• 分類號: G01W1/14;G01B11/22
• 代理公司: 江蘇樓沈律師事務所32254
• 代理人: 馬勇

技術領域

本發明涉及氣象觀測領域及高鐵災害監測系統雪深監測領域，特別涉及一種基于遮蓋物檢測的雪深測量系統。

背景技術

隨著高速鐵路的飛速發展，列車的行駛速度越來越快，因此列車的運行安全成為鐵路運營的重中之重，降雪作為對鐵路列車運行安全威脅最大的惡劣氣候情況對鐵路的安全運營有著巨大的影響。積雪會造成輪軌摩擦力減小，會大大加大列車的制動距離，由此會增大事故發生的概率，嚴重威脅著旅客的生命財產安全。因此，雪深數據的實時性及準確性就顯得尤為重要。

傳統的方法是采用測雪尺或者有刻度的測雪桿插入雪中至地表面進行地面積雪深度的測量，由于積雪下面通常有冰層，使得雪尺難以精確測量，同時風吹雪導致積雪重新分布，因此需要選擇有代表性的測量點和多次測量，該方法費時費力、隨機誤差大，并且難以實時監測。

目前已有的雪深測量方法有放射性同位素法，精度雖然高但會危害測量人員健康；基于圖像處理的測量方法，其受天氣和光照影響大，魯棒性差；超聲傳感器雪深測量方法，其受溫度風速影響大，基于相位法激光測距原理的雪深測量方法穩定性較強但受雪面不平整的影響。現有高速鐵路雪深監測裝置主要是基于激光測距法測量雪深，該種測量方式要求激光測量徑路上不允許存在遮擋，否則會導致測量錯誤。然而，高速鐵路實際應用環境中，難免出現其它物體進入測量區域，遮擋雪深測量的情況。因此，亟需一種能夠輔助檢測測量范圍是否存在遮擋物的方法和系統，用于排除這一干擾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于遮蓋物檢測的雪深測量系統，通過對突變雪深點的攝像機抓拍，利用圖像灰度處理，圖像二值化處理，形態學處理等一系列處理方法判斷測量點是否存在遮蓋物。

實現本發明目的的具體技術方案為：包括激光檢測模塊，用于實時檢測待測區域的雪深值；存儲模塊，用于存儲所述激光檢測模塊測量的雪深值，其包括第一分區和第二分區；攝像模塊，用于抓拍檢測區域的圖像；控制器，其包括判定模塊和比較模塊，所述控制器分別與激光檢測模塊、存儲模塊、攝像模塊、報警模塊電性連接；控制器在第一時刻啟動激光檢測模塊對待測區域進行雪深測量，并控制激光檢測模塊將第一時刻檢測值發送到存儲模塊的第一分區，記錄下此時的檢測值為第一測量值；經過一預定時間，控制器在第二時刻再次啟動激光檢測模塊對待測區域進行雪深測量，并控制激光檢測模塊將第二時刻檢測值發送到存儲模塊的第一分區，記錄下此時的檢測值為第二測量值；所述比較模塊將第一測量值和第二測量值進行比較，如果兩者的差值大于一閾值，控制器啟動攝像模塊抓拍測量區域，所述判定模塊根據攝像模塊抓拍的圖像與測量區域模板圖像進行對比，判斷是否存在遮蓋物，若判定模塊判定不存在遮蓋物，則將第二測量值作為有效測量值存儲在第二分區，并將第一分區數據清零；若判定模塊判定存在遮蓋物，控制器啟動報警模塊，通知人工進行現場遮蓋物確認及清理工作，遮蓋物清理完畢后，將第一分區數據清零，并重新進行雪深測量，直至有效測量值產生。

優選地，所述判定模塊根據以下方法判定是否存在遮蓋物：

1）將抓拍的測量區域的彩色三通道圖像轉換為單通道的灰度圖像；

2）將灰度圖像差值取模，并進行二值化處理；

3）對二值化處理后的圖像進行膨脹和腐蝕處理；

4）連通區域篩選，并計算連通區域面積；

5）將計算出的連通區域面積與測量區域模板圖像的區域面積進行對比，判斷是否存在遮蓋物。

本發明具有如下有益效果：在原有單點測量基礎上，增加了干擾物分析和排除的功能，能夠提高雪深測量數據的準確度，減少錯誤報警次數，同時可以為“異物侵限檢測”提供輔助支持，具有一定的應用價值。

附圖說明

圖1為本發明系統組成圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的雪深測量系統，包括激光檢測模塊、存儲模塊、攝像模塊、控制器、報警模塊。

激光檢測模塊，用于實時檢測待測區域的雪深值；

存儲模塊，用于存儲所述激光檢測模塊測量的雪深值，其包括第一分區和第二分區；

攝像模塊，用于抓拍檢測區域的圖像；

控制器，其包括判定模塊和比較模塊，所述控制器分別與激光檢測模塊、存儲模塊、攝像模塊、報警模塊電性連接；