[發明專利]一種計算機視覺和毫米波技術結合的高鐵防撞設備及方法

有效

• 申請號: 201710446437.1
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107336724B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 葉濤;張強;周東杰;楊俊雄
• 申請（專利權）人: 北京遙感設備研究所
• 主分類號: B61L23/04
• 分類號: B61L23/04;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 孔曉芳

1.一種計算機視覺和毫米波技術結合的高鐵防撞設備，包括：可見光相機、雷達探測器、處理器和語音報警器；其特征在于還包括：分類器加載模塊、圖像預處理模塊、雷達目標檢測模塊、計算機視覺模塊；其中，可見光相機、雷達探測器和語音報警器均通過線纜分別與處理器進行物理連接，所述：

可見光相機的功能為：采集圖像視頻數據；

雷達探測器的功能為：通過毫米波技術探測前方目標；

處理器的功能為：實現高鐵防撞設備各硬件模塊的控制和協調各軟件模塊工作；

語音報警器的功能為：通過語音播報報警信息；

分類器加載模塊的功能為：加載機器學習方法訓練得到的分類器；

圖像預處理模塊的功能為：對可見光采集的視頻圖像進行邊緣檢測和提取圖像特征；

雷達目標檢測算法模塊的功能為：通過計算目標距離雷達視軸的距離和角度，判斷目標是否在列車行駛的鐵軌范圍內，實現目標檢測的功能；

計算機視覺模塊的功能為：通過加載的分類器，根據圖像預處理模塊提取的圖像特征，結合模式識別的策略實現目標檢測；

所述高鐵防撞設備的工作過程為：高鐵防撞設備通過分類器加載模塊導入機器學習方法訓練好的分類器，然后啟動雷達探測器工作，同時可見光相機模塊采集視頻數據，圖像預處理模塊對采集的視頻數據做圖像預處理，然后啟動目標檢測，雷達目標檢測算法模塊和計算機視覺模塊開始目標檢測；當雷達探測器探測到目標時，雷達目標檢測算法模塊計算目標距離高雷達視軸的距離和角度，通過距離和角度測算目標是否在列車行駛的鐵軌范圍內，當目標在列車行駛的鐵軌范圍內時，則通過語音播報：“注意，前方XX米有障礙物！”，其中XX表示目標距離雷達視軸的距離，同時回到可見光相機模塊，采集下一幀視頻圖像數據，繼續檢測目標；當目標不在列車行駛的鐵軌范圍內，但計算機視覺模塊通過加載的分類器結合模式識別策略檢測到目標時，則通過語音播報：“注意，前方有障礙物！”；當目標不在列車行駛的鐵軌范圍內，且計算機視覺模塊通過加載的分類器結合模式識別策略檢測沒有檢測到目標時，回到可見光相機模塊，采集下一幀視頻圖像數據，繼續檢測目標；當雷達探測器沒有探測到目標時，流程回到可見光相機模塊，采集下一幀視頻圖像數據，繼續檢測目標。

2.一種計算機視覺和毫米波技術相結合的高鐵防撞方法，其特征在于具體步驟為：

第一步搭建高鐵防撞系統，包括：可見光相機、雷達探測器、處理器和語音報警器；還包括：分類器加載模塊、圖像預處理模塊、雷達目標檢測模塊、計算機視覺模塊；其中，可見光相機、雷達探測器和語音報警器均通過線纜分別與處理器進行物理連接；

第二步高鐵防撞系統通過分類器加載模塊導入機器學習方法訓練好的分類器，然后啟動雷達探測器工作；

第三步可見光相機模塊采集視頻圖像數據；

第四步圖像預處理模塊對采集的視頻數據做圖像預處理；

第五步啟動目標檢測，雷達目標檢測算法模塊和計算機視覺模塊開始目標檢測；

當雷達探測器探測到目標時，雷達目標檢測算法模塊計算目標距離高雷達視軸的距離和角度，通過距離和角度測算目標是否在列車行駛的鐵軌范圍內：

當目標在列車行駛的鐵軌范圍內時，則通過語音播報：“注意，前方XX米有障礙物！”，其中XX表示目標距離雷達視軸的距離，同時回到可見光相機模塊，采集下一幀視頻圖像數據，繼續檢測目標；

當目標不在列車行駛的鐵軌范圍內，但計算機視覺模塊通過加載的分類器結合模式識別策略檢測到目標時，則通過語音播報：“注意，前方有障礙物！”；當目標不在列車行駛的鐵軌范圍內，且計算機視覺模塊通過加載的分類器結合模式識別策略檢測沒有檢測到目標時，回到可見光相機模塊，采集下一幀視頻圖像數據，繼續檢測目標；

當雷達探測器沒有探測到目標時，回到可見光相機模塊，采集下一幀視頻圖像數據，繼續檢測目標；

至此，完成了基于計算機視覺和毫米波技術相結合的高鐵防撞檢測。