[發明專利]基于軌旁電網線桿計數的列車定位方法

有效

• 申請號: 201911057378.4
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110827354B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 戴勝華;鄭子緣;李潔;梁瑤;曹景銘;謝旭旭;李正交;周興;盧建成;習家寧;王宇琦;李紫玉;鄭碩;胡泓景;時曉杰;曹梓恒
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06V10/764;G06V10/82;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 麻吉鳳

1.一種基于軌旁電網線桿計數的列車定位方法，其特征在于，包括：

針對軌旁電網線桿，采用基于卷積神經網絡的視覺幾何組神經網絡分類器算法訓練出分類器；

通過安裝在列車車頭的高速攝像機采集列車的運行視頻；

采用圖像識別算法識別出所述運行視頻的軌道線和消失點，包括：

將采集到的圖像通過高斯濾波器濾除高頻成分；

利用Canny算法進行邊緣檢測，對檢測結果加一個梯形窗，濾出前景；

對前景進行霍夫變換，找到直線，其中越長的直線在計算斜率均值時賦予越高的權重；

對找到的直線根據斜率正負區分左右道軌；

分別迭代計算各條所述直線的斜率與斜率均值的差，移除差值大于預定值的直線；

分別對剩余左右軌道線的直線集合做線性回歸得到最終左右軌道線，最終左右軌道線的交點即為消失點；

根據訓練好的分類器，識別出所述消失點右側的電網線桿，并采用電網線桿計數算法記錄當前識別到的電網線桿的總數量；

根據當前電網線桿的總數量確定列車的當前位置。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基于卷積神經網絡的視覺幾何組神經網絡分類器由5層卷積層、3層全連接層和歸一化指數輸出層組成，其中卷積層使用3*3的卷積核，層與層之間使用2*2最大池化層分開，所有隱含層的激活單元都采用線性整流函數。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的針對軌旁電網線桿，采用基于卷積神經網絡的視覺幾何組神經網絡分類器算法訓練出分類器，包括：正樣本為前景為軌旁電網線桿的圖片，負樣本指僅包含軌旁電網線桿局部信息或不包含軌旁電網線桿的圖片，將正樣本圖片歸入訓練集和正例測試集，負樣本圖片歸入反例測試集。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通過安裝在列車車頭的高速攝像機采集列車的運行視頻，包括：所述的高速攝像機安裝于列車車頭中部。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根據訓練好的分類器，識別出所述消失點右側的電網線桿，并記錄當前識別到的電網線桿的總數量，包括以下步驟：

對當前采集到的圖片從右往左，從上往下，依次用112×112×3的窗取出包含完整線桿的圖片，將所述包含完整線桿的圖片，經64個3×3的卷積核作兩次卷積加線性整流，卷積后的尺寸變為112×112×64；采用尺寸為2×2的池化單元作最大化池化，池化后的尺寸變為64×64×64；經128個3×3的卷積核作兩次卷積加線性整流，尺寸變為64×64×128；作2×2的最大池化，尺寸變為32×32×128；經256個3×3的卷積核作三次卷積加線性整流，尺寸變為32×32×256；作2×2的最大池化，尺寸變為16×16×256；經512個3×3的卷積核作三次卷積加線性整流，尺寸變為16×16×512；作2×2的最大池化，尺寸變為8×8×512；經512個3×3的卷積核作三次卷積加線性整流，尺寸變為8×8×512；作2×2的最大池化，尺寸變為4×4×512；與兩層1×1×4096，一層1×1×1000進行全連接線性整流；通過歸一化指數函數輸出1000個預測結果；所述預測結果中第一個是電網線桿且概率大于98％，則認為識別到電網線桿；將識別到 的電網線桿的區域在原圖用經過長寬調整的矩形框標出，并記錄矩形框左上角橫縱坐標以及寬高；將窗的位置按順序移動一定區域。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的記錄當前識別到的電網線桿的總數量，包括：

對每一幀圖像，分類器將以從右至左，從上至下的順序在原始圖像查找電網線桿；

每找到一個電網線桿時，分類器返回當前電網線桿左上角的橫縱坐標以及寬高信息；

當找到的電網線桿個數達到三個或者已經掃描到消失點的橫坐標時結束查找；

如果當前幀最右側的電網線桿在下一幀仍然在圖像采集范圍內時，掃描到的最大橫坐標將比前一幀大；當最右側電網線桿已經在攝像頭視野中消失時，最大的橫坐標值將會發生跳變,變為原本第二大的橫坐標值，如果連續5幀這個跳變過程都沒有發生反復，則認為一個電網線桿已經離開了攝像頭視野，此時電網線桿計數值增加1。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根據當前電網線桿的總數量確定列車的當前位置，包括：

通過數據庫存儲電網線桿數量-運行位置對應關系，根據數據庫存儲的電網線桿數量-運行位置對應關系查詢當前電網線桿的總數量確定列車的當前位置。