[發(fā)明專利]基于立體視覺(jué)的地鐵列車測(cè)距和定位方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911308746.8
• 申請(qǐng)日: 2019-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111238365B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林云志;羅兵;蔣先進(jìn);劉軍;張藝檬;劉驍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司;航天時(shí)代電子技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01C3/00;G06K7/10
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 李明里

1.一種基于立體視覺(jué)的地鐵列車測(cè)距和定位方法，其特征在于，包括：

在地鐵列車上安裝雙目攝像頭，用于拍攝地鐵軌旁圖像，所述地鐵軌旁鋪設(shè)有二維碼；

對(duì)所述雙目攝像頭拍攝的圖像進(jìn)行處理，確定所述二維碼在圖像中的位置；

所述圖像處理過(guò)程包括：

對(duì)包含二維碼圖片的圖像進(jìn)行預(yù)處理；

截取預(yù)處理后圖像，獲取圖像有效范圍；

所述二維碼鋪設(shè)在軌道旁邊，與地鐵軌道以及列車上的雙目攝像頭構(gòu)成固定的拍攝關(guān)系中，使二維碼在進(jìn)入有效的拍攝范圍時(shí)，只出現(xiàn)在拍攝視場(chǎng)的一側(cè)；所述圖像有效范圍為拍攝圖像中該側(cè)的半幅圖像；

對(duì)所述截取的圖像進(jìn)行二值化得到二值圖，使與二維碼圖案的特征顏色相同的圖像區(qū)域?yàn)橐环N顏色值，其他區(qū)域?yàn)榱硪环N顏色值；

對(duì)所述二值圖的面積進(jìn)行分割縮小，查找二值圖中二維碼圖片所在區(qū)域，確定二維碼圖片在二值圖中的位置；

對(duì)二值圖的面積進(jìn)行分割縮小采用滑窗方法，包括：

1)以設(shè)定的窗口大小對(duì)所述二值圖進(jìn)行分割，初始化全局計(jì)數(shù)器記錄迭代次數(shù)，初始值為0；

2)遍歷分割后的圖塊，計(jì)算每個(gè)圖塊中的黑色區(qū)域面積，判斷是否某個(gè)圖塊的黑色區(qū)域面積大于預(yù)設(shè)的最大數(shù)值；是，則進(jìn)入3)；否，則進(jìn)入4)；

3)判斷迭代次數(shù)，若大于2，表明所述二值圖中未包含二維碼圖片，則結(jié)束對(duì)所述二值圖的搜索，否則，迭代計(jì)數(shù)器加1，加大窗口的尺寸規(guī)格，對(duì)二值圖進(jìn)行重新分割，返回2)；

4)取到黑色面積最大的圖塊，判斷該圖塊中黑色區(qū)域面積的占比是否小于預(yù)設(shè)的最小數(shù)值；是，判斷迭代次數(shù)，若大于2，表明所述二值圖中未包含二維碼圖片，則結(jié)束對(duì)所述二值圖的搜索；否則，迭代計(jì)數(shù)器加1，減小窗口的大小，返回2)；否，則停止調(diào)整窗口大小，保存包含黑色面積最大的塊的坐標(biāo)，為二維碼圖片在二值圖中的位置；

對(duì)確定圖像中位置的二維碼進(jìn)行解碼和測(cè)距，得到二維碼ID號(hào)和列車距二維碼的距離；

根據(jù)所述二維碼ID號(hào)對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)和列車距二維碼的距離確定列車位置坐標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵列車測(cè)距和定位方法，其特征在于，在地鐵軌旁兩側(cè)均鋪設(shè)有多個(gè)所述二維碼，鋪設(shè)的位置坐標(biāo)與所述二維碼的ID號(hào)一一對(duì)應(yīng)，所述二維碼的圖案采用某一種特征顏色；

所述雙目攝像頭安裝在列車的單側(cè)，兩個(gè)攝像頭的拍攝視角均能覆蓋設(shè)置在同側(cè)軌旁的、列車前方的二維碼。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地鐵列車測(cè)距和定位方法，其特征在于，所述雙目攝像頭朝向列車前進(jìn)方向，兩個(gè)攝像頭的連線與列車前進(jìn)方向的垂直面成30±5度角。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵列車測(cè)距和定位方法，其特征在于，所述二值化包括：

將所述截取的圖像轉(zhuǎn)換為HSV圖；

根據(jù)二維碼圖案的特征顏色，對(duì)HSV圖進(jìn)行閾值分割得到閾值圖；

對(duì)閾值圖進(jìn)行二值化；使閾值圖像只有黑、白兩種顏色值，其中所述特征顏色相同的圖像區(qū)域?yàn)楹谏?，其他區(qū)域?yàn)榘咨?/p>

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地鐵列車測(cè)距和定位方法，其特征在于，所述圖像處理過(guò)程中還包括對(duì)二值化后的圖像進(jìn)行開(kāi)運(yùn)算。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵列車測(cè)距和定位方法，其特征在于，

所述解碼和測(cè)距方法包括；

將預(yù)處理后的圖像進(jìn)行灰度處理得到灰度圖；

根據(jù)所述二維碼在二值圖中位置，在灰度圖中找到二維碼；

對(duì)灰度圖中的二維碼進(jìn)行解碼操作，得到二維碼的ID號(hào)；

準(zhǔn)確定位解碼成功的灰度圖中二維碼的四個(gè)角點(diǎn)，利用雙目圖中二維碼角點(diǎn)的視差得到雙目攝像頭到二維碼的距離信息。

7.一種基于權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的地鐵列車測(cè)距和定位方法的地鐵列車測(cè)距定位系統(tǒng)，其特征在于，包括二維碼、雙目攝像頭、圖像處理模塊和測(cè)距定位模塊；

所述二維碼鋪設(shè)在地鐵軌旁兩側(cè)，鋪設(shè)的位置坐標(biāo)與二維碼的ID號(hào)一一對(duì)應(yīng)，所述二維碼的圖案采用某一種特征顏色；所述二維碼鋪與地鐵軌道以及列車上的雙目攝像頭構(gòu)成固定的拍攝關(guān)系中，使二維碼在進(jìn)入有效的拍攝范圍時(shí)，只出現(xiàn)在拍攝視場(chǎng)的一側(cè)；所述圖像有效范圍為拍攝圖像中該側(cè)的半幅圖像；

所述雙目攝像頭安裝在地鐵列車上，用于拍攝鋪設(shè)在地鐵軌旁的二維碼，獲取包含所述二維碼圖片的圖像；

所述圖像處理模塊，用于對(duì)所述雙目攝像頭拍攝的圖像進(jìn)行處理，確定所述二維碼在圖像中的位置；

所述測(cè)距定位模塊，用于對(duì)所述確定在圖像中位置的二維碼進(jìn)行解碼和測(cè)距，得到二維碼ID號(hào)和列車距二維碼的距離；并根據(jù)所述二維碼ID號(hào)對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)和列車距二維碼的距離確定列車位置坐標(biāo)。