[發明專利]基于立體視覺的地鐵列車測距和定位方法及系統

有效

• 申請號: 201911308746.8
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111238365B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 林云志;羅兵;蔣先進;劉軍;張藝檬;劉驍
• 申請（專利權）人: 中鐵電氣化局集團有限公司;航天時代電子技術股份有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01C3/00;G06K7/10
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 李明里

本發明涉及一種基于立體視覺的地鐵列車測距和定位方法及系統，屬于定位技術領域，解決地鐵列車的測距和定位問題，方法包括，在地鐵列車上安裝雙目攝像頭，用于拍攝地鐵軌旁圖像，所述地鐵軌旁鋪設有二維碼；對所述雙目攝像頭拍攝的圖像進行處理，確定所述二維碼在圖像中的位置；對確定圖像中位置的二維碼進行解碼和測距，得到二維碼ID號和列車距二維碼的距離；根據所述二維碼ID號對應的位置坐標和列車距二維碼的距離確定列車位置坐標。本發明在保證了輸出結果的準確性的同時大大減少了系統的運算時間，無需部署軌旁設備，能大幅度地減小部署成本和運營成本。

技術領域

本發明涉及定位技術領域，尤其是一種基于立體視覺的地鐵列車測距和定位方法及系統。

背景技術

目前，地鐵列車的定位系統主要依賴于車載設備和軌旁設備，通過應答方式進行位置標定。這種嚴重依賴于軌旁設備的定位模式，導致地鐵列車施工難度大、施工過程繁瑣。在列車交付運營后，故障率高且維修難度大，同時由于應答的原理、報文等不同，導致相同城市的不同線路之間地鐵列車不能互換的問題。

雙目立體視覺BSV(Binocular Stereo Vision)可用于目標檢測和測距。通常雙目立體視覺BSV通過全局遍歷的方式尋找目標位置，基于機器學習進行目標檢測，通過立體匹配BM(Stereo match)測量距離目標的距離信息。

但是將目前的雙目立體視覺BSV運用到地鐵列車定位時，還存在以下問題：

1、采用的全局遍歷方法需要對圖像進行遍歷并進行層級篩選，其時間和空間復雜度都相當龐大，需要的計算資源也很多，相應地，算法的執行時間長。另外，由于在地鐵環境下，圖像的光線、拍攝位置等原因，像素特征與理想情況下會出現一些變化，導致識別的準確性不高。

2、采用的機器學習方法識別的準確度很大程度上取決于訓練數據集的數量和網絡的結構，對于一個特定的應用場景來說，龐大數據集往往是不容易收集到的。雖然目前一些網絡的識別準確性已經很高，但這些網絡往往規模巨大，計算過程繁瑣，不適合應用到嵌入式系統等計算資源有限設備上。因此，使用這種方案的開發成本較高、運算過程也較慢。

3、采用的立體匹配算法都是對雙目圖的全局進行匹配，需要進行耗時的全圖遍歷操作，比較耗時，在滿足測量精度要求下，往往無法滿足對測量時間的要求。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種基于立體視覺的地鐵列車測距和定位方法及系統，解決地鐵列車的測距和定位問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

本發明公開了一種基于立體視覺的地鐵列車測距定位方法，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，所述地鐵軌旁鋪設有二維碼；

對所述雙目攝像頭拍攝的圖像進行處理，確定所述二維碼在圖像中的位置；

對確定圖像中位置的二維碼進行解碼和測距，得到二維碼ID號和列車距二維碼的距離；

根據所述二維碼ID號對應的位置坐標和列車距二維碼的距離確定列車位置坐標。

進一步地，在地鐵軌旁兩側均鋪設有多個所述二維碼，鋪設的位置坐標與所述二維碼的ID號一一對應，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，兩個攝像頭的拍攝視角均能覆蓋設置在同側軌旁的、列車前方的二維碼。

進一步地，所述雙目攝像頭朝向列車前進方向，兩個攝像頭的連線與列車前進方向的垂直面成30±5度角。

進一步地，所述圖像處理過程包括：

對所述包含二維碼圖片的圖像進行預處理；