[發明專利]一種基于圖像處理的列車前方異物入侵檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202010461025.7
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111626207B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 徐小君;李慧
• 申請（專利權）人: 深圳智銳通科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/34;G06K9/40;G06K9/44;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G08B13/196;H04N7/18;B61L23/04
• 代理公司: 杭州知管通專利代理事務所(普通合伙) 33288
• 代理人: 黃華

1.一種基于圖像處理的列車前方異物入侵檢測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

在列車行駛的過程中，采集列車前方軌道的監控視頻，將監控視頻分成多幀監測圖像；

在監測圖像中建立危險區域異物檢測窗口，并提取監測圖像位于危險區域異物檢測窗口內的軌道危險區域檢測圖像；

對軌道危險區域檢測圖像進行預處理；

采用邊緣提取算法提取預處理后的軌道危險區域檢測圖像的輪廓特征檢測圖像；

計算輪廓特征檢測圖像與預先建立的無異物基準圖像之間的相似度值；

將計算的相似度值和預設的閾值進行比較，判斷是否存在異物，若相似度值小于或等于預設的閾值，則存在異物，系統發出報警信號，否則，不存在異物，繼續檢測異物；

對軌道危險區域檢測圖像進行預處理的方法包括：

對軌道危險區域檢測圖像進行濾波處理；

對濾波處理后的圖像進行對比度增強處理；

對對比度增強處理后的軌道危險區域檢測圖像進行清晰化處理，獲得理想清晰的軌道危險區域檢測圖像；

清晰化處理對比度增強處理后的軌道危險區域檢測圖像的公式為：

其中，H_c(x，y)表示清晰化處理后的軌道危險區域檢測圖像中像素點坐標為(x，y)的像素的像素值，J(r)表示實際采集監控視頻的鏡頭的衍射極限值；w表示頻率；p(x，y)表示濾波處理后輸出圖像中像素點為(x，y)的像素值；F^-1(·)表示傅里葉逆運算。

2.根據權利要求1所述的基于圖像處理的列車前方異物入侵檢測方法，其特征在于，提取軌道危險區域檢測圖像的方法包括：

識別監測圖像中軌道的形狀和位置；

根據軌道的形狀和位置，在軌道外周側建立危險區域異物檢測窗口；

將位于危險區域異物檢測窗口外側的圖像分割出來，保留位于危險區域異物檢測窗口內側的圖像，形成軌道危險區域檢測圖像。

3.根據權利要求1所述的基于圖像處理的列車前方異物入侵檢測方法，其特征在于，濾波處理后輸出的圖像的像素值的計算公式如下：

其中，p(x，y)表示濾波處理后輸出圖像中像素點為(x，y)的像素值，f(x，y)表示軌道危險區域檢測圖像中像素點坐標為(x，y)的像素的像素值，σ表示方差；*表示卷積運算；e表示常數，e＝2.718，k表示濾波窗口的維數。

4.根據權利要求1所述的基于圖像處理的列車前方異物入侵檢測方法，其特征在于，計算清晰化處理后軌道危險區域檢測圖像的清晰度Q，并判斷清晰度Q是否超過預設的合格閾值Q_合移，若未超過，則對圖像繼續進行清晰化處理，否則，結束預處理；

軌道危險區域檢測圖像的清晰度的計算公式為：

其中，Q表示清晰度，H_c(x，y)表示清晰化處理后的圖像中像素點坐標為(x，y)的像素的像素值；N表示清晰化處理后輸出圖像矩陣的總行數；M表示清晰化處理后輸出圖像矩陣的總列數。

5.根據權利要求1所述的基于圖像處理的列車前方異物入侵檢測方法，其特征在于，預先建立無異物基準圖像的方法包括如下步驟：

在一段時間內連續采集鐵路列車前方多幀無異物圖像；

將多幀無異物圖像的每個像素點的像素值進行累加，求平均值得到無異物圖像的像素值；

采用邊緣提取算法對無異物圖像的輪廓進行提取，獲得無異物基準圖像。

6.根據權利要求5所述的基于圖像處理的列車前方異物入侵檢測方法，其特征在于，輪廓特征檢測圖像和無異物基準圖像尺寸大小相等，使得輪廓特征檢測圖像和無異物基準圖像在相對應的像素點坐標位置進行相似度計算。