[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

本申請提供一種基于圖像處理的列車前方異物入侵檢測方法及系統，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。本申請實現了對列車前方異物的自動檢測，檢測精度高，節省人力和成本，有效避免列車運行過程中的交通事故。

技術領域

本申請涉及列車前方異物入侵檢測技術領域，尤其涉及一種基于圖像處理的列車前方異物入侵檢測方法及系統。

背景技術

我國高速鐵路分布區域廣、長距離、地質條件復雜、自然災害嚴重，同時高速公路具有晝夜運營、封閉式、只允許火車行駛等特點。由于距離長、分布面積廣、晝夜運營、封閉式等特點，當高速鐵路沿線發生山體滑坡、地質沉降等自然災害時，無法及時發布道路交通故障警告，容易引發嚴重的交通安全事故及連鎖反應。為了降低高速鐵路交通事故，減小人員傷亡和財產損失，迫切需要解決高速鐵路沿線自然災害預警和特殊交通安全事故報警。

滾石，行人或動物等異物侵入鐵路界限，具有突發性、無規律和不可預測性，頻頻引發鐵路交通事故，嚴重威脅了人民的生命安全，傳統的軌道檢測主要依靠人力，通過在全國范圍內設置大量巡檢人員來檢查軌道的入侵情況，但是較為耗費人力和財力，并且，對于緊急的事故反應的不夠迅速。

另外，視頻監控系統用于鐵路安全監控，監測是否有異物入侵鐵路的界限，但是，目前的視頻監控系統需要專人監看，監控人員的工作量很大，在勞累的時候容易產生疏漏，造成危險隱患。現有的采用激光幕墻的方法進行異物監測，該方法通過安裝多個二維激光傳感器形成激光幕墻來檢測入侵異物，該方法檢測速度快，靈敏度高，但是安裝比較復雜，受環境影響較大，只能檢測幾個截面，不能準確的測量出異物的大小和形狀，且成本較高。

發明內容

本申請的目的在于提供一種基于圖像處理的列車前方異物入侵檢測方法及系統，該方法檢測準確度高，自動報警，節省人力，成本較低，受環境影響小。

為達到上述目的，本申請提供一種基于圖像處理的列車前方異物入侵檢測方法，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。

如上的，其中，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。

如上的，其中，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。

如上的，其中，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。