[發明專利]基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測裝置

在審

• 申請號: 202110704853.3
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113568002A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 呂紅強;洪天華;杜警;黃濤;熊鋼
• 申請（專利權）人: 中車南京浦鎮車輛有限公司
• 主分類號: G01S17/931
• 分類號: G01S17/931;G01S17/86
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 蔡晶晶

1.一種基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測裝置，包括：

激光雷達——安裝于車頭，實時采集車輛前方的點云數據，并發送給控制主機；

視覺傳感器——安裝于車頭，實時采集車輛前方視頻數據，并發送給控制主機；

控制主機——對接收到的點云數據和視頻數據進行障礙物融合檢測，實現障礙物識別，并輸出前方障礙物信息，所述障礙物信息至少包括障礙物距離和障礙物類型。

2.根據權利要求1所述的基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測裝置，其特征在于：所述視覺傳感器包括近焦視覺傳感器和遠焦視覺傳感器。

3.根據權利要求1所述的基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測裝置，其特征在于：所述激光雷達和視覺傳感器可調節的安裝于車頭，使得兩種傳感器的數據空間坐標重合；或者通過控制主機對數據進行處理，使得兩種傳感器的數據空間坐標重合。

4.根據權利要求1所述的基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測裝置，其特征在于：針對同一時刻的點云數據和視覺數據，通過點云數據獲取前方障礙物輪廓和空間坐標，通過視覺數據獲取前方軌道線范圍內障礙物的空間坐標并對障礙物進行識別；兩種數據獲取的障礙物空間坐標匹配，則通過所述障礙物輪廓進行障礙物初步識別，然后利用視覺數據對障礙物進行確認，如果視覺識別結果與障礙物初步識別結果不一致，則以視覺識別結果為準，從而實現障礙物融合檢測。

5.根據權利要求1所述的基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測裝置，其特征在于還包括：

供電單元——為裝置提供車載控制電源；

聲光報警器——當障礙物融合檢測到障礙物時，進行聲光報警。

6.根據權利要求5所述的基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測裝置，其特征在于還包括：

維護單元——與乘客信息系統通訊，用于將視頻流數據發送給乘客信息系統，以便進行地面存儲和后續的視頻分析；

車載通信單元——與車輛TCMS通過以太網和/或MVB總線通信，用于將告警信息上報。

7.一種基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測方法，其特征在于：使用權利要求1-6任一項所述裝置實現。

8. 一種基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、點云數據的獲取和處理

1.1、通過安裝于車頭的激光雷達實時采集車輛前方的點云數據，并發送給控制主機；

1.2、對點云數據進行預處理，得到不包含地平面的濾波后點云；

1.3、經過預處理的點云中提取目標物輪廓，獲得目標物的空間位置信息；

步驟2、相機視覺檢測

2.1、通過安裝于車頭的視覺傳感器實時采集車輛前方視頻數據，并發送給控制主機；

2.2、進行圖像預處理；

2.3、圖像檢測障礙物，如果障礙物在軌道線范圍內，則進行障礙物類型的識別，否則返回步驟2.1；

步驟3、數據融合

3.1、兩種數據進行時間和空間同步，即選擇選取同一時刻的點云數據識別信息和視覺數據的識別結果，如果兩種數據的障礙物出現時間和空間坐標匹配，則進行3.2，否則繼續處理下一時刻的數據；

3.2、通過所述障礙物輪廓進行障礙物初步識別，然后利用視覺識別結果對障礙物進行確認，如果視覺識別結果與障礙物初步識別結果不一致，則以視覺識別結果為準或報警，從而實現障礙物融合檢測，并輸出障礙物類型及位置信息。

9.根據權利要求8所述的基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測方法，其特征在于：步驟2.3中，采用人工智能卷積神經網絡進行目標檢測。

10.根據權利要求8所述的基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測方法，其特征在于：步驟2.3中還包括軌道線檢測，采用通過大量數據集訓練的基于AI的語義分割神經網絡將軌道線分割出來，再通過曲線擬合的方法得到車道線限界區域。