[發明專利]一種基于視覺像素鏈接直線檢測的火車倒車輔助方法

在審

• 申請號: 202111272820.2
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114299278A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 鄒廣恩;劉宇;賈向東;齊詠生;張玉成;楊林瑞;鄭永順;張進
• 申請（專利權）人: 內蒙古龍圖智能科技有限公司
• 主分類號: G06V10/25
• 分類號: G06V10/25;G06V10/74;G06V20/58;G06K9/62;G01S17/08;G01S17/931
• 代理公司: 北京睿博行遠知識產權代理有限公司 11297
• 代理人: 董自亮

本發明公開了一種基于視覺像素鏈接直線檢測的火車倒車輔助方法，采用基于車載單目機器視覺的方式實現障礙物的檢測。通過對獲取視頻幀的圖像分析，重點研究鐵路軌道障礙物圖像的分割算法，著力對算法進行改進以達到提高實時性及魯棒性的目的，并將改進算法應用于綜合判別體系中檢測障礙物，按照兩步檢測步驟判斷是否存在障礙物。該方法主要是通過視覺像素對火車倒車圖像進行直線檢測和火車倒車測距。火車倒車圖像由攝像頭進行拍攝獲取。能夠有效提升高速列車前方異物的智能檢測能力和自動化水平，具有重要的技術應用價值。

技術領域

本發明是一種基于視覺像素鏈接法的直線檢測火車倒車輔助的方法，應用于火車行駛的技術領域，特別是用于火車倒車，屬于鐵路交通技術領域。

背景技術

鐵路在我國交通運輸領域占主導地位，肩負著帶動國民經濟發展的重大使命。我國鐵路線路里程長、途經環境復雜，由自然災害引起的山體滑坡、滯留的人等隨機異物造成高速運行列車前方出現異物侵限，嚴重影響行車安全。在高速鐵路飛躍發展的今天，僅靠人為檢測、固定點安裝監測點已不能滿足社會實現自動化的需求。隨著軌道交通中全自動駕駛的實現及基于機器視覺的檢測技術的研究應用，如何實現高速列車前方異物的智能檢測已成為鐵路運營的新趨勢，具有不可替代的現實意義。

發明內容

本方法在對當前國內外已有的鐵路障礙物檢測技術研究的基礎上，采用基于車載單目機器視覺的方式實現障礙物的檢測。通過對獲取視頻幀的圖像分析，重點研究鐵路軌道障礙物圖像的分割算法，著力對算法進行改進以達到提高實時性及魯棒性的目的，并將改進算法應用于綜合判別體系中檢測障礙物，按照兩步檢測步驟判斷是否存在障礙物。

本發明此案有的技術方案為一種基于視覺像素鏈接直線檢測的火車倒車輔助方法，該方法主要是通過視覺像素對火車倒車圖像進行直線檢測和火車倒車測距。火車倒車圖像由攝像頭進行拍攝獲取。

首先對火車倒車圖像進行預處理，預處理包括初始圖像灰度化、自適應中值濾波。

預處理后，采用像素鏈接法判斷火車倒車圖像上每一個像素和周圍像素鄰域的關系基準線的選擇，選擇直線作為基準線時能夠很好的利用像素相似性的特征，直到在感興趣ROI區域找到像素相似性最多的一類，并在火車倒車圖像上擬合出直線。然后進行像素閾值的設定，結合火車倒車圖像的自身像素特征，找到火車倒車圖像的軌道上像素閾值，完成直線檢測。

通過像素鏈接法檢測出火車倒車圖像中兩條軌道線段的末端，進而確定軌道線段的末端像素具體位置，通過攝像頭內部參數及測量的實際場景參數，得到線段末端距攝像頭的實際距離，完成火車倒車測距。

最后檢測障礙物與鏡頭的距離；根據攝像機光學鏡頭的成像原理，推導出圖像坐標系與物理坐標系對應關系。火車通過一個朝向行進路線正前方并向下傾斜的攝像頭來獲取當前路面上的圖像，并根據圖像上數字與攝像頭相對位置及偏轉角度來實現火車與障礙物的距離測量。

進一步地，預處理中，對獲取的火車倒車圖像原圖像進行灰度化，對灰度化的火車倒車圖像進行自適應中值濾波處理；對受到噪聲污染的火車倒車圖像采用濾波處理。

進一步地，在火車倒車圖像的感興趣ROI區域進行直線檢測檢測，并且濾掉水平直線和短直線，只取火車倒車圖像中每條軌道上最長的一根線段。

進一步地，提取檢測出來的兩條鐵路軌線，擬合到原火車倒車圖像中。

與現有技術相比較，本發明基于像素鏈接法來檢測軌道，像素鏈接法的原理是通過判斷圖像上每一個像素和周圍像素鄰域的關系，核心在于是檢測一張圖片的每一個像素的相似度，設定像素相似度閾值條件如果滿足這個閾值的條件，就可以劃歸為一類，依據像素相似度擬合出各種形狀并用于檢測鐵軌線，能夠有效提升高速列車前方異物的智能檢測能力和自動化水平，具有重要的技術應用價值。

附圖說明

圖1原圖。

圖2灰度圖。