一种轨道交通异物侵限检测方法及装置与流程

1.本发明涉及轨道交通安全防护技术领域，尤其涉及一种轨道交通异物侵限检测方法及装置。


背景技术：

2.当前轨道交通安全防护领域引入了二维激光雷达，并取得了一定成效。但二维激光雷达的设计原理决定了，它只能对距离铁轨一定高度的单一平面进行扫描，目前主要存在以下缺陷：
3.a：复杂侵限目标不能进行识别分列。实际现场使用中，经常有猫、狗及鸟类等小型动物上道，激光雷达对于小型动物的探测目前还不能做到精确的分类，导致会有判断成障碍物的可能。
4.b：设备受环境因素影响较大。由于监测系统由于安装位置较低，当现场出现高温、大雨、浓雾等天气时，系统存在探测失效的可能。当发生洪水、泥石流、山体滑坡时，监测系统容易整体失效。


技术实现要素：

5.为了解决上述二维激光雷达的缺陷，本发明在原有三维激光雷达的基础上增加视频融合技术，提出一种轨道交通异物侵限检测方法及装置，可对异物种类进行准确识别及分类，可满足更加复杂的使用场景。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种轨道交通异物侵限检测方法，包括以下步骤：
8.数据采集：通过三维激光雷达对设定防区进行持续不间断扫描成像，并记录所采集到的数据，同时通过视频采集设备采集设定防区的图像数据；
9.数据处理：通过预设检测区域将所述三维激光雷达和所述视频采集设备采集到的数据利用x轴与y轴进行等比例划分，并通过聚类算法得到检测物的拟合大小值，根据检测物大小结合预设报警阈值，初步判定检测物是否为障碍物，并判定障碍物类型；根据所述三维激光雷达和所述视频采集设备采集数据帧进行多帧修复判定，最终得到障碍物类型和大小；
10.报警控制：当最终检测到障碍物时，根据障碍物类型与报警等级，进行报警单元主动响应控制。
11.进一步地，在对所述三维激光雷达和所述视频采集设备采集到的数据进行聚类融合前，先对分别对这两组数据做处理，提取出确定的目标，最后在同一坐标系下做数据融合。
12.进一步地，所述根据所述三维激光雷达和所述视频采集设备采集数据帧进行多帧修复判定的方法包括：将采集数据与模板作对比，当连续检测到设定帧数的数据都已通过对比确认障碍物存在，则确定障碍物真实存在。
13.进一步地，采集到的数据利用x轴与y轴进行等比例划分后，通过k-means聚类算法得到检测物的拟合大小值。
14.进一步地，所述报警单元主动响应控制包括信号灯报警控制、喇叭报警控制和无线列调信号报警控制。
15.一种轨道交通异物侵限检测装置，包括：
16.数据采集装置，所述数据采集装置包括三维激光雷达和视频采集设备，所述三维激光雷达用于对设定防区进行持续不间断扫描成像，并记录所采集到的数据，所述视频采集设备用于采集设定防区的图像数据；
17.数据处理装置，用于通过预设检测区域将所述三维激光雷达和所述视频采集设备采集到的数据利用x轴与y轴进行等比例划分，并通过聚类算法得到检测物的拟合大小值，根据检测物大小结合预设报警阈值，初步判定检测物是否为障碍物，并判定障碍物类型；根据所述三维激光雷达和所述视频采集设备采集数据帧进行多帧修复判定，最终得到障碍物类型和大小；
18.报警控制装置，用于在最终检测到障碍物时，根据障碍物类型与报警等级，进行报警单元主动响应控制。
19.进一步地，所述数据处理装置在对所述三维激光雷达和所述视频采集设备采集到的数据进行聚类融合前，先对分别对这两组数据做处理，提取出确定的目标，最后在同一坐标系下做数据融合。
20.进一步地，所述根据所述三维激光雷达和所述视频采集设备采集数据帧进行多帧修复判定的方法包括：将采集数据与模板作对比，当连续检测到设定帧数的数据都已通过对比确认障碍物存在，则确定障碍物真实存在。
21.进一步地，采集到的数据利用x轴与y轴进行等比例划分后，通过k-means聚类算法得到检测物的拟合大小值。
22.进一步地，所述报警单元包括报警灯、报警喇叭和无线列调。
23.本发明的有益效果在于：
24.本发明在原有三维激光雷达的基础上，增加图像识别技术进行辅助判断，通过设备研制与实际安装测试，实现了三维激光雷达点云数据与图像算法数据相融合，对障碍物目标实现了多类别的分类，过滤报警干扰项，同时进行分类提示，有效地解决了现有系统中存在误报情况。本发明可实现全天候、全天时有效判别多场景多目标的铁路异物侵限防护，为铁路异物防护提供了可靠的技术及装备。
附图说明
25.图1是本发明实施例1的轨道交通异物侵限检测方法的处理流程图。
26.图2是本发明实施例2的轨道交通异物侵限检测装置的处理流程图。
具体实施方式
27.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施
例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.由于铁路沿线环境复杂，单一传感器探测获取到的信息不够全面，但使用环境对系统的准确性要求极高。综合比较，本实施例提出了一种轨道交通异物侵限检测方法，采用决策级融合策略，对三维激光雷达采集的数据与高清摄像头采集的图像数据进行融合。当单一传感器出现错误时，经过融合处理后，依然能得准确有效的报警数据。
30.如图1所示，本实施例的轨道交通异物侵限检测方法包括以下步骤：
31.数据采集：通过三维激光雷达对设定防区进行持续不间断扫描成像，并记录所采集到的数据，同时通过视频采集设备采集设定防区的图像数据；
32.数据处理：通过预设检测区域将三维激光雷达和视频采集设备采集到的数据利用x轴与y轴进行等比例划分，并通过聚类算法得到检测物的拟合大小值，根据检测物大小结合预设报警阈值，初步判定检测物是否为障碍物，并判定障碍物类型；根据三维激光雷达和视频采集设备采集数据帧进行多帧修复判定，最终得到障碍物类型和大小；
33.报警控制：当最终检测到障碍物时，根据障碍物类型与报警等级，进行报警单元主动响应控制。优选地，报警单元主动响应控制包括信号灯报警控制、喇叭报警控制和无线列调信号报警控制。
34.优选地，在对三维激光雷达和视频采集设备采集到的数据进行聚类融合前，先对分别对这两组数据做处理，提取出确定的目标，最后在同一坐标系下做数据融合。
35.优选地，根据三维激光雷达和视频采集设备采集数据帧进行多帧修复判定的方法包括：将采集数据与模板作对比，当连续检测到设定帧数的数据都已通过对比确认障碍物存在，则确定障碍物真实存在。
36.优选地，采集到的数据利用x轴与y轴进行等比例划分后，通过k-means聚类算法得到检测物的拟合大小值。
37.实施例2
38.本实施例提供了一种轨道交通异物侵限检测装置，包括数据采集装置、数据处理装置和报警控制装置，如图2所示为本实施例的轨道交通异物侵限检测装置的处理流程图。
39.数据采集装置包括三维激光雷达和视频采集设备，三维激光雷达用于对设定防区进行持续不间断扫描成像，并记录所采集到的数据，视频采集设备用于采集设定防区的图像数据。
40.数据处理装置用于通过预设检测区域将三维激光雷达和视频采集设备采集到的数据利用x轴与y轴进行等比例划分，并通过聚类算法得到检测物的拟合大小值，根据检测物大小结合预设报警阈值，初步判定检测物是否为障碍物，并判定障碍物类型；根据三维激光雷达和视频采集设备采集数据帧进行多帧修复判定，最终得到障碍物类型和大小。优选地，数据处理装置在对三维激光雷达和视频采集设备采集到的数据进行聚类融合前，先对分别对这两组数据做处理，提取出确定的目标，最后在同一坐标系下做数据融合。
41.优选地，根据三维激光雷达和视频采集设备采集数据帧进行多帧修复判定的方法包括：将采集数据与模板作对比，当连续检测到设定帧数的数据都已通过对比确认障碍物存在，则确定障碍物真实存在。
42.优选地，采集到的数据利用x轴与y轴进行等比例划分后，通过k-means聚类算法得到检测物的拟合大小值。
43.报警控制装置用于在最终检测到障碍物时，根据障碍物类型与报警等级，进行报警单元主动响应控制。优选地，报警单元包括报警灯、报警喇叭和无线列调。
44.本实施例的轨道交通异物侵限检测装置采用决策级融合策略，对三维激光雷达采集的数据与高清摄像头采集的图像数据进行融合。当单一传感器出现错误时，经过融合处理后，依然能得准确有效的报警数据。
45.优选地，本实施例的轨道交通异物侵限检测装置还包括地笼和安装杆，其中地笼是轨道交通异物侵限检测装置的基础部分，地笼包括但不限于钢筋混凝土。地笼的一部分埋于地面以下，填埋深度与宽度根据现场地质条件决定，以保证设备与铁路系统安全运行为原则。地笼的漏出地面部分，预制有安装螺丝与安装杆相连。安装杆是地笼与三维激光雷达的连接部分，为三维激光雷达提供必要的安装高度及稳定的运行环境。安装杆的高度、粗细、壁厚根据现场的安装环境设计，以保证设备与铁路系统安全运行为原则。
46.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。