[发明专利]基于双侧远心镜头的列车视觉测速方法、装置和存储介质

说明书

本发明公开了一种基于双侧远心镜头的列车视觉测速方法、装置和存储介质，包括以下步骤：获取图像的循环相关r_xy(m)；采集t时刻的第一时刻图像g(n，t)和t+Δt时刻的第二时刻图像g(n，t+Δt)，所述Δt为采集周期；根据所述第一时刻图像g(n，t)和所述第二时刻图像g(n，t+Δt)得出所述循环相关r_xy(m)的像素移动值P；获取单像素表征距离K；根据所述像素移动值P和所述单像素表征距离K得出在所述采集周期Δt内列车的移动距离S；根据所述移动距离S和所述采集周期Δt得出列车的运行速度V。本发明消除了传统测速的精度低等问题，克服了卫星定位测速和雷达测速的定位误差和受外界因素干扰大等缺点，克服了传统面阵图像循环相关特征提取困难、计算量大的问题。

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆技术领域，特别涉及一种基于双侧远心镜头的列车视觉测速方法、装置和存储介质。

背景技术

车速精确测量对控制高速列车运行安全起着至关重要的作用。只有对列车进行实时连续的准确测速，才能为铁路系统各项数据的检测提供依据，才能进一步获取列车运行位置信息，列车驾驶人员才能更加准确地操纵列车，根据线路资料，进行相应的加速减速以及停车运行等，提前预防突发意外情况，列车调度系统才能正常运行，人民的生命财产安全才能得到保障。目前，国内外机车大多采用车轮光电式转速传感器测速，但其测量范围小、精度低、可靠性差，多适用于时速150km以下的情况，对于高速列车，特别是磁悬浮列车测速，严重不够。

随着列车速度的不断提高，列车运行线路的日渐繁忙，世界各国对列车速度的测试投入了大量的精力和财力，开发了多种专用测速装置，比较常见的测速方法有转动测速、卫星定位测速、雷达测速、图像相关测速等。

转动测速：对于采用轮轨接触的轨道交通列车来说，车轮的转动速度直接反映列车的运行速度，只要通过测速电机或者光脉冲测速传感器准确获得车轮的转速，简单的转化，很容易获得列车运行速度。转动测速是利用轮轴旋转产生的信息进行测量，在实现方式上简单易行，属于间接的测量方式。但是转动测速存在以下缺陷：不适用于磁悬浮列车；因线路条件、刹车和启动等情况的存在，列车运行时不可避免的会存在打滑空转等现象；车轮在工作一段时间后，还会出现形变、磨损等现象，这些因素将直接影响转动测速的测量精度；当列车运行速度过低时，测速电机产生的感应电动势甚至不能驱动后续测量电路工作。

卫星定位测速：是一种直接测量方式，具备精度高，实时连续性好的优点，且测量装置小巧简单，价格便宜，应用前景广阔。目前，许多国家，包括我国在内都对这一测速方法进行了重点研究。全球共有四大卫星定位系统，分别是美国的GPS系统，俄罗斯的格洛纳斯定位导航系统，欧洲的伽利略卫星定位导航系统和我国的北斗卫星定位导航系统。美国和俄罗斯的导航系统已经建成，我国的北斗系统已经具备区域导航能力。卫星定位系统能在全球范围内的任意气象条件和时刻，提供高精度的位置、速度和时间信息。但是卫星定位测速存在以下缺陷：在某些地区高温多雨，多山多树，山区和隧道内会存在信号盲区的情况，目前的技术手段是在这些路段增加辅助的测速装置，当列车运行至这些路段时，由辅助装置提供运行速度和位置信息，卫星定位测试装置系统的集成统一性不高。

雷达测速：是基于多普勒效应的一种直接测速装置。测速雷达安装在列车底部，它随着列车一起运动，并以一定的发射角向轨面发射电磁波，在雷达天线的径向方向，会因列车的运动而产生一个速度分量，根据多普勒频移效应原理，雷达的发射波和反射波之间会产生频差，这个频差直接反应了机车的运行速度。基于多普勒效应的测速原理使得雷达测速仪可以有效防止列车车轮打滑、空转以及车轮磨损变形等造成的影响，具备全天候，全路段，实时连续的测速能力。但是雷达测速存在以下缺陷：铁路线路上凹凸不平，对线路要求高，加之雷达安装角度的调试相当复杂，测试过程误差较大，且小型化和实用性方面仍需突破。