[发明专利]一种基于图像处理与目标识别的轨道交通避障系统

说明书

本发明公开一种基于图像处理与目标识别的轨道交通避障系统，包括数据采集模块、人工智能处理模块与显示控制模块；通过人工智能处理模块对采集到的图像进行图像分割，可快速、准确地标记列车行驶轨道，更精准地划分警戒区域；通过毫米波雷达进行障碍物探测，得到目标的方位和距离信息；通过人工智能处理模块识别采集到的图像中的人员、车辆和火车等目标，得到目标图像坐标，并与雷达数据进行融合，综合判断是否有障碍物，障碍物在警戒区域则报警。且本发明可通过以太网将视频数据实时上传到显示控制模块。本发明通过对铁轨进行图像分割，警戒区域划分更精准；通过图像目标识别和雷达探测能有效提高目标识别准确率，降低虚警率，提高警报正确率。

技术领域

本发明涉及视觉避障技术领域，尤其是一种基于图像处理与目标识别的轨道交通避障系统。

背景技术

图像处理与目标识别是人工智能的一个重要领域，它是指对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同类型的目标和对象的技术。基于图像的目标识别需要大致经过图像采集、数据增强（如旋转、翻转、裁剪、加噪声等处理）、模型训练、分割、识别等几个步骤。相对于传统的高速公路，轨道交通的环境有其独特性，特别是多条铁轨交叉路段，传统识别算法容易错误的标识其他轨道上的目标。

传统轨道交通信号系统中，列车前方是否存在障碍物，主要依赖于列车驾驶员的人眼观察，而近年升级的无人驾驶信号系统中，取消了随车的司乘人员目视辅助，导致列车前方障碍物检测成为行车的重要功能。对于轨道避障，需要避障系统能够实时获取前方轨道上的信息，分析和判断是否存在障碍物。

如申请号200810042431.9，发明名称为高速铁路车载自动避障系统及避障方法的专利，公开了一种高速铁路的车载自动避障系统及避障方法，它用于高速行驶列车的自动避障。此发明的自动避障系统包括：激光器、光束整形器、光学接收器、光探测器、电子学信号采集系统、计算机信号处理系统。此发明的自动避障方法基于激光测距原理，特征在于使得激光束以一定倾斜角度斜向下照射到前方一定距离外的路基上，而这个距离作为列车避障的预警距离；如果路基上没有障碍物，那么激光回波给出的距离信息是相对稳定的，如果路基上有障碍物出现，随着列车的前行，激光回波给出障碍物的距离信息和轮廓信息，为列车采取报警、刹车等措施提供判断依据；

如申请号201910023491.4，发明名称为一种多融合技术的列车障碍物检测方法的专利，公开了一种多融合技术的列车障碍物检测方法，包括基于运行环境参数构建地理信息数据库，根据列车型号确定与列车对应的限界参数；基于列车实际运行过程中的运行参数，将地理信息数据库以及限界参数对运行数据库进行训练，确定保障列车躲避障碍物的影响因子；构建列车紧急制动或减速规则，借助多重传感器在列车运行过程中对列车前方障碍物进行检测，结合列车紧急制动或减速规则，列车是否制动或减速进行处理。通过在碰撞检测过程中引入多重传感器的方式，使用多种完全不同原理的障碍物检测方法，降低气候环境对障碍物检测结果的影响，适合全天候工作，提升了整个系统的可用性，最终提高列车在整个线路运行过程中的障碍物监测的有效性；

上述现有技术中，专利[1]针对高速列车的自动避障，提出了基于激光测距的原理来探测前方障碍物的方案，基于激光测距来检测障碍物，在轨道转弯和交叉等路段，该方案易将轨道外的物体检测为障碍物，增大虚警的发生；专利[2] 借助多重传感器，在列车运行过程中对列车前方障碍物进行检测。其多重传感器包括：3D摄像机、单目摄像机、激光、雷达、超声波传感器。该发明还涉及通过检测设备获取列车运行参数，包括列车时速、列车倾斜角度以及列车位置信息，运用了多种传感器，其成本明显过高，且并未对列车行驶轨道进行识别，成本增加的同时，并未有效降低虚警率。

发明内容

为解决现有技术中的轨道交通避障系统虚警率高和复杂铁轨下划分警戒区域精度不高等技术问题，本发明提供了一种基于图像处理与目标识别的轨道交通避障系统。

本发明的技术方案为：一种基于图像处理与目标识别的轨道交通避障系统，包括：