[发明专利]一种基于视觉像素链接直线检测的火车倒车辅助方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉像素链接直线检测的火车倒车辅助方法，采用基于车载单目机器视觉的方式实现障碍物的检测。通过对获取视频帧的图像分析，重点研究铁路轨道障碍物图像的分割算法，着力对算法进行改进以达到提高实时性及鲁棒性的目的，并将改进算法应用于综合判别体系中检测障碍物，按照两步检测步骤判断是否存在障碍物。该方法主要是通过视觉像素对火车倒车图像进行直线检测和火车倒车测距。火车倒车图像由摄像头进行拍摄获取。能够有效提升高速列车前方异物的智能检测能力和自动化水平，具有重要的技术应用价值。

技术领域

本发明是一种基于视觉像素链接法的直线检测火车倒车辅助的方法，应用于火车行驶的技术领域，特别是用于火车倒车，属于铁路交通技术领域。

背景技术

铁路在我国交通运输领域占主导地位，肩负着带动国民经济发展的重大使命。我国铁路线路里程长、途经环境复杂，由自然灾害引起的山体滑坡、滞留的人等随机异物造成高速运行列车前方出现异物侵限，严重影响行车安全。在高速铁路飞跃发展的今天，仅靠人为检测、固定点安装监测点已不能满足社会实现自动化的需求。随着轨道交通中全自动驾驶的实现及基于机器视觉的检测技术的研究应用，如何实现高速列车前方异物的智能检测已成为铁路运营的新趋势，具有不可替代的现实意义。

发明内容

本方法在对当前国内外已有的铁路障碍物检测技术研究的基础上，采用基于车载单目机器视觉的方式实现障碍物的检测。通过对获取视频帧的图像分析，重点研究铁路轨道障碍物图像的分割算法，着力对算法进行改进以达到提高实时性及鲁棒性的目的，并将改进算法应用于综合判别体系中检测障碍物，按照两步检测步骤判断是否存在障碍物。

本发明此案有的技术方案为一种基于视觉像素链接直线检测的火车倒车辅助方法，该方法主要是通过视觉像素对火车倒车图像进行直线检测和火车倒车测距。火车倒车图像由摄像头进行拍摄获取。

首先对火车倒车图像进行预处理，预处理包括初始图像灰度化、自适应中值滤波。

预处理后，采用像素链接法判断火车倒车图像上每一个像素和周围像素邻域的关系基准线的选择，选择直线作为基准线时能够很好的利用像素相似性的特征，直到在感兴趣ROI区域找到像素相似性最多的一类，并在火车倒车图像上拟合出直线。然后进行像素阈值的设定，结合火车倒车图像的自身像素特征，找到火车倒车图像的轨道上像素阈值，完成直线检测。

通过像素链接法检测出火车倒车图像中两条轨道线段的末端，进而确定轨道线段的末端像素具体位置，通过摄像头内部参数及测量的实际场景参数，得到线段末端距摄像头的实际距离，完成火车倒车测距。

最后检测障碍物与镜头的距离；根据摄像机光学镜头的成像原理，推导出图像坐标系与物理坐标系对应关系。火车通过一个朝向行进路线正前方并向下倾斜的摄像头来获取当前路面上的图像，并根据图像上数字与摄像头相对位置及偏转角度来实现火车与障碍物的距离测量。

进一步地，预处理中，对获取的火车倒车图像原图像进行灰度化，对灰度化的火车倒车图像进行自适应中值滤波处理；对受到噪声污染的火车倒车图像采用滤波处理。

进一步地，在火车倒车图像的感兴趣ROI区域进行直线检测检测，并且滤掉水平直线和短直线，只取火车倒车图像中每条轨道上最长的一根线段。

进一步地，提取检测出来的两条铁路轨线，拟合到原火车倒车图像中。

与现有技术相比较，本发明基于像素链接法来检测轨道，像素链接法的原理是通过判断图像上每一个像素和周围像素邻域的关系，核心在于是检测一张图片的每一个像素的相似度，设定像素相似度阈值条件如果满足这个阈值的条件，就可以划归为一类，依据像素相似度拟合出各种形状并用于检测铁轨线，能够有效提升高速列车前方异物的智能检测能力和自动化水平，具有重要的技术应用价值。

附图说明

图1原图。

图2灰度图。