[发明专利]一种轨道识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路安全监控技术，特别涉及一种轨道识别方法。

背景技术

铁路轨道的正确识别是识别和判定前方轨道是否被掩埋，有无障碍物和弯道的前提，为火车的安全行驶提供保障。铁路事故时有发生，铁路事故分析表明，主要原因是行人在铁路线路上行走、坐卧、横过线路、穿越铁路站场、爬车、钻车、跳车，行人、机动车辆抢过铁路道口以及自杀等。这些事故的发生，不仅导致了公民生命财产的直接损失，而且对铁路行车安全构成了极大威胁，特别是机动车辆违章抢越道口经常将列车撞击脱轨。如果能根据前方铁路轨道的状况提前对可能发生的事故报警，并采取应急措施，那么就能够在一定程度上避免人员伤亡和财物损失。

计算机视觉技术又称机器视觉，是指由人类设计并在计算机环境下实现的模拟或再现与人类视觉有关的某些智能行为的技术。机器视觉技术是多学科的交叉与结合，它涉及到计算机、数学、光学、物理学及信号处理等诸多学科，它已经吸引了来自各个学科的研究者参加到对它的研究之中。机器视觉是对人类视觉的模拟和延伸，能够完成对物体的形状和类别的识别。

近年来，随着公路安全的迫切需求，机器视觉技术在车道识别领域取得了很大的发展。经过现有技术文献的检索发现，申请号为200910085183的中国专利，专利名称为：一种车道线检测方法及其设备，“该方法包括：对图像进行边缘检测，计算图像中各像素点的边缘强度和边缘方向；根据所述边缘强度和边缘方向对各像素点进行边缘连接，得到图像中的边缘线段；对所述边缘线段进行霍夫变换，求出其在包括方向区间和距离区间的霍夫变换累积直方图中的最大累积方向；在所述最大累积方向所在区间上，寻找较大累积值对应的距离区间，从而依据最大累积方向和较大累积值对应距离区间确定车道线。本发明通过连接检测到的边缘，滤除点状边缘的干扰，并且通过寻找最大累积方向，在存在多条平行车道线的场景中更好地排除了强干扰。”申请号为200720088218的中国专利，专利名称为：一种车道线识别和安全警示的车载图像处理装置，“该装置包含光学镜头、图像传感器、数据信号处理器、显示器和两路总线接口。本装置用光学镜头和图像传感器将车道线及障碍物的图像转换成数字信号、由数据信号处理器采集和处理，得到车辆与车道的位置关系，障碍物的类型以及相对距离和速度；通过I²C总线控制图像传感器的参数，通过CAN总线发送到车载电子控制单元，供安全警示和控制使用；另一路CAN总线和CCP协议进行参数标定。优点是将数字处理芯片与图像传感器结合成嵌入式车载图像处理装置，实现了摄像头和计算机系统的集成，结构紧凑、性能可靠、价格便宜、适合汽车使用。”以上两个专利可以作为机器视觉在车道线识别领域的应用的典型。上述两个专利将机器视觉技术应用在公路车道线识别中，提出了识别车道线的方法和处理装置，而机器视觉技术在识别铁路轨道线方面还属于空白。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种轨道识别方法，能够准确计算前方轨道某点距火车的距离和对弯道进行准确识别，并实时提醒和报警。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种轨道识别方法，包括以下步骤：

(1)安装视频采集装置：所述视频采集装置包括摄像头、摄像头固定支架和标定尺；其中，摄像头固定支架竖直固定在火车头顶部前端正中央位置，摄像头固定在摄像头支架上，摄像头的中心轴线与竖直支架的夹角为θ，摄像头的中心轴线与火车的前进方向处在同一竖直平面；将摄像头固定在摄像头支架上，使摄像头的中心轴线与火车的前进方向处在同一竖直平面，摄像头的中心轴线与竖直方向的夹角为锐角θ，摄像头与铁路轨道的垂直距离设为H，标定尺为一个标有m个等间距刻度的细长的金属尺，标定尺与轨道平面平行，标定尺置于摄像头中心轴线与火车行驶方向所在平面内，并与轨道面平行，同时，使标定尺恰好全部落入摄像头视角范围，且标定尺的最小刻度端靠近火车头；

(2)摄像头采集图像，并输入至数据处理装置；

(3)确定感兴趣区域，所述感兴趣区域至少包括图像中的轨道；

(4)对步骤(3)中得到的感兴趣区域进行预处理，得到轨道的轮廓点；

(5)采用Hough变换对步骤(4)得到的轮廓点进行处理，分别得到两条待拟合的直线的斜率；

(6)根据步骤(5)所得两条待拟合的直线的斜率拟合得到两条直线；