[发明专利]异物侵入检测装置和异物侵入检测方法

权利要求书

1.一种异物侵入检测装置，包括至少一个单目相机、单点激光测距仪、激光追踪控制系统、图像采集处理系统，其中：

所述至少一个单目相机配置成，将各自监测范围内的图像传输至所述图像采集处理系统；

所述激光追踪控制系统配置成，控制所述单点激光测距仪按照一旋转角度和一俯仰角度进行相应的旋转和俯仰动作，以使得所述单点激光测距仪测量异物到达所述单点激光测距仪的直线距离，并且将测得的所述直线距离传输至所述图像采集处理系统；

所述图像采集处理系统配置成，根据从所述至少一个单目相机接收的图像判断各个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物并且在出现疑似异物的情况下进行如下操作：

a)获取疑似异物图像和疑似异物像点；

b)计算所述疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角；

c)利用计算出的所述位置和方位角，计算用于所述单点激光测距仪的所述旋转角度和所述俯仰角度；

d)所述图像采集处理系统从所述激光追踪控制系统接收所述疑似异物像点到达所述单点激光测距仪的所述直线距离，并且利用其所接收的所述直线距离和所述疑似异物图像，复原所述疑似异物的实际位置和实际尺寸，从而判断所述疑似异物是否为侵入异物。

2.根据权利要求1所述的异物侵入检测装置，其中，所述至少一个单目相机是多个单目相机并构成单目相机组，所述单目相机组中的各个单目相机设置成使相邻单目相机的图像覆盖范围部分地重合，从而相比于单一单目相机，所述单目相机组无缝地覆盖更大的图像范围。

3.根据权利要求2所述的异物侵入检测装置，其中，所述多个单目相机安装在同一机箱内且它们之间的位置关系是固定的，各个单目相机的俯仰角度和焦距能够各不相同。

4.根据权利要求1所述的异物侵入检测装置，其中，所述至少一个单目相机容纳在机箱内，所述激光测距仪安装在所述机箱的顶部或侧面，通过标定获取所述激光测距仪相对于所述机箱的初始位置。

5.根据权利要求1所述的异物侵入检测装置，其中，所述激光追踪控制系统包括具有俯仰机构、旋转机构和致动机构的云台，所述云台载有所述单点激光测距仪并且配置成根据所接收的旋转角度和俯仰角度使所述单点激光测距仪进行旋转和俯仰动作。

6.根据权利要求1所述的异物侵入检测装置，其中，判断各个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物的操作包括：基于各相机图像序列的背景更新和基于背景差分的异物检测，如果两帧图像之差大于预定阈值，则确定所述监测范围内出现疑似异物。

7.根据权利要求1所述的异物侵入检测装置，其中，所述疑似异物像点为所述疑似异物图像的质心。

8.根据权利要求7所述的异物侵入检测装置，其中，所述图像采集处理系统在计算所述疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角时，假设所述疑似异物位于地面上而计算所述位置及所述方位角。

9.根据权利要求1所述的异物侵入检测装置，其中，所述激光测距仪的测距范围能够覆盖位于所述至少一个单目相机所覆盖的图像监测范围内的任何位置。

10.一种异物侵入检测方法，包括如下步骤：

设置至少一个单目相机，将各自监测范围内的图像传输至图像采集处理系统；

所述图像采集处理系统根据从所述至少一个单目相机接收的图像判断各个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物；在出现疑似异物的情况下进行如下操作：a)获取疑似异物图像和疑似异物像点；b)计算所述疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角；c)利用计算出的所述位置和方位角，计算用于单点激光测距仪的旋转角度和俯仰角度；

所述激光追踪控制系统控制所述单点激光测距仪按照所述旋转角度和所述俯仰角度进行相应的旋转和俯仰动作，以使得所述单点激光测距仪测量所述异物到达所述单点激光测距仪的直线距离，并且将测得的所述直线距离传输至所述图像采集处理系统；

所述图像采集处理系统从所述激光追踪控制系统接收所述疑似异物像点到达所述单点激光测距仪的所述直线距离，并且利用其所接收的所述直线距离和所述疑似异物图像，复原所述疑似异物的实际位置和实际尺寸，从而判断所述疑似异物是否为侵入异物。