[发明专利]异物侵入检测装置和异物侵入检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路运营安全检测技术领域，特别是异物侵入检测装置和异物侵入检测方法，具体地涉及一种基于单目相机组与单点激光测距的铁路异物侵入检测装置和方法。

背景技术

随着我国高速铁路建设力度的日益加大，在新建铁路跨越或邻近既有线施工过程中，经常发生机械、机具、人员及施工材料侵入既有线限界的情况，对既有线的安全运行造成极大的安全隐患。同时，在山区和隧道出入口，经常存在落石等突发危害，严重危及铁路运输安全。因此，准确及时地检测侵入轨道限界的异物是保证轨道交通安全运营的关键，按检测原理可以分为接触式和非接触式两种。

应用较成熟的是接触式的防护网技术，根据检测防护网类型可分为电网检测(如申请号201210172059.X，200910242554.1,201210282394.5)和光纤检测(如申请号：201110406903.6，200910272765.X)等方式。接触式的防护网在铁路建设期大范围安装较为困难，同时由于建设期施工情况较为复杂，例如在工作天窗可能存在侵限作业，防护网使用不便，而且一旦破损及时修复较为困难。该技术只能检测掉落在防护网上的较大物体，对于纤细的钢筋和越过防护网掉落到轨道平面的物体无法检测，也无法判断物体的大小与位置。

非接触式检测方法包括基于红外、激光、微波和视频的方法，红外和激光多采用幕墙方案。例如，西班牙的高速铁路在隧道口等容易发生异物侵限(如落石)的路段，安装了基于红外线光幕的落物监测系统，专利号为201010230606.6的发明专利公开了利用二维激光传感器构建激光幕墙的非接触式铁路异物侵入检测系统，这两种方法可以准确检测穿过检测幕墙的物体，但对空间物体无能为力。专利号为201010504665.8的发明专利公开了一种利用雷达进行铁路异物侵限检测的装置。上述这些专利公开的异物检测方法检测范围都比较小，多用于重点地段的检测，无法实现大范围内全线覆盖的异物侵入检测。

基于视频的入侵检测广泛应用于安防领域，这些设备大多采用单一摄像机进行监测，事先划定区域并利用图像处理方法区分物体处于区域内还是区域外，还可实现侵入物体的跟踪。在轨道交通领域，基于视频图像的应用与研究主要集中在道口、站台等轨道交通线路关键地段的障碍物检测，各国都针对这些关键地段的线路状态监控开展了广泛的研究，并提出了一些方案和应用。西南交通大学的兰培强等人提出通过架设在铁路道口的摄像机与DSP处理系统，运用现代智能监控的方法，对穿越铁路道口的行人进行检测，向远方一定距离内的机车发出无线报警信号，使机车可以提前获得道口情况而及时采取动作。系统主要的功能包括：运动目标检测和运动目标的运动趋势判定，若目标走向铁轨，则报警；若目标离开铁轨，则不报警。实验结果显示，在准确检测出铁轨中心线的前提下，该系统软件能很好地检测有无运动目标出现，并且能够智能地判定其是走向铁轨还是离开铁轨，进而综合这些情况，有效地进行报警。但是该系统对于道口铁轨区域静止障碍物、弯道区域动目标和静目标，还无法有效的检测。东日本铁路公司还为道口和车站开发测试了一套障碍物监控设备。这套设备可以最大限度的减小阴影和列车灯光对系统工作的影响。

在上述国内外的研究和应用中，均采用单目相机实现图像获取，为了达到一定的位置及大小分辨率，单个相机监测范围非常有限，采用多个相机进行铁路监测存在布线复杂的问题，同时，应用单个相机进行物体位置判断时无法确定物体的三维位置及大小，容易产生误报警。

因此，现有技术中存在着对于线限界内可能出现的异物无法进行实时且精确监测的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题中的至少部分或全部，实现优于现有技术的有益技术效果，实现了本发明。