[发明专利]基于图像识别和多感知融合的列车自动防护系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轨道交通中的列车自动防护技术，尤其是涉及一种基于图像识别和多感知融合的列车自动防护系统及方法。

背景技术

城市轨道交通运营的安全很大程度上取决于自动防护系统。通常情况下，在城市轨道交通系统中列车与列车之间(包含迎面、侧冲和追尾三种情况)、列车与道岔或其他轨旁设备的安全防护在信号自动控制系统(Automatic Train Control，以下简称为ATC系统)中实现，但是ATC系统的自动防护基于轨道占用和列车主动识别检测。对于城市轨道系统运行中出现的不能通过轨道占用和列车主动识别进行检测的侵入物，ATC系统的自动防护存在一定的局限性。

对于不能通过轨道占用和列车主动识别进行检测的侵入物(障碍物)，如坠落在轨道上的大石块或广告牌、横跨在道口上的汽车、跌入轨道内的人等，虽然对城市轨道交通的运行存在安全危害，但ATC系统很难实现列车的安全防护。考虑到城市轨道系统运行条件的复杂性(如高架或隧道上轨道空间较小，弯道较多，司机瞭望条件较差等)，以及障碍物侵入城市轨道交通系统中将产生极大的危害和恶劣的社会影响，需要一种能够实现对侵入物等突发事件实现自动防护的方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于图像识别和多感知融合的列车自动防护系统，能够适应城市轨道交通运行线路出现的复杂情况，根据线路实际情况，自动实现列车的安全防护，大大提高城市轨道交通运行安全。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于图像识别和多感知融合的列车自动防护系统，其特征在于，包括图像采集单元、图像处理单元、多感知融合处理单元、辅助感知单元和预警结果输出单元，所述的图像采集单元、图像处理单元、多感知融合处理单元和预警结果输出单元依次连接，所述的辅助感知单元与多感知融合处理单元连接；

所述的图像采集单元实时采集列车周边运行环境的图像信号，并将图像信号传输到图像处理单元中，所述的图像处理单元对不安全因素进行初步检测后将其传输给多感知融合处理单元，该多感知融合处理单元启动辅助感知单元进行二次感知，并通过对辅助感知单元传回的探测到的外部不安全因素的相关属性与图像处理单元传送过来的外部不安全因素的相关属性进行融合分析，进一步精确确定外部不安全因素的各项属性，预警结果输出单元根据多感知融合处理单元对外部不安全因素的各项属性进行安全风险分析，确定预警结果的输出情况。

所述的图像采集单元为CCD摄像机或夜间红外摄像机，用于实时采集列车周边运行环境的图像信号，然后经过视频同步分离芯片把图像信号传输到图像处理单元中。

所述的图像处理单元对列车周边运行环境的图像信号中不安全要素特征数据进行提取、识别，测量其距离、形状、相对速度和相对加速度，对影响判断的不利干扰因素进行过滤删除，从而实现对不安全因素进行有效的初步检测。

所述的辅助感知单元是用来辅助探测列车周边运行环境中的外部不安全因素，以及在摄像机无法正常工作的情况下取代图像采集单元作为探测手段。

所述的辅助感知单元为雷达、电磁传感器、激光传感器中一种或几种组合，用于探测外部不安全因素的高度、距离、长度、相对速度和相对加速度。

一种基于图像识别和多感知融合的列车自动防护系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先通过图像采集单元进行列车周边运行环境的图像采集，转步骤2)；

2)图像处理单元通过对图像采集单元传送过来的图像信号进行图像处理，初步识别列车周围可能影响列车运行安全的外部不安全因素所在的大致范围，并测量它们的高度、距离、形状、长度、位置、相对速度和相对加速度，如果识别到不安全因素则转步骤3)；没有则返回步骤1)继续进行图像采集；

3)多感知融合处理单元针对图像处理单元确定的不安全因素的大致范围启动辅助感知单元进行二次感知，转步骤4)；

4)多感知融合处理单元通过对辅助感知单元传回的探测到的外部不安全因素的相关属性与图像处理单元传送过来的通过图像识别初步确定的外部不安全因素的相关属性进行安全风险的融合分析，进一步精确确定外部不安全因素的相关属性，如果确定相关属性与图像处理单元识别的相关属性一致则转步骤5)，不一致则返回步骤1)；

5)预警结果输出单元根据多感知融合处理单元输出的外部不安全因素的精确属性确定不安全因素的风险等级，输出相应的报警信息或是紧急制动命令，然后返回步骤1)。

所述的图像处理单元对图像信号进行处理具体步骤如下：