一种轨道识别方法

摘要

本发明公开了一种轨道识别方法，包括以下步骤：(1)安装视频采集装置；(2)摄像头采集图像；(3)确定感兴趣区域；(4)对感兴趣区域进行预处理，得到轨道的轮廓点；(5)采用Hough变换对轮廓点进行处理；(6)直线拟合；(7)识别轨道；(8)根据图像计算轨道上每点到火车的距离；(9)检测前方是否有弯道，若无，重复步骤(2)～(9)；若有，显示弯道离火车的距离并发出告警信息。与现有技术相比，本发明能够准确识别轨道线，标定前方轨道某一处离火车的距离，并对意外情况实时提醒和报警。

主权项

一种轨道识别方法，其特征在于，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、摄像头支架和标定尺；其中，摄像头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；（7）识别轨道：从原点向X轴负方向搜索斜率为正的直线，若能搜索到符合要求的直线，则该直线为左侧铁轨，该直线与直角坐标系的X轴的正方向的夹角为α₁；然后从原点向X轴正方向搜索斜率为负的直线，若能搜索到符合要求的直线，则该直线为右侧铁轨，该直线与直角坐标系的X轴的正方向的夹角为α₂；其中α₁+α₂＝π；其中所述直角坐标系的X轴为图像的底边，原点为图像底边的中点；（8）根据图像计算轨道上每点到火车的距离：$x=\frac{H}{m}*[(m-i)*\tan (\theta -\beta /2)+i*\tan (\theta +\beta /2)],i=\mathrm{1,2,3,4}...m;$其中，i按以下步骤确定：图像中轨道上的点向图像中的标尺做垂线，垂足所对应的图像中的标尺的刻度即为i；β为摄像头的最大可视角与最小可视角之差；（9）检测前方是否有弯道，若无，则对下一帧图像重复步骤（2）～（9）；若有，显示弯道离火车的距离并发出告警信息并对下一帧图像重复步骤（2）～（9）；所述检测前方是否有弯道的方法具体为：对于步骤（6）拟合得到的两条直线的任一条，从纵坐标为零的点开始依次向上，在该直线的附近沿X轴方向搜索，若搜索到十个连续点的横坐标位于该直线的同侧，则判定前方有弯道。