[发明专利]基于视觉检测的铁路道岔开口判定方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于视觉检测的铁路道岔开口判定方法及系统，所述方法包括：连续采集前方铁轨图像，对图像进行特征提取和梯形变换，通过检测道岔开关进行道岔定位；根据道岔定位在经过梯形变换后的图像中搜索道岔区域，提取道岔区域轨道的二值图；在二值图中按照逐行搜索的方式分别提取道岔左右两侧的轨道线，计算左侧/右侧的两条轨道线之间的距离，拟合道岔左侧/右侧的两条轨道线之间的距离变化趋势；根据左侧/右侧的两条轨道线之间的距离变化趋势判断左侧/右侧的两条轨道线的开闭情况；根据道岔左右两侧的轨道线开闭情况判断道岔开口方向和本车主轨道。本发明基于视觉检测技术实现道岔处行驶方向判断，提高了车辆辅助驾驶控制的能力。

技术领域

本发明属于铁路视觉检测技术领域，具体涉及一种基于视觉检测的铁路道岔开口判定方法及系统。

背景技术

铁道车辆的行驶中需要准确识别前方铁轨路况，以保证行驶安全。由于铁路轨道一般覆盖范围广，铁轨之间交错连通，对铁路道岔开口方向的准确判断是铁路安全行驶的基本要求。

基于机器视觉的车道识别已经成为辅助驾驶的重要发展方向，而机器视觉技术在识别铁路轨道线方面的应用还较少，目前主要集中在铁路轨道线识别，用于线路检测和预警，而基于机器视觉技术进行铁路道岔开口方向判断的研究甚少。公开号为CN112004732A的发明专利公开了一种铁路轨道识别装置，并公开了用于检测是否存在从检测出的所述铁路轨道分支的分支轨道检测部，但是其仅能根据图像检测出是否有分支轨道以及分支轨道的位置，但是并不能准确判断出道岔开口方向，因此为了进一步为铁路车辆运行提供更有用的信息，有必要提出一种基于机器视觉的铁路道岔开口方向判定方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于视觉检测的铁路道岔开口判定方法及系统，用于解决现有的视觉检测技术无法有效识别铁路道岔开口方向的问题。

本发明第一方面，公开一种基于视觉检测的铁路道岔开口判定方法，所述方法包括：

连续采集前方铁轨图像，对图像进行特征提取和梯形变换，通过检测道岔开关进行道岔定位；

根据道岔定位所得到的位置信息在经过梯形变换后的图像中搜索道岔区域，提取道岔区域轨道的二值图；

在二值图中按照逐行搜索的方式分别提取道岔左右两侧的轨道线，计算左侧/右侧的两条轨道线之间的距离，拟合道岔左侧/右侧的两条轨道线之间的距离变化趋势；

根据道岔左侧/右侧的两条轨道线之间的距离变化趋势判断左侧/右侧的两条轨道线的开闭情况；

根据道岔左右两侧的轨道线开闭情况判断道岔开口方向和本车主轨道。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述对图像进行特征提取和梯形变换具体包括：

提取图像的边缘特征，得到图像的横向高频分量；

对具有横向高频分量的图像进行梯形变换，变换公式为：

factor(i)_w＝len_w/(stp(i,j)-sta(i,j))

其中，Img_out_i,j为梯形变换的输出结果，i＝1,2,…,h，j＝1,2,…,w，h和w分别为图像的高度和宽度，imresize(·)为缩放函数，用于对图像进行双线性插值后缩放，iimg[i,sta(i,j):stp(i,j)]表示图像的第i行中从sta(i,j)开始到stp(i,j)结束的像素点，sta(i,j)和stp(i,j)的计算公式为：

sta(i,j)＝floor(k0*(i-search_row_num)+1+j)

stp(i,j)＝floor(k1*(i-search_row_num)+right_ipm-left_ipm+1+j)