[发明专利]一种铁路应急辅助救援三维虚拟电子沙盘系统

摘要

本发明公开了一种铁路应急辅助救援三维虚拟电子沙盘系统，用以辅助铁路事故应急救援部门快速制定有效的铁路事故应急救援决策方案；采用由图像采集模块、图像识别模块、三维模型耦合模块、三维场景可视化模块、机构运动学仿真模块组成的电子沙盘构建铁路应急辅助救援三维虚拟电子沙盘系统。本发明三维可视化仿真模块快速重建列车事故现场的三维场景，以呈现直观的列车事故三维场景沙盘模型，进而构建各种机构运动学仿真模块模拟列车事故应急救援，为列车突发事故救援方案的制定提供参考。 1

主权项

1.一种铁路应急辅助救援三维虚拟电子沙盘系统，用以辅助铁路事故应急救援部门快速制定有效的铁路事故应急救援决策方案；采用由图像采集模块、图像识别模块、三维模型耦合模块、三维场景可视化模块、机构运动学仿真模块组成的电子沙盘构建铁路应急辅助救援三维虚拟电子沙盘系统，包括以下步骤：1)铁路事故发生后，系统接收事发点坐标信号，确定事故发生点地理坐标信息及事故车型，并将信号传输至沙盘的地理场景可视化处理器与无人机设备，以并行调用对应的三维场景可视化模块与图像采集模块，三维场景可视化模块计算流程转入步骤5，图像采集模块计算流程转入步骤2；2)沙盘的图像采集模块接收到输入的事发点信号，并接收由飞行器航拍获取的事故主体与地理环境图像序列并将信号输入图像处理器，调用图像识别模块；3)图像识别模块接收到图像采集模块返回的信号，通过图像处理器计算，完成下列步骤，并将计算结果输入三维模型耦合模块：a)对返回的多幅图像进行图像拼接，构建事发主体的地理环境全景图；b)对事发地地理环境全景图进行图像预处理，包括几何变换、直方图修正、图像滤波，为高层图像处理做准备；c)将预处理好的图像对列车进行基于点/边缘/区域的列车检测与分割，获得基于不同方法分割得到的全景图中的二维列车图像；d)调用已有的列车图像与环境图像数据库作为训练样本，通过模式识别方法，对基于多种分割方法得到的列车图像进行识别，以判别验证分割结果的正确性，从而选出与实际列车二维图像匹配程度最高的分割结果，得到列车在图像中的二维坐标并传输至三维模型耦合模块；4)三维模型耦合模块接收到步骤3输出的列车二维图像分割结果及其坐标，首先从步骤1获得事发车辆的列车型号，并从数据库中导入该车型的三维车体模型，通过步骤3中的训练样本数据库，采用机器学习分类算法，对分割得到的列车图像，估计其车厢姿态，得到车厢姿态后，调整三维车体的模型至对应状态，通过最小二乘法，按二维图像中的车厢顺序进行三维模型排布以完成耦合，从而完成事故发生后的列车三维模型复原；5)三维场景可视化模块接收到步骤1返回的事发点坐标信息，通过场景可视化处理器计算，完成以下步骤，并将计算结果输入机构运动学仿真模块：a)查找对应坐标的GIS信息数据库，贴图/纹理数据库，三维模型数据库，以整合事发点三维地形数据库至地理场景可视化处理器；b)基于GIS信息及高程数据与地理属性信息、贴图与纹理信息完成事发点三维地理环境的重建；c)在重建完成事发地三维地理环境后，调用三维模型数据库，完成三维对象处理；d)对已完成的铁路事故三维地理基本场景元素进行渲染，得到获得铁路事发现场可视化场景，进而对步骤4完成的事故列车三维模型进行贴图处理，整合事故场景三维电子沙盘构建；6)机构运动学仿真模块接收到步骤5整合的事故场景三维电子沙盘，首先从数据库获取起重机虚拟三维模型，根据事故三维可视化场景，智能选择救援方案，根据智能提取的方案，通过动画实现模拟救援过程，虚拟辅助铁路应急救援部门制定有效的救援方案；7)完成以上步骤后，最终通过可视化数据传输返回救援部门终端设备。