基于單目視覺的列車前方障礙物檢測識別算法研究.pdf

1、鐵路承載著國民流動和貨物運(yùn)輸?shù)闹卮笫姑?。我國鐵路不僅里程長，且跨越不同的地形，由山體滑坡、塌方、泥石流等自然災(zāi)害、前方車列、人、物等隨機(jī)異物造成的限界入侵事件頻發(fā)，嚴(yán)重威脅著列車行車安全。在高速行車環(huán)境下，僅依靠司機(jī)視覺、巡道工和單點監(jiān)控防護(hù)的方式已難以實現(xiàn)對行車環(huán)境的實時可靠監(jiān)測。隨著軌道交通全自動駕駛信號系統(tǒng)的研發(fā)和鐵路視覺監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)行車前方鐵路限界環(huán)境的智能化監(jiān)測已然成為研究的熱點課題，具有重要的現(xiàn)實意義。
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2、文在對當(dāng)前國內(nèi)外已有軌道交通限界監(jiān)測技術(shù)研究和對比的基礎(chǔ)上，采用基于車載單目視覺的方式來實現(xiàn)列車運(yùn)行前方限界內(nèi)障礙物的檢測和識別。通過對目標(biāo)序列幀的分析，依據(jù)路軌環(huán)境特征，著力于解決鐵路限界區(qū)域的識別和追蹤、疑似障礙物前景目標(biāo)的定位提取和侵限障礙物的檢測識別三個關(guān)鍵步驟。本文主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)鐵路限界檢測跟蹤算法研究。針對目前以靜態(tài)直線為主的限界模型準(zhǔn)確性不足的問題，本文以鐵路軌道線為基準(zhǔn)，通過像素比例變換來核定限界范

3、圍，提出了分段可切換曲線模型來實現(xiàn)軌道線的動態(tài)跟蹤與描述。算法在近景區(qū)域以改進(jìn)Hough變換得到直軌參數(shù)，在遠(yuǎn)景區(qū)提出基于Hu不變矩的可漂移窗口搜索算法得到軌道特征點，以此擬合遠(yuǎn)景軌道模型。最后，依據(jù)模型切換策略和仿射變換原理實時更新限界范圍。
　　(2)疑似障礙物目標(biāo)定位提取算法研究。目前研究中所采用的前景目標(biāo)檢測方法在動態(tài)路軌環(huán)境中背景干擾較大，本文提出以幀間差分法為基礎(chǔ)，根據(jù)軌間紋理可知的特性，引入數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)重構(gòu)軌間紋理，以

4、實現(xiàn)差分補(bǔ)償，通過灰度差分累積值在疑似障礙物目標(biāo)位置具有突變點來確定前景目標(biāo)位置，實現(xiàn)疑似目標(biāo)的定位和分割提取。
　　(3)限界內(nèi)障礙物檢測識別算法的研究。針對目前研究中存在目標(biāo)辨識判別特征單一，難以適應(yīng)路軌多變環(huán)境的問題，本文分析了干擾障礙物目標(biāo)辨識的主要對象，針對性地融合了多類形狀特征和區(qū)域紋理特征來豐富特征類型，采用Adaboost算法將由多類特征確定的分量分類器集成為強(qiáng)分類器以實現(xiàn)疑似目標(biāo)的辨識，有效提高了識別的準(zhǔn)確度。<