本發(fā)明涉及一種高鐵防撞設(shè)備及方法，特別是一種計(jì)算機(jī)視覺(jué)和毫米波技術(shù)結(jié)合的高鐵防撞設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)視覺(jué)和毫米波技術(shù)相結(jié)合的高鐵防撞設(shè)備是在高鐵動(dòng)車(chē)列車(chē)在調(diào)車(chē)過(guò)程中的專用防撞設(shè)備，用以在高鐵動(dòng)車(chē)組調(diào)車(chē)模式下，對(duì)前方路線狀態(tài)進(jìn)行全程自動(dòng)預(yù)警。高鐵動(dòng)車(chē)組在調(diào)車(chē)模式下，現(xiàn)有監(jiān)控記錄裝置無(wú)法有效監(jiān)控，容易出現(xiàn)人工瞭望失誤或未及時(shí)進(jìn)行降速、制動(dòng)，導(dǎo)致線路異常時(shí)出現(xiàn)車(chē)輛撞擊異物或追尾等事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種計(jì)算機(jī)視覺(jué)和毫米波技術(shù)結(jié)合的高鐵防撞設(shè)備及方法，解決高鐵動(dòng)車(chē)組在調(diào)車(chē)模式下，現(xiàn)有監(jiān)控記錄裝置無(wú)法有效監(jiān)控，容易出現(xiàn)人工瞭望失誤或未及時(shí)進(jìn)行降速、制動(dòng)，導(dǎo)致線路異常時(shí)出現(xiàn)車(chē)輛撞擊異物或追尾等事故的問(wèn)題。

一種計(jì)算機(jī)視覺(jué)和毫米波技術(shù)結(jié)合的高鐵防撞設(shè)備，包括：可見(jiàn)光相機(jī)、雷達(dá)探測(cè)器、處理器和語(yǔ)音報(bào)警器；還包括：分類器加載模塊、圖像預(yù)處理模塊、雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)模塊、計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊。其中，可見(jiàn)光相機(jī)、雷達(dá)探測(cè)器和語(yǔ)音報(bào)警器均通過(guò)線纜分別與處理器進(jìn)行物理連接，分類器加載模塊、圖像預(yù)處理模塊、雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)模塊和計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊運(yùn)行于處理器中。所述：

可見(jiàn)光相機(jī)的功能為：采集圖像視頻數(shù)據(jù)；

雷達(dá)探測(cè)器的功能為：通過(guò)毫米波技術(shù)探測(cè)前方目標(biāo)；

處理器的功能為：實(shí)現(xiàn)高鐵防撞設(shè)備各硬件模塊的控制和協(xié)調(diào)各軟件模塊工作；

語(yǔ)音報(bào)警器的功能為：通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)報(bào)警信息；

分類器加載模塊的功能為：加載機(jī)器學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練得到的分類器；

圖像預(yù)處理模塊的功能為：對(duì)可見(jiàn)光采集的視頻圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)和提取圖像特征；

雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)算法模塊的功能為：通過(guò)計(jì)算目標(biāo)距離雷達(dá)視軸的距離和角度，判斷目標(biāo)是否在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)的功能；

計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊的功能為：通過(guò)加載的分類器，根據(jù)圖像預(yù)處理模塊提取的圖像特征，結(jié)合模式識(shí)別的策略實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)。

高鐵防撞設(shè)備的工作過(guò)程為：高鐵防撞設(shè)備通過(guò)分類器加載模塊導(dǎo)入機(jī)器學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練好的分類器，然后啟動(dòng)雷達(dá)探測(cè)器工作，同時(shí)可見(jiàn)光相機(jī)模塊采集視頻數(shù)據(jù)，圖像預(yù)處理模塊對(duì)采集的視頻數(shù)據(jù)做圖像預(yù)處理，然后啟動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)算法模塊和計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊開(kāi)始目標(biāo)檢測(cè)。當(dāng)雷達(dá)探測(cè)器探測(cè)到目標(biāo)時(shí)，雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)算法模塊計(jì)算目標(biāo)距離高雷達(dá)視軸的距離和角度，通過(guò)距離和角度測(cè)算目標(biāo)是否在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)，當(dāng)目標(biāo)在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)時(shí)，則通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)：“注意，前方xx米有障礙物！”，其中xx表示目標(biāo)距離雷達(dá)視軸的距離，同時(shí)流程回到可見(jiàn)光相機(jī)模塊，采集下一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)目標(biāo)。當(dāng)目標(biāo)不在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)，但計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊通過(guò)加載的分類器結(jié)合模式識(shí)別策略檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，則通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)：“注意，前方有障礙物！”；當(dāng)目標(biāo)不在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)，且計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊通過(guò)加載的分類器結(jié)合模式識(shí)別策略檢測(cè)沒(méi)有檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，流程回到可見(jiàn)光相機(jī)模塊，采集下一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)目標(biāo)。當(dāng)雷達(dá)探測(cè)器沒(méi)有探測(cè)到目標(biāo)時(shí)，流程回到可見(jiàn)光相機(jī)模塊，采集下一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)目標(biāo)。

一種計(jì)算機(jī)視覺(jué)和毫米波技術(shù)相結(jié)合的高鐵防撞方法的具體步驟為：

第一步搭建高鐵防撞系統(tǒng)，包括：可見(jiàn)光相機(jī)、雷達(dá)探測(cè)器、處理器和語(yǔ)音報(bào)警器；還包括：分類器加載模塊、圖像預(yù)處理模塊、雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)模塊、計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊；其中，可見(jiàn)光相機(jī)、雷達(dá)探測(cè)器和語(yǔ)音報(bào)警器均通過(guò)線纜分別與處理器進(jìn)行物理連接；

第二步高鐵防撞系統(tǒng)通過(guò)分類器加載模塊導(dǎo)入機(jī)器學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練好的分類器，然后啟動(dòng)雷達(dá)探測(cè)器工作；

第三步可見(jiàn)光相機(jī)模塊采集視頻圖像數(shù)據(jù)；

第四步圖像預(yù)處理模塊對(duì)采集的視頻數(shù)據(jù)做圖像預(yù)處理；

第五步啟動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)算法模塊和計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊開(kāi)始目標(biāo)檢測(cè)；

當(dāng)雷達(dá)探測(cè)器探測(cè)到目標(biāo)時(shí)，雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)算法模塊計(jì)算目標(biāo)距離高雷達(dá)視軸的距離和角度，通過(guò)距離和角度測(cè)算目標(biāo)是否在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)：

當(dāng)目標(biāo)在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)時(shí)，則通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)：“注意，前方xx米有障礙物！”，其中xx表示目標(biāo)距離雷達(dá)視軸的距離，同時(shí)回到可見(jiàn)光相機(jī)模塊，采集下一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)目標(biāo)；

當(dāng)目標(biāo)不在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)，但計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊通過(guò)加載的分類器結(jié)合模式識(shí)別策略檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，則通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)：“注意，前方有障礙物！”；當(dāng)目標(biāo)不在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)，且計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊通過(guò)加載的分類器結(jié)合模式識(shí)別策略檢測(cè)沒(méi)有檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，回到可見(jiàn)光相機(jī)模塊，采集下一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)目標(biāo)；

當(dāng)雷達(dá)探測(cè)器沒(méi)有探測(cè)到目標(biāo)時(shí)，回到可見(jiàn)光相機(jī)模塊，采集下一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)目標(biāo)；至此，完成了基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)和毫米波技術(shù)相結(jié)合的高鐵防撞檢測(cè)。

本發(fā)明能夠全程自動(dòng)預(yù)警提示，輔助人工判斷并確認(rèn)線路狀態(tài)，以“故障導(dǎo)向安全”為設(shè)計(jì)原則，是高鐵動(dòng)車(chē)組調(diào)車(chē)作業(yè)的又一道安全屏障和防護(hù)網(wǎng)。

附圖說(shuō)明

圖1一種計(jì)算機(jī)視覺(jué)和毫米波技術(shù)結(jié)合的高鐵防撞設(shè)備的工作流程圖；

圖2一種計(jì)算機(jī)視覺(jué)和毫米波技術(shù)結(jié)合的高鐵防撞設(shè)備的組成示意圖。

具體實(shí)施方式

一種計(jì)算機(jī)視覺(jué)和毫米波技術(shù)結(jié)合的高鐵防撞設(shè)備，包括：可見(jiàn)光相機(jī)、雷達(dá)探測(cè)器、處理器和語(yǔ)音報(bào)警器；還包括：分類器加載模塊、圖像預(yù)處理模塊、雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)模塊、計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊。其中，可見(jiàn)光相機(jī)、雷達(dá)探測(cè)器和語(yǔ)音報(bào)警器均通過(guò)線纜分別與處理器進(jìn)行物理連接，所述：

可見(jiàn)光相機(jī)的功能為：采集圖像視頻數(shù)據(jù)；

雷達(dá)探測(cè)器的功能為：通過(guò)毫米波技術(shù)探測(cè)前方目標(biāo)；

處理器的功能為：實(shí)現(xiàn)高鐵防撞設(shè)備各硬件模塊的控制和協(xié)調(diào)各軟件模塊工作；

語(yǔ)音報(bào)警器的功能為：通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)報(bào)警信息；

分類器加載模塊的功能為：加載機(jī)器學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練得到的分類器；

圖像預(yù)處理模塊的功能為：對(duì)可見(jiàn)光采集的視頻圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)和提取圖像特征；

雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)算法模塊的功能為：通過(guò)計(jì)算目標(biāo)距離雷達(dá)視軸的距離和角度，判斷目標(biāo)是否在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)的功能；

計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊的功能為：通過(guò)加載的分類器，根據(jù)圖像預(yù)處理模塊提取的圖像特征，結(jié)合模式識(shí)別的策略實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)。

高鐵防撞設(shè)備的工作過(guò)程為：高鐵防撞設(shè)備通過(guò)分類器加載模塊導(dǎo)入機(jī)器學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練好的分類器，然后啟動(dòng)雷達(dá)探測(cè)器工作，同時(shí)可見(jiàn)光相機(jī)模塊采集視頻數(shù)據(jù)，圖像預(yù)處理模塊對(duì)采集的視頻數(shù)據(jù)做圖像預(yù)處理，然后啟動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)算法模塊和計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊開(kāi)始目標(biāo)檢測(cè)。當(dāng)雷達(dá)探測(cè)器探測(cè)到目標(biāo)時(shí)，雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)算法模塊計(jì)算目標(biāo)距離高雷達(dá)視軸的距離和角度，通過(guò)距離和角度測(cè)算目標(biāo)是否在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)，當(dāng)目標(biāo)在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)時(shí)，則通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)：“注意，前方xx米有障礙物！”，其中xx表示目標(biāo)距離雷達(dá)視軸的距離，同時(shí)流程回到可見(jiàn)光相機(jī)模塊，采集下一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)目標(biāo)。當(dāng)目標(biāo)不在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)，但計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊通過(guò)加載的分類器結(jié)合模式識(shí)別策略檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，則通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)：“注意，前方有障礙物！”；當(dāng)目標(biāo)不在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)，且計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊通過(guò)加載的分類器結(jié)合模式識(shí)別策略檢測(cè)沒(méi)有檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，流程回到可見(jiàn)光相機(jī)模塊，采集下一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)目標(biāo)。當(dāng)雷達(dá)探測(cè)器沒(méi)有探測(cè)到目標(biāo)時(shí)，流程回到可見(jiàn)光相機(jī)模塊，采集下一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)目標(biāo)。

一種計(jì)算機(jī)視覺(jué)和毫米波技術(shù)相結(jié)合的高鐵防撞方法的具體步驟為：

第一步搭建高鐵防撞系統(tǒng)，包括：可見(jiàn)光相機(jī)、雷達(dá)探測(cè)器、處理器和語(yǔ)音報(bào)警器；還包括：分類器加載模塊、圖像預(yù)處理模塊、雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)模塊、計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊；其中，可見(jiàn)光相機(jī)、雷達(dá)探測(cè)器和語(yǔ)音報(bào)警器均通過(guò)線纜分別與處理器進(jìn)行物理連接；

第二步高鐵防撞系統(tǒng)通過(guò)分類器加載模塊導(dǎo)入機(jī)器學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練好的分類器，然后啟動(dòng)雷達(dá)探測(cè)器工作；

第三步可見(jiàn)光相機(jī)模塊采集視頻圖像數(shù)據(jù)；

第四步圖像預(yù)處理模塊對(duì)采集的視頻數(shù)據(jù)做圖像預(yù)處理；

第五步啟動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)算法模塊和計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊開(kāi)始目標(biāo)檢測(cè)；

當(dāng)雷達(dá)探測(cè)器探測(cè)到目標(biāo)時(shí)，雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)算法模塊計(jì)算目標(biāo)距離高雷達(dá)視軸的距離和角度，通過(guò)距離和角度測(cè)算目標(biāo)是否在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)：

當(dāng)目標(biāo)在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)時(shí)，則通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)：“注意，前方xx米有障礙物！”，其中xx表示目標(biāo)距離雷達(dá)視軸的距離，同時(shí)回到可見(jiàn)光相機(jī)模塊，采集下一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)目標(biāo)；

當(dāng)目標(biāo)不在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)，但計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊通過(guò)加載的分類器結(jié)合模式識(shí)別策略檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，則通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)：“注意，前方有障礙物！”；當(dāng)目標(biāo)不在列車(chē)行駛的鐵軌范圍內(nèi)，且計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊通過(guò)加載的分類器結(jié)合模式識(shí)別策略檢測(cè)沒(méi)有檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，回到可見(jiàn)光相機(jī)模塊，采集下一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)目標(biāo)；

當(dāng)雷達(dá)探測(cè)器沒(méi)有探測(cè)到目標(biāo)時(shí)，回到可見(jiàn)光相機(jī)模塊，采集下一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，繼續(xù)檢測(cè)目標(biāo)；至此，完成了基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)和毫米波技術(shù)相結(jié)合的高鐵防撞檢測(cè)。