專利名稱：一種基于在線學(xué)習(xí)的鐵路障礙物檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種基于在線學(xué)習(xí)的鉄路障礙物檢測方法。
背景技術(shù)：
火車安全駕駛一直以來都是ー個熱門的研究課題，我國毎年有數(shù)以萬計的人死于鉄路交通，但遺憾的是目前尚未出現(xiàn)ー種非常健全火車安全駕駛系統(tǒng)，所以就目前來說對火車前方障礙物檢測方法的研究是非常有意義的?；谲囕d傳感器的前方障礙物檢測方法主要分為兩大類:一類是基于毫米雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波等非可視化傳感器的方法；另ー類是基于攝像頭的可視化的障礙物檢測方法。目前對后者的研究存在鐵軌定位不準(zhǔn)、障礙物檢測誤檢率高等問題，主要原因在于:鐵軌定位方面?zhèn)鹘y(tǒng)的方法只利用了的圖像邊緣信息同時假設(shè)鐵軌在圖像中呈直線狀，導(dǎo)致鐵軌檢測不全或彎道無法檢測；障礙物檢測方面?zhèn)鹘y(tǒng)的方法假設(shè)鐵軌內(nèi)部紋理有很強的一致性，所以障礙物即軌內(nèi)紋理突變的區(qū)域?qū)е聦墐?nèi)積水、岔道、臟東西等物體的誤檢。

發(fā)明內(nèi)容
針對傳統(tǒng)方法在鐵軌定位過程中存在的問題，本發(fā)明提出了ー種基于動態(tài)規(guī)劃的鐵軌定位方法。該方法能夠快速有效地定位鐵軌的位置，同時能解決彎道無法檢測問題。針對障礙物檢測問題，本發(fā)明提出了一種基于在線學(xué)習(xí)的障礙物檢測，利用機器學(xué)習(xí)的方法，實時分析、統(tǒng)計鐵軌路況，能夠有效的降低對岔道、積水等物體的誤檢。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:本發(fā)明首先進行鐵軌定位，然后在鐵路區(qū)域進行障礙物檢測。所述的鐵軌定位，其具體步驟是:
1、鐵軌信息提取
鐵軌信息提取的主要目標(biāo)是估計鐵軌在圖像上的起始點坐標(biāo)及消失點的坐標(biāo)。經(jīng)測試火車近處的鐵軌在圖像中表現(xiàn)為直線，同時根據(jù)透視變化的規(guī)律，鐵軌寬度在圖像中呈線性變化，所以確定了近處鐵軌直線信息就同時確定了鐵軌的起始坐標(biāo)及消失點的坐標(biāo)，其實現(xiàn)過程如下所示:a)計算圖像梯度。b)邊緣檢測。c)利用hogh變換提取圖像的直線段。d)根據(jù)鐵軌在圖像中的角度變化和鐵軌之間的距離提取符合要求的直線對。e)選取梯度最強的直線對，即為圖像中近處鐵軌。f)計算選定的直線對的直線表達(dá)式，兩直線與圖像底邊的交點為鐵軌的起始坐標(biāo)，兩直線的交點為鐵軌的消失點。需要說明的是這里只計算了消失點的縱向坐標(biāo)。2、利用動態(tài)規(guī)劃定位鐵軌信息
動態(tài)規(guī)劃是ー種根據(jù)某種規(guī)則計算最優(yōu)路徑的方法，在車載攝像頭采集的視頻中，鐵軌對于圖像局部來說其梯度總是最強的(大部分情況總是這樣)，所以可以以圖像梯度為代價用動態(tài)規(guī)劃的方法來定位鐵軌的位置，為了提高動態(tài)規(guī)劃的穩(wěn)定性，本發(fā)明以兩條鐵軌的梯度為代價同時搜索兩條鐵軌的位置信息。所述的障礙物檢測，其具體步驟是:
1、鐵軌分段
對鐵軌進行分段，每段區(qū)域的高度為鐵軌最大寬度的1/6。2、紋理描述
采用LBP紋理直方圖作為每個區(qū)域的紋理描述，LBP算子為:
權(quán)利要求
1.一種基于在線學(xué)習(xí)的鉄路障礙物檢測方法，其特征在于該方法包括鐵軌定位和障礙物檢測；所述的鐵軌定位包括步驟1和步驟2 ;所述的障礙物檢測包括步驟3、步驟4、步驟5和步驟6 ； 步驟1、鐵軌信息提??； 鐵軌信息提取的主要目標(biāo)是估計鐵軌在圖像上的起始點坐標(biāo)及消失點的坐標(biāo)；經(jīng)測試火車近處的鐵軌在圖像中表現(xiàn)為直線，同時根據(jù)透視變化的規(guī)律，鐵軌寬度在圖像中呈線性變化，所以確定了近處鐵軌直線信息就同時確定了鐵軌的起始坐標(biāo)及消失點的坐標(biāo)，其具體過程如下所示: a)計算圖像梯度； b)邊緣檢測； c)利用hogh變換提取圖像的直線段； d)根據(jù)鐵軌在圖像中的角度變化和鐵軌之間的距離提取符合要求的直線對； e)選取梯度最強的直線對，即為圖像中近處鐵軌； f)計算選定的直線對的直線表達(dá)式，兩直線與圖像底邊的交點為鐵軌的起始坐標(biāo)，兩直線的交點為鐵軌的消失點； 步驟2、利用動態(tài)規(guī)劃定位鐵軌信息； 動態(tài)規(guī)劃是ー種根據(jù)某種規(guī)則計算最優(yōu)路徑的方法，在車載攝像頭采集的視頻中，鐵軌對于圖像局部來說其梯度總是最強的，以圖像梯度為代價，用動態(tài)規(guī)劃的方法來定位鐵軌的位置，為了提高動態(tài)規(guī)劃的穩(wěn)定性，以兩條鐵軌的梯度為代價同時搜索兩條鐵軌的位置信息； 步驟3、鐵軌分段； 對鐵軌進行分段，每段區(qū)域的高度為鐵軌最大寬度的1/6 ； 步驟4、紋理描述； 采用LBP紋理直方圖作為每個區(qū)域的紋理描述，LBP算子為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種基于在線學(xué)習(xí)的鉄路障礙物檢測方法，其特征在于:步驟I中a)計算圖像梯 度采用SOBEL算子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于在線學(xué)習(xí)的鐵路障礙物檢測方法。傳統(tǒng)的方法只利用了的圖像邊緣信息同時假設(shè)鐵軌在圖像中呈直線狀，導(dǎo)致鐵軌檢測不全或彎道無法檢測。本發(fā)明首先進行鐵軌定位，然后在鐵路區(qū)域進行障礙物檢測。鐵軌定位包括鐵軌信息提取和利用動態(tài)規(guī)劃定位鐵軌信息。障礙物檢測包括鐵軌分段、紋理描述、在線學(xué)習(xí)和檢測障礙物。本發(fā)明利用動態(tài)規(guī)劃的方法提高了直線鐵軌定位的精度，同時實現(xiàn)了鐵軌的彎道定位；針對障礙物檢測，本發(fā)明采用機器學(xué)習(xí)的方法實時分析、統(tǒng)計鐵路路況，利用統(tǒng)計結(jié)果判斷鐵路當(dāng)前路面是否存在障礙物，有效的降低障礙物檢測的誤檢率，起到了火車輔助駕駛并大幅度降低了車載視頻事后分析的工作量。
文檔編號G06K9/00GK103116743SQ201310045159
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者尚凌輝, 林國錫, 張兆生, 高勇 申請人:浙江捷尚視覺科技有限公司