磁浮检测小车障碍物检测方法和系统
技术领域
本申请涉及磁悬浮轨道检测
技术领域
,特别是涉及一种磁浮检测小车障碍物检测方法和系统。背景技术
磁浮检测车辆是夜间在磁浮轨道上低速运行的车辆,通过车载的传感器检测磁浮轨道的各种参数,从而判断磁浮轨道的状态。检测过程中,轨道上的维修人员、遗漏的工具等障碍物,均会对磁浮轨检车辆的安全造成影响。同时,轨道上的断头路也会使磁浮检测车辆掉下轨道,产生安全事故。
目前进行轨道检测时,一般是使用点云检测磁浮轨道的障碍物,例如:一种基于点云的磁悬浮轨道障碍物检测方法(公开号CN109657698A)通过分析点云特征来判断障碍物的存在,但是该方法有以下几个缺点:
(1)成本高。现有的点云方法,须通过多线激光雷达等特殊的传感器获取。这种传感器价格高昂,限制了大批量应用的可能。
(2)计算量大。点云属于三维数据,数据量庞大,导致后续的计算处理速度缓慢。
(3)检测频率低。获取点云数据的传感器,由于工作原理的限制,扫描频率较低,约10Hz左右,无法对障碍物做出实时响应。
发明内容
因此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够解决点云进行轨道检测成本高、计算量大以及检测频率低问题的磁浮检测小车障碍物检测方法和系统。
一种磁浮检测小车障碍物检测方法,应用于磁浮检测小车障碍物检测系统,所述障碍物检测系统安装于磁浮检测小车上,所述障碍物检测系统包括:一字形激光发射器和相机;所述一字形激光发射器和相机的安装方向为磁浮检测小车的正前进方向,且所述一字形激光发射器用于在磁浮检测小车行进正前方磁浮轨枕和磁浮F轨形成一字形激光;所述方法包括:
使用所述一字形激光发射器在磁浮检测小车行进正前方轨道和轨道面形成一字形激光;
通过所述相机拍摄所述一字形激光的激光图像,对所述激光图像进行图像二值化与降噪,得到二值图;
根据所述二值图中对应于所述一字形激光的形状,确定轨道是否异常。
在其中一个实施例中,所述一字形激光与磁浮F轨外边沿垂直。
在其中一个实施例中,所述两条磁浮F轨上,或所述磁浮轨枕上所述一字形激光的形状为曲线或断开,则轨道异常,且判断轨道上存在障碍物。
在其中一个实施例中,所述磁浮F轨上所述一字形激光或所述磁浮轨枕上所述一字形激光缺失时,则轨道异常,且判断轨道前方为断头路。
在其中一个实施例中,所述磁浮F轨上所述一字形激光的形状为直线时,且所述磁浮轨枕上所述一字形激光的形状为直线,则轨道正常。
在其中一个实施例中,所述相机为彩色相机。
在其中一个实施例中,所述激光发射器和相机的镜头位于同一个平面上,且所述激光发射器的激光发射方向与所述相机光轴方向呈预设的夹角。
一种磁浮检测小车障碍物检测系统,所述系统包括:安装于磁浮检测小车上,所述障碍物检测系统包括:一字形激光发射器和相机;所述一字形激光发射器和相机的安装方向为磁浮检测小车的正前进方向,且所述一字形激光发射器用于在磁浮检测小车行进正前方磁浮轨枕和磁浮F轨形成一字形激光,所述障碍物检测系统用于执行上述方法。
上述磁浮检测小车障碍物检测方法和系统,应用于磁浮检测小车障碍物检测系统,障碍物检测系统安装于磁浮检测小车上,障碍物检测系统包括:一字形激光发射器和相机;一字形激光发射器和相机的安装方向为磁浮检测小车的正前进方向,且一字形激光发射器用于在磁浮检测小车行进正前方磁浮轨枕和磁浮F轨形成一字形激光;使用一字形激光发射器在磁浮检测小车行进正前方轨道和轨道面形成一字形激光;通过相机拍摄一字形激光的激光图像,对激光图像进行图像二值化与降噪,得到二值图;根据二值图中对应于一字形激光的形状,确定轨道是否异常。本发明的技术方案,首先分析出磁浮轨道的特征,在磁浮检测小车安装一字形激光发射器和相机,在进行轨道检测工作时,一字形激光发射器用于在磁浮检测小车行进正前方磁浮轨枕和磁浮F轨形成一字形激光,然后利用机拍摄一字形激光的激光图像,对激光图像进行图像二值化与降噪,得到二值图,从而减小数据处理量,最终通过识别二值图中对应于一字形激光的形状,确定轨道是否异常。而一字形激光发射器和相机成本低,处理的数据量小,并且检测频率是相机的拍摄频率,可以自由设置,从而实现了成本、数据量小以及检测频率高的效果。
附图说明
图1为一个实施例中磁浮检测小车障碍物检测方法的流程示意图;
图2为一个实施例中一字形激光发射器工作状态示意图;
图3为一个实施例中一种相机工作状态示意图;
图4为一个实施例中轨道存在障碍时二值图;
图5为另一个实施例中轨道存在障碍时二值图;
图6为一个实施例中轨道为断头路时二值图;
图7为一个实施例中轨道正常时二值图;
图8为一个实施例中一字形激光发射器和相机排列示意图;
图9为一个实施例中一字形激光发射器和相机夹角示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
在一个实施例中,如图1所示,提供了一种磁浮检测小车障碍物检测方法,以该方法应用于磁浮检测小车障碍物检测系统,包括以下步骤:
步骤102,使用一字形激光发射器在磁浮检测小车行进正前方轨道和轨道面形成一字形激光。
值得说明的是,磁浮轨道是由磁浮F轨和轨枕组成,一字形激光发射器工作时,会在磁浮检测小车前方磁浮F轨和轨枕分别形成一字型激光,若磁浮F轨和轨枕正常,可以预料得到,一字型激光为直线。
步骤104,通过相机拍摄一字形激光的激光图像,对激光图像进行图像二值化与降噪,得到二值图。
图像二值化采用的常规图像颜色通道过滤等方法实现,图像降噪采用中值滤波等方法实现。二值图指的是仅包含黑白色块的图,在本发明实施例中,得到的二值图,可以设置一字型激光是白色像素组成的,而背景则为黑色像素,也可以设置一字型激光是黑色像素组成的,而背景是白色像素。
步骤106,根据二值图中对应于一字形激光线的形状,确定轨道是否异常。
对轨道的检测实际上是识别二值图中的像素,因此数据处理量非常小,适合于实时处理。
具体的,磁浮检测小车障碍物检测系统安装于磁浮检测小车上,障碍物检测系统包括:一字形激光发射器和相机;一字形激光发射器和相机的安装方向为磁浮检测小车的正前进方向,且一字形激光发射器用于在磁浮检测小车行进正前方磁浮轨枕和磁浮F轨形成一字形激光。
上述磁浮检测小车障碍物检测方法中,应用于磁浮检测小车障碍物检测系统,障碍物检测系统安装于磁浮检测小车上,障碍物检测系统包括:一字形激光发射器和相机;一字形激光发射器和相机的安装方向为磁浮检测小车的正前进方向,且一字形激光发射器用于在磁浮检测小车行进正前方磁浮轨枕和磁浮F轨形成一字形激光;使用一字形激光发射器在磁浮检测小车行进正前方轨道和轨道面形成一字形激光;通过相机拍摄一字形激光的激光图像,对激光图像进行图像二值化与降噪,得到二值图;根据二值图中对应于一字形激光的形状,确定轨道是否异常。本发明的技术方案,首先分析出磁浮轨道的特征,在磁浮检测小车安装一字形激光发射器和相机,在进行轨道检测工作时,一字形激光发射器用于在磁浮检测小车行进正前方磁浮轨枕和磁浮F轨形成一字形激光,然后利用机拍摄一字形激光的激光图像,对激光图像进行图像二值化与降噪,得到二值图,从而减小数据处理量,最终通过识别二值图中对应于一字形激光的形状,确定轨道是否异常。而一字形激光发射器和相机成本低,处理的数据量小,并且检测频率是相机的拍摄频率,可以自由设置,从而实现了成本、数据量小以及检测频率高的效果。
在其中一个实施例中,一字形激光与磁浮F轨外边沿垂直。如图2所示,提供一种一字形激光发射器工作状态示意图,由此可知,在磁浮F轨和轨枕上分别形成了一字形激光。利用了该特征,在不同的障碍或者故障下,根据一字形激光的特征可以快速的确认故障或者障碍类型。
如图3所示,提供一种相机工作状态示意图。
在其中一个实施例中,磁浮F轨上一字形激光的形状为直线时,且磁浮轨枕上一字形激光的形状为曲线,则轨道异常,且判断轨道上存在障碍物。
本实施例中,例如轨枕上有障碍物,激光会磁浮轨枕上一字形激光的形状为曲线,如图4所示,则轨道异常,磁浮检测小测判断轨道上存在障碍物,向中心服务器反馈异常并且反馈异常类型,图5给出了另一条轨道上存在障碍物的情况。
在其中一个实施例中,磁浮F轨上一字形激光或磁浮轨枕上一字形激光缺失时,则轨道异常,且判断轨道前方为断头路。
本实施例中,若前方轨道为断头路,则磁浮F轨或磁浮轨枕上有缺失,如图6所示。
在其中一个实施例中,磁浮F轨上所述一字形激光的形状为直线时,且所述磁浮轨枕上所述一字形激光的形状为直线,则轨道正常。如图7所示。
在其中一个实施例中,相机为彩色相机。彩色相机可以拍摄丰富信息的现场图像,轨道检测小车不仅可以利用彩色图像提取二值图,还可以将现场图像反馈至中心服务器,以便指挥中心快速确认现场状况,利于障碍或者故障的解决。
在其中一个实施例中,如图8所示,给出激光发射器和相机的镜头位于同一个平面上,且激光发射器的激光发射方向与相机光轴方向呈预设的夹角。
如图9所示,给出了一种上下排列且左右交错的排列方式,即实现一种夹角排列方式,具体的排列方式以实现检测功能为准,在此不做具体的限定。
应该理解的是,虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中,提供了一种磁浮检测小车障碍物检测系统,安装于磁浮检测小车上,所述障碍物检测系统包括:一字形激光发射器和相机;所述一字形激光发射器和相机的安装方向为磁浮检测小车的正前进方向,且所述一字形激光发射器用于在磁浮检测小车行进正前方磁浮轨枕和磁浮F轨形成一字形激光,所述障碍物检测系统用于执行上述任一个实施例中方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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