一种三维激光异物侵限监测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种三维激光异物侵限监测方法及系统，该方法包括：基于三维数据采集装置采集三维监测区域内的激光数据；对所述激光数据进行建模，并结合图像深度学习方法过滤干扰信息；基于过滤后的建模数据进行异物侵限判断，当判定发生异物侵限时，控制所述双轴稳定云台使所述三维激光传感器作偏航运动，通过水平扫描方式，对异物进行追踪定位；在异物定位后，控制所述双轴稳定云台使所述三维激光传感器作俯仰运动，通过垂直扫描方式，对重点监控区域点云进行精密扫描；根据精细扫描结果，自动识别异物的三维信息，并发出报警信息。本发明专利技术具有稳定性高、响应速度快、误报漏报率低、无盲区、抗干扰、安装简便、适用范围广等特点。

A 3-D laser foreign body intrusion detection method and system

【技术实现步骤摘要】
一种三维激光异物侵限监测方法及系统
本专利技术属于铁路异物侵限监测
，尤其涉及一种三维激光异物侵限监测方法及系统。
技术介绍
现有异物侵限监测方法主要以二维激光传感器为核心的平面监测为主，二维激光传感器是基于发射的激光点形成的平面来捕捉监测范围内的异物，该方法比较适用于被监测面为一平面，根据《线路障碍自动监测报警系统暂行技术条件》中要求监测平面应在轨面70mm以上，为避免漏报、误报，其监测平面与轨面间距也不宜过大，应尽量与轨面平行。穿越山区的线路大部分为双线、曲线地段，甚至有山区车站多股道线路，需要对整个线路中的轨道上方进行异物侵限监测。对于双线、曲线地段、岔区及多股道站线区间等特殊地段，二维激光传感器为核心的平面监测方法主要存在以下问题：(1)实施成本增大，增加的成本与监测区间内的股道数量呈倍数关系；(2)监测区域内易存在盲区和干扰，如堆高砟肩、标桩、岔区内转撤机等；(3)曲线超高较大地段，沿线路方向量程受到约束，增加了激光传感器的布设密度。有鉴于此，需要一种适用于双线、曲线地段、岔区及多股道站线区间等特殊地段的异物侵限监测方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三维激光异物侵限监测方法及系统，以解决上述技术问题。本专利技术提供了一种三维激光异物侵限监测方法，包括：步骤一：基于三维数据采集装置采集三维监测区域内的激光数据；所述三维数据采集装置包括安装有三维激光传感器的双轴稳定云台，所述双轴稳定云台可使所述三维激光传感器在偏航、俯仰两个自由度中作旋转运动；步骤二：对所述激光数据进行建模，并结合图像深度学习方法过滤干扰信息；所述干扰信息包括人员、车辆、漂浮物中的一种或多种；步骤三：基于所述过滤后的建模数据进行异物侵限判断，当判定发生异物侵限时，控制所述双轴稳定云台使所述三维激光传感器作偏航运动，通过水平扫描方式，对异物进行追踪定位；步骤四：在异物定位后，控制所述双轴稳定云台使所述三维激光传感器作俯仰运动，通过垂直扫描方式，对重点监控区域点云进行精密扫描；步骤五：根据精细扫描结果，自动识别异物的三维信息，并发出报警信息。进一步地，在所述步骤五之后还包括：步骤六：根据所述报警信息进行数据统计分析和/或历史追溯。进一步地，所述步骤五还包括：判断所述异物的类型，并根据判断结果对所述报警信息进行修正。进一步地，所述步骤五还包括：对监测区域内的现场人员及其行为状态进行识别，得到人员识别结果；将所述异物侵限判断结果与所述人员识别结果进行信息融合，生成综合报警信息。进一步地，所述步骤五还包括：对监测区域内的漂浮物进行运动轨迹分析，得到生成漂浮物运动轨迹分析结果；将所述异物侵限判断结果与所述漂浮物运动轨迹分析结果进行信息融合，生成综合报警信息。进一步地，所述步骤五还包括：对通过监测区域内的车辆进行识别，得到车辆识别结果；将所述异物侵限判断结果与所述车辆识别结果进行信息融合，生成综合报警信息。进一步地，所述步骤五还包括：对线路限界外的风险源进行识别，判断所述风险源侵入线路限界内的风险等级，并进行预警。本专利技术还提供了一种三维激光异物侵限监测系统，包括：三维数据采集装置，用于采集三维监测区域内的激光数据；所述三维数据采集装置包括安装有三维激光传感器的双轴稳定云台，所述双轴稳定云台可使所述三维激光传感器在偏航、俯仰两个自由度中作旋转运动；数据处理装置，用于执行以下操作：对所述激光数据进行建模，并结合图像深度学习方法干扰信息；所述干扰信息包括人员、车辆、漂浮物中的多种；基于过滤后的建模数据进行异物侵限判断，当判定发生异物侵限时，控制所述双轴稳定云台使所述三维激光传感器作偏航运动，通过水平扫描方式，对异物进行追踪定位；在异物定位后，控制所述双轴稳定云台使所述三维激光传感器作俯仰运动，通过垂直扫描方式，对重点监控区域点云进行精密扫描；根据精细扫描结果，自动识别异物的三维信息，并发出报警信息。进一步地，该系统还包括监控中心，所述监控中心根据所述报警信息进行数据统计分析和/或历史追溯。进一步地，所述数据处理装置还判断所述异物的类型，并根据判断结果对所述报警信息进行修正，包括：对监测区域内的现场人员及其行为状态进行识别，得到人员识别结果，将所述异物侵限判断结果与所述人员识别结果进行信息融合，生成综合报警信息；对监测区域内的漂浮物进行运动轨迹分析，得到漂浮物运动轨迹分析结果，将所述异物侵限判断结果与所述漂浮物运动轨迹分析结果进行信息融合，生成综合报警信息；对通过监测区域内的车辆进行识别，得到车辆识别结果，将所述异物侵限判断结果与所述车辆识别结果进行信息融合，生成综合报警信息；对线路限界外的风险源进行识别，判断所述风险源侵入线路限界内的风险等级，并进行预警。与现有技术相比本专利技术的有益效果是：1)响应速度快，具备三维报警及预警功能；2)成本低、检测精度高，误报、漏报率低；3)利用双轴云台进行偏航、俯仰两个自由度运动，对障碍物进行追踪定位及点云加密操作(精密扫描)，可靠性高；4)自动识别异物的数量、位置、三维尺寸，并过滤人员、车辆、漂浮物等干扰。附图说明图1是本专利技术一种三维激光异物侵限监测方法的流程图；图2是本专利技术一种三维激光异物侵限监测系统的结构框图；图3是本专利技术一种三维激光异物侵限监测系统的一具体实施例；图4是本专利技术一种三维激光异物侵限监测系统数据处理的一具体实施例；图5是本专利技术三维激光传感器坐标系三视图。具体实施方式下面结合附图所示的各实施方式对本专利技术进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本专利技术的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本专利技术的保护范围之内。参图1所示，本实施例提供了一种三维激光异物侵限监测方法，包括：步骤S1,基于三维数据采集装置采集三维监测区域内的激光数据；三维数据采集装置包括安装有三维激光传感器的双轴稳定云台，双轴稳定云台可使所述三维激光传感器在偏航、俯仰两个自由度中作旋转运动。步骤S2,对所述激光数据进行建模，并结合图像深度学习方法过滤干扰信息；所述干扰信息包括人员、车辆、漂浮物中的一种或多种。步骤S3,基于所述过滤后的建模数据进行异物侵限判断，当判定发生异物侵限时，控制所述双轴稳定云台使所述三维激光传感器作偏航运动，通过水平扫描方式，对异物进行追踪定位。步骤S4，在异物定位后，控制所述双轴稳定云台使所述三维激光传感器作俯仰运动，通过垂直扫描方式，对重点监控区域点云进行精密扫描。步骤S5，根据精细扫描结果，自动识别异物的三维信息，并发出报警信息。该方法将三维激光传感器安装于轻量型双轴稳定云台上，使其能够在偏航、俯仰两个自由度中实现旋转运动，能够快速进行三维报警及预警，并且具备精度高、误报漏报率低等特点。其中，偏航角为三维激光传感器绕其Z轴旋转的角度，偏航运动的目的是对异物进行追踪定位；俯仰角为三维激光传感器Y轴与水平面的夹角,俯仰运动的目的是对激光点云数据进行加密。三维激光传感器坐标系三视图如图5所示。该方法具体如下技术效果：1)响应速度快，具备三维报警及预警功能；2)成本低、检测精度高，误报、漏报率低；3)利用双轴云台进行偏航、俯仰两个自由度运动，对障碍物进行追踪定位及点云加密操作(精密扫描)，可靠性高；4)自动识别异物的数量、位置、三维尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维激光异物侵限监测方法，其特征在于，包括：步骤一：基于三维数据采集装置采集三维监测区域内的激光数据；所述三维数据采集装置包括安装有三维激光传感器的双轴稳定云台，所述双轴稳定云台可使所述三维激光传感器在偏航、俯仰两个自由度中作旋转运动；步骤二：对所述激光数据进行建模，并结合图像深度学习方法过滤干扰信息；所述干扰信息包括人员、车辆、漂浮物中的一种或多种；步骤三：基于过滤后的建模数据进行异物侵限判断，当判定发生异物侵限时，控制所述双轴稳定云台使所述三维激光传感器作偏航运动，通过水平扫描方式，对异物进行追踪定位；步骤四：在异物定位后，控制所述双轴稳定云台使所述三维激光传感器作俯仰运动，通过垂直扫描方式，对重点监控区域点云进行精密扫描；步骤五：根据精细扫描结果，自动识别异物的三维信息，并发出报警信息。

【技术特征摘要】
1.一种三维激光异物侵限监测方法，其特征在于，包括：步骤一：基于三维数据采集装置采集三维监测区域内的激光数据；所述三维数据采集装置包括安装有三维激光传感器的双轴稳定云台，所述双轴稳定云台可使所述三维激光传感器在偏航、俯仰两个自由度中作旋转运动；步骤二：对所述激光数据进行建模，并结合图像深度学习方法过滤干扰信息；所述干扰信息包括人员、车辆、漂浮物中的一种或多种；步骤三：基于过滤后的建模数据进行异物侵限判断，当判定发生异物侵限时，控制所述双轴稳定云台使所述三维激光传感器作偏航运动，通过水平扫描方式，对异物进行追踪定位；步骤四：在异物定位后，控制所述双轴稳定云台使所述三维激光传感器作俯仰运动，通过垂直扫描方式，对重点监控区域点云进行精密扫描；步骤五：根据精细扫描结果，自动识别异物的三维信息，并发出报警信息。2.根据权利要求1所述的三维激光异物侵限监测方法，其特征在于，在所述步骤五之后还包括：步骤六：根据所述报警信息进行数据统计分析和/或历史追溯。3.根据权利要求1所述的三维激光异物侵限监测方法，其特征在于，所述步骤五还包括：判断所述异物的类型，并根据判断结果对所述报警信息进行修正。4.根据权利要求3所述的三维激光异物侵限监测方法，其特征在于，所述步骤五还包括：对监测区域内的现场人员及其行为状态进行识别，得到人员识别结果；将所述异物侵限判断结果与所述人员识别结果进行信息融合，生成综合报警信息。5.根据权利要求3所述的三维激光异物侵限监测方法，其特征在于，所述步骤五还包括：对监测区域内的漂浮物进行运动轨迹分析，得到漂浮物运动轨迹分析结果；将所述异物侵限判断结果与所述漂浮物运动轨迹分析结果进行信息融合，生成综合报警信息。6.根据权利要求3所述的三维激光异物侵限监测方法，其特征在于，所述步骤五还包括：对通过监测区域内的车辆进行识别，得到车辆识别结果；将所述异物侵限判断结果与所述车辆识别结果进行信息融合，生成综合报警信息。...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴雪松，凌烈鹏，时佳斌，张玉芳，周游，杨佳乐，谢锦妹，段培勇，暴学志，王智超，
申请(专利权)人：中铁科学技术开发有限公司，中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，中国铁道科学研究院集团有限公司，中国铁路总公司，
类型：发明
国别省市：北京,11