基于双目立体视觉的高速铁路异物侵限检测系统研究

摘要

随着高速铁路的迅速发展，投入运营和正在建设的高速铁路在不断增加，对轨道交通的运行安全也提出了更高的要求。在沿线时常发生地质灾害的线路上，或者高速铁路临近既有线施工的地段，都有可能发生异物侵入轨道的情况，这对列车的行车安全构成了极大的威胁。本文研究的基于双目立体视觉的异物侵限检测系统能准确判断是否有异物入侵运营线路，对于保障线路运行安全具有重要意义。
　　 论文首先介绍了融合激光扫描和双目立体视觉两种检测技术的轨道异物侵限检测系统的总体结构，在此基础上重点研究了基于双目立体视觉的异物侵限检测子系统。论文详细阐述了双目立体视觉的原理和技术、系统的硬件结构和软件设计、异物的侵限识别算法以及系统实验的过程和结果。
　　 在双目立体视觉方面重点研究的内容包括相机的标定、图像预处理、立体匹配和三维重建等关键技术，并给出了相应的实验结果。硬件系统采用两个摄像机、图像采集卡和工控机等构建了一个对图像进行采集、实时处理、分析和存储的环境。系统软件采用VC++与Matlab的混合编程完成了数据处理和远端报警显示的功能。对于异物的侵限识别采用了二维图像识别和三维立体视觉识别相结合的方法。首先用中值法提取背景图像，采用差分运算确认是否存在可疑物，然后在划定出立体界限范围后，对计算出的可疑物三维坐标进行空间位置判断，最终确认是否存在异物的侵限。
　　 在实验室和现场的试验中，该系统能及时、准确的检测到侵入界限的异物，达到了预期的目的。