CN106741008B - 铁路线路异物识别方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铁路线路异物识别方法及***，该***包括：静态滞空平台，对获取到的第一图像信息进行处理得到第一组线路数据；动态滞空平台，对获取到的第二图像信息进行处理得到第二组线路数据；多个监控装置，对获取到的铁路线路的第三图像信息进行处理得到第三组线路数据；异物识别装置分别与静态滞空平台、动态滞空平台，多个监控装置通信连接，根据任意一组线路数据判断铁路线路是否存在异物，如果判断出存在异物，对线路数据中的至少两组数据进行融合处理，得到第一处理结果并生成报警信号。该***检测尺度多样化，能够实现全方位检测并且处理得到的异物信息更加全面，缓解了现有技术中检测尺度单一，获取的信息不够全面的技术问题。

Description

铁路线路异物识别方法及***

技术领域

本发明涉及轨道交通运营与安全综合保障技术领域，尤其是涉及一种铁路线路异物识别方法及***。

背景技术

目前，我国铁路建设力度日益加大，在新建铁路跨越或邻近既有线施工过程中，经常发生机械、机具、人员及施工材料侵入既有线限界的情况，对既有线的安全运行造成极大的安全隐患。同时，在山区和隧道出入口，经常存在落石等突发危害，严重危机铁路运输安全。因此，准确及时地识别高速铁路线路上的异物是保证轨道交通安全运营的关键。

现有技术中，对于铁路线路的异物检测方法可以分为接触式和非接触式两类。应用较成熟的是接触式的防护网技术，但是，防护网的大范围安装比较困难，而且一旦破损及时修复较为困难。该技术只能检测掉落在防护网上的较大物体，对于纤细的钢筋和越过防护网掉落到轨道平面的物体无法检测，也无法判断物体的大小与位置。非接触式方法包括基于红外、激光和视频的方法，红外和激光多采用幕墙方案，可以准确检测穿过检测幕墙的物体，但是检测范围比较小，多用于重点地段的检测，无法实现大范围内全线覆盖的异物侵入检测。基于视频的入侵检测广泛应用于安防领域，大多采用单一摄像机进行检测，当前的技术对于道口铁轨区域静止障碍物、弯道区域动目标和静目标，还无法有效的识别。

综上，现有技术中的铁路线路异物识别***的检测尺度都较为单一，只是进行了局部的检测，未构成全方位检测体系，***获取的信息不够全面，信息的融合度低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铁路线路异物识别方法及***，以缓解现有技术中的铁路线路异物识别***的检测尺度单一，检测范围小以及获取的信息不够全面的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种铁路线路异物识别***，所述***包括：

静态滞空平台，用于获取铁路线路的第一图像信息，对所述第一图像信息进行处理得到第一组线路数据，并将所述第一组线路数据发送至异物识别装置；

动态滞空平台，用于获取所述铁路线路的第二图像信息，对所述第二图像信息进行处理得到第二组线路数据，并将所述第二组线路数据发送至所述异物识别装置，其中，所述静态滞空平台的工作高度高于所述动态滞空平台的工作高度；

多个监控装置，所述多个监控装置在地面沿所述铁路线路设置，用于获取所述铁路线路的第三图像信息，对所述第三图像信息进行处理得到第三组线路数据，并向所述异物识别装置发送所述第三组线路数据；

其中，线路数据包括标记了存在异物的图像数据或标记了不存在所述异物的图像数据；

所述异物识别装置，分别与所述静态滞空平台、所述动态滞空平台和所述多个监控装置通信连接，用于根据所述第一组线路数据或所述第二组线路数据或所述第三组线路数据判断所述铁路线路是否存在所述异物；

如果判断出存在所述异物，所述异物识别装置对所述第一组线路数据、所述第二组线路数据和所述第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，以根据所述第一处理结果生成报警信号，其中，所述第一处理结果包括以下至少之一：所述异物的种类，所述异物的大小，所述异物的位置，所述异物的状态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述静态滞空平台包括：充气部件、第一检测部件、第一处理部件和第一通信部件，其中，

所述充气部件，用于控制所述静态滞空平台处于静态滞空状态；

所述第一检测部件设置在所述充气部件上，用于检测所述第一图像信息；

所述第一处理部件与所述第一检测部件电连接，用于接收所述第一检测部件发送的所述第一图像信息，并对所述第一图像信息进行处理，得到所述第一组线路数据；

所述第一处理部件通过所述第一通信部件与所述异物识别装置通信连接，用于将所述第一组线路数据发送至所述异物识别装置。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述动态滞空平台包括：飞行器，第二检测部件、第二处理部件和第二通信部件；

所述飞行器用于控制所述动态滞空平台处于动态滞空状态，其中，所述动态滞空状态包括：长航时动态滞空状态和/或变模态灵巧动态滞空状态；

所述第二检测部件设置于所述飞行器的下端，用于检测所述第二图像信息；

所述第二处理部件与所述第二检测部件电连接，用于接收所述第二检测部件发送的所述第二图像信息，并对所述第二图像信息进行处理，得到所述第二组线路数据；

所述第二处理部件通过所述第二通信部件与所述异物识别装置通信连接，用于将所述第二组线路数据发送至所述异物识别装置。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述多个监控装置包括：分别设置于外壳内的第三检测部件、第三处理部件和第三通信部件；

所述第三检测部件，用于检测所述第三图像信息；

所述第三处理部件与所述第三检测部件电连接，用于接收所述第三检测部件发送的所述第三图像信息，并对所述第三图像信息进行处理，得到所述第三组线路数据；

所述第三处理部件通过所述第三通信部件与所述异物识别装置通信连接，用于将所述第三组线路数据发送至所述异物识别装置。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述***还包括地面信息采集装置，其中，所述地面信息采集装置与所述异物识别装置通信连接，用于采集目标设备的异常信息，并将所述异常信息发送至所述异物识别装置，其中，所述异物识别装置在接收到所述异常信息之后，将所述异常信息与所述第一处理结果进行分析处理，得到第二处理结果，以根据所述第二处理结果生成报警信号，所述目标设备为所述铁路线路所处环境的任一种地面设备。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述***还包括：调度中心；

所述调度中心与所述异物识别装置通信连接，用于接收所述异物识别装置发送的所述报警信号，根据所述报警信号向运行在所述铁路线路的列车发送指示信号，以根据所述指示信号控制所述列车调整运行状态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第一图像信息为第一尺度空间的图像信息，所述第二图像信息为第二尺度空间的图像信息，所述第三图像信息为第三尺度空间的图像信息，其中，所述第一尺度空间，所述第二尺度空间和所述第三尺度空间依次减小。

第二方面，本发明实施例还提供了一种铁路线路异物识别方法，包括：

获取铁路线路的第一图像信息、第二图像信息和第三图像信息；

对所述第一图像信息、所述第二图像信息和所述第三图像信息进行处理，分别得到第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据；

其中，线路数据包括标记了存在异物的图像数据或标记了不存在所述异物的图像数据；

根据所述第一组线路数据或所述第二组线路数据或所述第三组线路数据判断所述铁路线路是否存在所述异物；

如果判断出存在所述异物，对所述第一组线路数据、所述第二组线路数据和所述第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，以根据所述第一处理结果生成报警信号，其中，所述第一处理结果包括以下至少之一：所述异物的种类、所述异物的大小、所述异物的位置、所述异物的状态。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，对所述第一图像信息、所述第二图像信息和所述第三图像信息进行处理，分别得到第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据包括：

利用背景差分法，对所述第一图像信息、所述第二图像信息和所述第三图像信息进行处理，分别得到所述第一组线路数据、所述第二组线路数据和所述第三组线路数据。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，在对所述第一组线路数据、所述第二组线路数据和所述第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果之后，所述方法还包括：

采集目标设备的异常信息，其中，所述目标设备为所述铁路线路所处环境的任一种地面设备；

将所述异常信息与所述第一处理结果分析处理，得到第二处理结果；

根据所述第二处理结果生成报警信号；

如果确定出生成所述报警信号，则根据所述报警信号向运行在所述铁路线路的列车发送指示信号，以根据所述指示信号控制所述列车调整运行状态。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供的一种铁路线路异物识别方法及***，该***包括：静态滞空平台，用于获取铁路线路的第一图像信息，对第一图像信息进行处理得到第一组线路数据，并将第一组线路数据发送至异物识别装置；动态滞空平台，用于获取铁路线路的第二图像信息，对第二图像信息进行处理得到第二组线路数据，并将第二组线路数据发送至异物识别装置，其中，静态滞空平台的工作高度高于动态滞空平台的工作高度；多个监控装置，多个监控装置在地面沿铁路线路设置，用于获取铁路线路的第三图像信息，对第三图像信息进行处理得到第三组线路数据，并向异物识别装置发送第三组线路数据，其中，线路数据包括标记了存在异物的图像数据或标记了不存在异物的图像数据；异物识别装置，分别与静态滞空平台、动态滞空平台和多个监控装置通信连接，用于根据第一组线路数据或第二组线路数据或第三组线路数据判断铁路线路是否存在异物；如果判断出存在异物，异物识别装置对第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，以根据第一处理结果生成报警信号，其中，第一处理结果包括以下至少之一：异物的种类、异物的大小、异物的位置、异物的状态。

与现有技术中通过接触式和非接触式对铁路线路的异物进行检测的方式相比，其通过静态滞空平台、动态滞空平台和多个监控装置分别获取第一图像信息、第二图像信息和第三图像信息，分别对得到的第一图像信息、第二图像信息和第三图像信息进行处理得到第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据，将处理得到的第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据发送至异物识别装置，异物识别装置根据第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据中的一组线路数据判断铁路线路是否存在异物，如果判断出存在异物，异物识别装置对第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，第一处理结果包括以下至少之一：异物的种类、异物的大小、异物的位置、异物的状态。该***可以获取铁路线路上不同尺度空间的图像信息，并能够对不同尺度空间的图像信息进行处理得到线路数据，然后异物识别装置根据任何一种线路数据判断铁路线路是否存在异物，若存在异物，再进一步对线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，该***的检测尺度多样化，能够实现全方位的检测并且处理得到的异物的信息更加全面，缓解了现有技术中的铁路线路异物识别***的检测尺度单一，检测范围小以及获取的信息不够全面的技术问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种铁路线路异物识别***的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种优选的铁路线路异物识别***的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种铁路线路异物识别方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种得到第一处理结果之后，铁路线路异物识别方法的流程图。

图标：1-铁路线路异物识别***；11-静态滞空平台；12-动态滞空平台；13-多个监控装置；14-异物识别装置；15-地面信息采集装置；16-调度中心；111-充气部件；112-第一检测部件；113-第一处理部件；114-第一通信部件；121-飞行器；122-第二检测部件；123-第二处理部件；124-第二通信部件；131-第三检测部件；132-第三处理部件；133-第三通信部件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，现有技术中，一般是通过接触式或非接触式检测***对铁路线路的异物进行检测，但是，现有的接触式或非接触式检测***的检测尺度比较单一，只能进行局部的检测且检测得到的信息不够全面，实用性较差。基于此，本发明实施例提供的一种铁路线路异物识别方法及***，可以对不同尺度空间的图像信息进行处理得到线路数据，然后异物识别装置根据任何一种线路数据判断铁路线路是否存在异物，若存在异物，再进一步对线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，该***的检测尺度多样化，能够实现全方位的检测并且处理得到的异物的信息更加全面。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种铁路线路异物识别***进行详细介绍。

一种铁路线路异物识别***1，参考图1，该***包括：

静态滞空平台11，用于获取铁路线路的第一图像信息，对第一图像信息进行处理得到第一组线路数据，并将第一组线路数据发送至异物识别装置14；

动态滞空平台12，用于获取铁路线路的第二图像信息，对第二图像信息进行处理得到第二组线路数据，并将第二组线路数据发送至异物识别装置14，其中，静态滞空平台11的工作高度高于动态滞空平台12的工作高度；

多个监控装置13(图1中多个监控装置13用监控装置a、监控装置b，…监控装置n表示)，多个监控装置13在地面沿铁路线路设置，用于获取铁路线路的第三图像信息，对第三图像信息进行处理得到第三组线路数据，并向异物识别装置14发送第三组线路数据；

其中，线路数据包括标记了存在异物的图像数据或标记了不存在异物的图像数据，并且线路数据包括第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据；

异物识别装置14，分别与静态滞空平台11、动态滞空平台12和多个监控装置13通信连接，用于根据第一组线路数据或第二组线路数据或第三组线路数据判断铁路线路是否存在异物；

如果判断出存在异物，异物识别装置14对第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，以根据第一处理结果生成报警信号，其中，第一处理结果包括以下至少之一：异物的种类、异物的大小、异物的位置、异物的状态。

滞空是一个专有名词，是指篮球运动员的一项技术动作，指运动员跳起离地之后在空中平稳飞行好像停滞在空中。在本发明实施例中，静态滞空平台11的高度一般比平流层的高度高一些，采用的是柔性组合式充气结构，有一定的抗风能力，在平流层上空基本保持静止的状态，所以称之为静态滞空平台11。它能够获取第一图像信息，并能够对第一图像信息进行处理得到第一组线路数据，其中，第一图像信息是以图片的形式存在，得到的第一组线路数据包括标记了存在异物的图像数据或标记了不存在异物的图像数据，可以为多个。

在本发明实施例中，动态滞空平台12主要是基于飞行器121实现的，具体的，飞行器121可以为无人机，本发明实施例对其不做具体限制。一般的无人机的飞行高度在2千米以上，但比静态滞空平台11的高度低，能够按照预设的区域、预设的航线进行巡航，获取第二图像信息，并对第二图像信息进行处理得到第二组线路数据，第二组线路数据也包括标记了存在异物的图像数据或标记了不存在异物的图像数据，可以为多个。当动态滞空平台12得到的第二组线路数据为标记了存在异物的图像数据时，该动态滞空平台12能够自行改变航线，对异物进行跟踪。

多个监控装置13，设置于地面，具体是等距离设置在铁路线路的内侧或外侧，能够获取第三图像信息，并对第三图像信息进行处理得到第三组线路数据，其中，第三组线路数据也包括标记了存在异物的图像数据或标记了不存在异物的图像数据，也可以为多个，。

另外，在地面上还设置有异物识别装置14，异物识别装置14分别与静态滞空平台11、动态滞空平台12、多个监控装置13通信连接，接收静态滞空平台11、动态滞空平台12、多个监控装置13分别发送的第一组线路数据、第二组线路数据、第三组线路数据，分别根据每一组线路数据判断铁路线路是否存在异物，如果判断出存在异物，对第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，以根据第一处理结构生成报警信号。第一处理结果包含有异物的属性(或详细)信息，具体可以有铁路线路上异物的种类(比如是碎石还是施工的机具等)、异物的大小、异物的位置和异物的状态，这里的异物的状态包括异物运动的状态、异物运动的方向、异物运动的速度以及异物静止的状态等具体信息。

当异物识别装置14判断出存在异物后，对第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，具体可以包括：若发现第一组线路数据中存在异物，首先根据第一组线路数据中标记了存在异物的图像数据确定异物出现的位置以及出现的时间，然后根据异物出现的位置以及出现的时间可以调取在同样位置和同样时间的第二组线路数据和/或第三组线路数据中标记了存在异物的图像数据，这样就可以对异物在不同空间尺度内进行检测，得到更加详细准确的异物信息。

此外，静态滞空平台11、动态滞空平台12、多个监控装置13与异物识别装置14的通信过程是由专用的通信通道实现的，该专用的通信通道传输距离远、带宽高、传输速度快，能够实现数据(或信息)的远距离、快速、稳定的传输。

本发明实施例提供的一种铁路线路异物识别***，该***包括：静态滞空平台，用于获取铁路线路的第一图像信息，对第一图像信息进行处理得到第一组线路数据，并将第一组线路数据发送至异物识别装置；动态滞空平台，用于获取铁路线路的第二图像信息，对第二图像信息进行处理得到第二组线路数据，并将第二组线路数据发送至异物识别装置，其中，静态滞空平台的工作高度高于动态滞空平台的工作高度；多个监控装置，多个监控装置在地面沿铁路线路设置，用于获取铁路线路的第三图像信息，对第三图像信息进行处理得到第三组线路数据，并向异物识别装置发送第三组线路数据，其中，线路数据包括标记了存在异物的图像数据或标记了不存在异物的图像数据；异物识别装置，分别与静态滞空平台、动态滞空平台和多个监控装置通信连接，用于根据第一组线路数据或第二组线路数据或第三组线路数据判断铁路线路是否存在异物；如果判断出存在异物，异物识别装置对第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，以根据第一处理结果生成报警信号，其中，第一处理结果包括以下至少之一：异物的种类、异物的大小、异物的位置、异物的状态。

与现有技术中通过接触式和非接触式对铁路线路的异物进行检测的方式相比，其通过静态滞空平台、动态滞空平台和多个监控装置分别获取第一图像信息、第二图像信息和第三图像信息，分别对得到的第一图像信息、第二图像信息和第三图像信息进行处理得到第一组线路数据，第二组线路数据和第三组线路数据，将处理得到的第一组线路数据，第二组线路数据和第三组线路数据发送至异物识别装置，异物识别装置根据第一组线路数据，第二组线路数据和第三组线路数据中的一组线路数据判断铁路线路是否存在异物，如果判断出存在异物，异物识别装置对第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，第一处理结果包括以下至少之一：异物的种类，异物的大小，异物的位置，异物的状态。该***可以获取铁路线路上不同尺度空间的图像信息，并能够对不同尺度空间的图像信息进行处理得到线路数据，然后异物识别装置根据任何一种线路数据判断铁路线路是否存在异物，若存在异物，再进一步对线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，该***的检测尺度多样化，能够实现全方位的检测并且处理得到的异物的信息更加全面，缓解了现有技术中的铁路线路异物识别***的检测尺度单一，检测范围小以及获取的信息不够全面的技术问题。

上述内容是从整体上描述了铁路线路异物识别***1的结构，参考图2，下面对铁路线路异物识别***1的具体结构进行详细说明。

静态滞空平台11包括：充气部件111、第一检测部件112、第一处理部件113和第一通信部件114，其中，

充气部件111，用于控制静态滞空平台11处于静态滞空状态；

第一检测部件112设置在充气部件111上，用于检测第一图像信息；

第一处理部件113与第一检测部件112电连接，用于接收第一检测部件112发送的第一图像信息，并对第一图像信息进行处理，得到第一组线路数据；

第一处理部件113通过第一通信部件114与异物识别装置14通信连接，用于将第一组线路数据发送至异物识别装置14。

在本发明实施例中，充气部件111是一种柔性组合式充气结构，优选为气艇，它能够使静态滞空平台11处于静态滞空状态，飞行高度高，一般在平流层上空，载荷量大，滞空时间长，可以支撑临空巡航，提供抗风动力。具体的，该气艇飞行高度保持在20Km，载荷达500Kg，滞空时间长达180天。本发明中的充气部件111也可以为其它能够实现静态滞空的其它器件，本发明实施例对其不做具体限制。

在充气部件111的下端设置有第一检测部件112，在本发明实施例中，优选的第一检测部件112为红外光电吊舱，红外光电吊舱的分辨率高，可在高空完成实时成像工作。具体的，它的分辨率低于1m，工作高度可高于20Km，红外分辨率大于5m。另外，需要说明的是，本发明中的第一检测部件112也可以为其它能够实现成像的部件，本发明实施例对其不做具体限制。

第一检测部件112检测得到第一图像信息后，将第一图像信息发送至与其电连接的第一处理部件113，第一处理部件113对第一图像信息进行处理得到第一组线路数据，并通过第一通信部件114将第一组线路数据发送至异物识别装置14。

进一步的，参考图2，动态滞空平台12包括：飞行器121、第二检测部件122、第二处理部件123和第二通信部件124；

飞行器121用于控制动态滞空平台12处于动态滞空状态，其中，动态滞空状态包括：长航时动态滞空状态和/或变模态灵巧动态滞空状态；

第二检测部件122设置于飞行器121的下端，用于检测第二图像信息；

第二处理部件123与第二检测部件122电连接，用于接收第二检测部件122发送的第二图像信息，并对第二图像信息进行处理，得到第二组线路数据；

第二处理部件123通过第二通信部件124与异物识别装置14通信连接，用于将第二组线路数据发送至异物识别装置14。

在本发明实施例中，动态滞空平台12是基于飞行器121实现的，优选的，本发明实施例中飞行器121可以为无人机，本发明实施例对其不做具体限制。基于无人机的动态滞空平台12的滞空高度高，巡航距离长，载荷能力大，能够完成长航时，定区域、定航线巡航的任务。为了能够更好的达到巡航的目的，无人机可以变换形态，使动态滞空平台12处于两种不同的动态滞空状态，分别为长航时动态滞空状态和变模态灵巧动态滞空状态，从而可以根据需要改变形态完成不同地点的巡航任务。

当处于长航时动态滞空状态时，滞空高度大于2Km，巡航距离大于200Km，载荷能力大于10Kg，滞空时间大于4小时。

当处于变模态灵巧动态滞空状态时，滞空高度大于2Km，巡航距离大于10Km，载荷能力大于5Kg，滞空时间大于1小时，灵活性强，可获取隧道内等铁路沿线特殊区域内的图像信息。

在飞行器121的下端设置有第二检测部件122，在本发明实施例中，优选的第二检测部件122为激光雷达，激光雷达的工作高度高，作用距离长。分辨率低于10cm，工作高度可以高于1Km，作用距离大于1Km。另外，需要说明的是，本发明中的第二检测部件122也可以为其它相关的部件，本发明实施例对其不做具体限制。

第二检测部件122检测得到第二图像信息后，将第二图像信息发送至与其电连接的第二处理部件123，第二处理部件123对第二图像信息进行处理得到第二组线路数据，并通过第二通信部件124将第二组线路数据发送至异物识别装置14。

进一步的，参考图2，多个监控装置13(图2中示出了只有一个监控装置的情况)包括：分别设置于外壳内的第三检测部件131、第三处理部件132和第三通信部件133；

第三检测部件131，用于检测第三图像信息；

第三处理部件132与第三检测部件131电连接，用于接收第三检测部件131发送的第三图像信息，并对第三图像信息进行处理，得到第三组线路数据；

第三处理部件132通过第三通信部件133与异物识别装置14通信连接，用于将第三组线路数据发送至异物识别装置14。

在本发明实施例中，第三检测部件131优选为监控相机，也可以为其它能够实现监控的装置，本发明实施例对其不做具体限制。监控相机可以获取第三图像信息。

第三检测部件131检测得到第三图像信息后，将第三图像信息发送至与其电连接的第三处理部件132，第三处理部件132对第三图像信息进行处理得到第三组线路数据，并通过第三通信部件133将第三组线路数据发送至异物识别装置14。

进一步的，参考图2，铁路线路异物识别***1还包括地面信息采集装置15，其中，地面信息采集装置15与异物识别装置14通信连接，用于采集目标设备的异常信息，并将异常信息发送至异物识别装置14，其中，异物识别装置14在接收到异常信息之后，将异常信息与第一处理结果进行分析处理，得到第二处理结果，以根据第二处理结果生成报警信号，目标设备为铁路线路所处环境的任一种地面设备。

在本发明实施例中，除了包括以上的两种滞空平台和多个监控装置外，还包括地面信息采集装置15，具体包括多种传感器，即地面上还设置有用于检测目标设备异常的各种传感器。

在铁路线路所处的环境中，包含有多种地面设备，比如通信基站、护栏、接触网供电线等，当上述地面设备(即目标设备)出现异常状况时，地面信息采集装置15可以获取得到目标设备的异常信息，并将这些异常信息发送至异物识别装置14，异物识别装置14将接收到的异常信息与第一处理结果进行分析处理，得到第二处理结果，以根据第二处理结果生成报警信号。具体的，只要有异常信息和/或第一处理结果时，异物识别装置14即生成报警信号。

进一步的，铁路线路异物识别***1还包括：调度中心16，参考图2；

调度中心16与异物识别装置14通信连接，用于接收异物识别装置14发送的报警信号，根据报警信号向运行在铁路线路的列车发送指示信号，以根据指示信号控制列车调整运行状态。

具体的，异物识别装置14为具有异物识别、处理软件的电脑设备，在异物识别装置14生成报警信号后，将报警信号发送至调度中心16，调度中心16就可以根据报警信号向在铁路线路的列车发送指示信号，以根据指示信号控制列车调整运行状态。这里的运行状态主要是指紧急制动，也可以包括其它的运行状态。

另外，铁路线路的列车之间也可以进行通信，将报警信号也传递给其它的列车。

需要说明的是，第一图像信息为第一尺度空间的图像信息，第二图像信息为第二尺度空间的图像信息，第三图像信息为第三尺度空间的图像信息，其中，第一尺度空间，第二尺度空间和第三尺度空间依次减小。所以，静态滞空平台11可以认为是大尺度空间平台，动态滞空平台12可以认为是中等尺度空间平台，多个监控装置13可以认为是小尺度空间平台。

此外，上述得到的第一处理结果以及第二处理结果除了能够对列车的行驶进行指导外，也可以为安全检测提供可靠的保障，同时还可以进一步的挖掘出安全隐患。

本发明实施例提供的一种铁路线路异物识别***1，通过静态滞空平台11、动态滞空平台12以及多个监控装置13，形成了一个多尺度全方位的机器视觉体系，使得检测范围足够全面，整个***具备“看得全”的特点；同时，本发明通过专用的通信通道，使得***的通信可以立体可靠，协同传输，有效信息可以及时共享，具备“传得好”的特点。小尺度空间平台(即多个监控装置13)可以为较大尺度空间平台(即静态滞空平台11和动态滞空平台12)提供更为具体的信息，同时，较大尺度空间平台可辅助小尺度空间平台进行异物的跟踪。通过大量信息的融合与处理，可以全方位立体感知并进行全息化隐患挖掘与预警，可以及时全面对铁路线路进行异物入侵的检测，具备“判得准”的特点。

参考图3，本发明实施例还提供了一种铁路线路异物识别方法，包括：

S301、获取第一图像信息、第二图像信息和第三图像信息；

具体的，第一图像信息、第二图像信息和第三图像信息的获取分别通过静态滞空平台11、动态滞空平台12和多个监控装置13获取得到的，具体的内容可以参考以上***部分中描述的内容，在此不再进行赘述。

S302、对第一图像信息、第二图像信息和第三图像信息进行处理，分别得到第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据；

其中，线路数据包括标记了存在异物的图像数据或标记了不存在异物的图像数据；

具体的，利用背景差分法，对第一图像信息、第二图像信息和第三图像信息进行处理，分别得到第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据。其中，背景差分法是利用当前图像与背景图像的差分来检测出运动区域的一种技术。它一般能够提供最完全的特征数据，但对于动态场景的变化，如光照和外来无关事件的干扰等特别敏感。该算法，首先选取背景中的一幅或几幅图像的平均作为背景图像，然后把以后的序列图像当前帧和背景图像相减，进行背景消去。若所得到的像素数大于某一阈值，则判定被监控场景中有运动物体，从而得到运动目标，在这里该运动目标具体是指异物。得到的线路数据包括标记了存在异物的图像数据或标记了不存在异物的图像数据，可以为多个。

S303、根据第一组线路数据或第二组线路数据或第三组线路数据判断铁路线路是否存在异物，如果判断出存在异物，执行步骤S3041，如果判断出不存在异物，执行步骤S3042；

在该步骤中，分析的过程具体是在异物识别装置中完成的，在***部分已进行过详细介绍，这里就不再赘述。

S3041、对第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，以根据第一处理结果生成报警信号，其中，第一处理结果包括以下至少之一：异物的种类、异物的大小、异物的位置、异物的状态。

融合处理的过程已在***部分进行了详细说明，在此不再进行赘述。

S3042、得到铁路线路的状态数据，其中，铁路线路的状态数据包括第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据。

进一步的，参考图4，在对第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果之后，方法还包括：

S401、采集目标设备的异常信息，其中，目标设备为铁路线路所处环境的任一种地面设备；

S402、将异常信息与第一处理结果分析处理，得到第二处理结果；

S403、根据第二处理结果生成报警信号；

S404、如果确定出生成报警信号，则根据报警信号向运行在铁路线路的列车发送指示信号，以根据指示信号控制列车调整运行状态。

以上步骤S401～步骤S404中内容在***部分已进行了详细介绍，这里将不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种铁路线路异物识别***，其特征在于，包括：

静态滞空平台，用于获取铁路线路的第一图像信息，对所述第一图像信息进行处理得到第一组线路数据，并将所述第一组线路数据发送至异物识别装置，所述静态滞空平台的高度比平流层的高度高；

动态滞空平台，用于获取所述铁路线路的第二图像信息，对所述第二图像信息进行处理得到第二组线路数据，并将所述第二组线路数据发送至所述异物识别装置，其中，所述静态滞空平台的工作高度高于所述动态滞空平台的工作高度；

多个监控装置，所述多个监控装置在地面沿所述铁路线路设置，用于获取所述铁路线路的第三图像信息，对所述第三图像信息进行处理得到第三组线路数据，并向所述异物识别装置发送所述第三组线路数据；

其中，线路数据包括标记了存在异物的图像数据或标记了不存在所述异物的图像数据，所述第一图像信息为第一尺度空间的图像信息，所述第二图像信息为第二尺度空间的图像信息，所述第三图像信息为第三尺度空间的图像信息，其中，所述第一尺度空间，所述第二尺度空间和所述第三尺度空间依次减小；

所述异物识别装置，分别与所述静态滞空平台、所述动态滞空平台和所述多个监控装置通信连接，用于根据所述第一组线路数据或所述第二组线路数据或所述第三组线路数据判断所述铁路线路是否存在所述异物；

如果判断出存在所述异物，所述异物识别装置对所述第一组线路数据、所述第二组线路数据和所述第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，以根据所述第一处理结果生成报警信号，其中，所述第一处理结果包括以下至少之一：所述异物的种类、所述异物的大小、所述异物的位置、所述异物的状态。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述静态滞空平台包括：充气部件、第一检测部件、第一处理部件和第一通信部件，其中，

所述充气部件，用于控制所述静态滞空平台处于静态滞空状态；

所述第一检测部件设置在所述充气部件上，用于检测所述第一图像信息；

所述第一处理部件与所述第一检测部件电连接，用于接收所述第一检测部件发送的所述第一图像信息，并对所述第一图像信息进行处理，得到所述第一组线路数据；

所述第一处理部件通过所述第一通信部件与所述异物识别装置通信连接，用于将所述第一组线路数据发送至所述异物识别装置。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述动态滞空平台包括：飞行器、第二检测部件、第二处理部件和第二通信部件；

所述飞行器用于控制所述动态滞空平台处于动态滞空状态，其中，所述动态滞空状态包括：长航时动态滞空状态和/或变模态灵巧动态滞空状态；

所述第二检测部件设置于所述飞行器的下端，用于检测所述第二图像信息；

所述第二处理部件与所述第二检测部件电连接，用于接收所述第二检测部件发送的所述第二图像信息，并对所述第二图像信息进行处理，得到所述第二组线路数据；

所述第二处理部件通过所述第二通信部件与所述异物识别装置通信连接，用于将所述第二组线路数据发送至所述异物识别装置。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述多个监控装置包括：分别设置于外壳内的第三检测部件、第三处理部件和第三通信部件；

所述第三检测部件，用于检测所述第三图像信息；

所述第三处理部件与所述第三检测部件电连接，用于接收所述第三检测部件发送的所述第三图像信息，并对所述第三图像信息进行处理，得到所述第三组线路数据；

所述第三处理部件通过所述第三通信部件与所述异物识别装置通信连接，用于将所述第三组线路数据发送至所述异物识别装置。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括地面信息采集装置，其中，所述地面信息采集装置与所述异物识别装置通信连接，用于采集目标设备的异常信息，并将所述异常信息发送至所述异物识别装置，其中，所述异物识别装置在接收到所述异常信息之后，将所述异常信息与所述第一处理结果进行分析处理，得到第二处理结果，以根据所述第二处理结果生成报警信号，所述目标设备为所述铁路线路所处环境的任一种地面设备。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述***还包括：调度中心；

所述调度中心与所述异物识别装置通信连接，用于接收所述异物识别装置发送的所述报警信号，根据所述报警信号向运行在所述铁路线路的列车发送指示信号，以根据所述指示信号控制所述列车调整运行状态。

7.一种铁路线路异物识别方法，其特征在于，包括：

获取铁路线路的第一图像信息、第二图像信息和第三图像信息，其中，所述第一图像信息为静态滞空平台获取到的图像信息，所述第二图像信息为动态滞空平台获取到的图像信息，所述第三图像信息为在地面沿所述铁路线路设置的多个监控装置获取到的图像信息，所述静态滞空平台的高度比平流层的高度高，且所述静态滞空平台的工作高度高于所述动态滞空平台的工作高度；

对所述第一图像信息、所述第二图像信息和所述第三图像信息进行处理，分别得到第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据；

其中，线路数据包括标记了存在异物的图像数据或标记了不存在所述异物的图像数据，所述第一图像信息为第一尺度空间的图像信息，所述第二图像信息为第二尺度空间的图像信息，所述第三图像信息为第三尺度空间的图像信息，其中，所述第一尺度空间，所述第二尺度空间和所述第三尺度空间依次减小；

根据所述第一组线路数据或所述第二组线路数据或所述第三组线路数据判断所述铁路线路是否存在所述异物；

如果判断出存在所述异物，对所述第一组线路数据、所述第二组线路数据和所述第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果，以根据所述第一处理结果生成报警信号，其中，所述第一处理结果包括以下至少之一：所述异物的种类、所述异物的大小、所述异物的位置、所述异物的状态。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述第一图像信息、所述第二图像信息和所述第三图像信息进行处理，分别得到第一组线路数据、第二组线路数据和第三组线路数据包括：

利用背景差分法，对所述第一图像信息、所述第二图像信息和所述第三图像信息进行处理，分别得到所述第一组线路数据、所述第二组线路数据和所述第三组线路数据。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在对所述第一组线路数据、所述第二组线路数据和所述第三组线路数据中的至少两组线路数据进行融合处理，得到第一处理结果之后，所述方法还包括：

采集目标设备的异常信息，其中，所述目标设备为所述铁路线路所处环境的任一种地面设备；

将所述异常信息与所述第一处理结果分析处理，得到第二处理结果；

根据所述第二处理结果生成报警信号；

如果确定出生成所述报警信号，则根据所述报警信号向运行在所述铁路线路的列车发送指示信号，以根据所述指示信号控制所述列车调整运行状态。

Images