仪30放置在该激光追踪控制系统 上。
[0042] 本发明采用高精度云台控制的单点激光测距仪实现物体距离的测量，并利用该距 离结合单目图像信息完成物体大小及位置的准确估计。装有点式激光测距仪的云台结构如 图2所示，该云台能够利用步进电机（或其它机电控制元件）精确控制激光测距仪的旋转 和俯仰，激光测距仪的测距范围不小于单目相机组中最远相机的视野距离。
[0043] 具体地，如图2所示，所述激光追踪控制系统40包括具有俯仰机构、旋转机构和致 动机构的云台。在所述云台的顶部平坦平面上载有单点激光测距仪30。所述激光追踪控制 系统40配置成，可从图像采集处理系统接收旋转角度和俯仰角度的信号，并且根据所接收 的旋转角度和俯仰角度信号，控制其上承载的所述单点激光测距仪30,使所述单点激光测 距仪30根据该旋转角度和俯仰角度而进行旋转和俯仰动作。从而使得所述单点激光测距 仪30指向期望的方向，S卩，指向疑似异物，从而可以测量从疑似异物至所述单点激光测距 仪30的直线距离L iq
[0044] 根据本申请以上方式进行的深度信息的测量，匹配运算量较小，适合实时应用。 [0045]另外，优选地，作为示例性实施例，在根据本发明的异物侵入检测装置中，判断各 个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物的操作可以如下进行：首先基于各个单目相机 获取的图像序列进行背景更新，再基于背景差分进行异物检测，通过差分值大于预定阈值 确定所述监测范围内出现疑似异物。
[0046] 优选地，作为示例性实施例，在根据本发明的异物侵入检测装置中，所述图像采集 处理系统在计算所述疑似异物像点在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角时，假设 所述疑似异物位于地面上而计算所述位置及所述方位角。
[0047] 可选地，作为示例，在本申请的异物侵入检测装置中，利用图像采集与处理单元负 责采集各个相机的图像并进行异物判断，一般分为两步：第一步是背景提取与更新；第二 步是异物提取及判断。
[0048] 常用的背景提取与更新方法有平均法、直方图法以及混合高斯模型的方法。在本 申请中，作为示例，可以采用混合高斯模型获取背景，获取背景后可以采用背景差分法进行 异物提取及判断。背景差分法是用当前帧图像与背景图像相减来检测出异物的一种技术。 在一帧含有目标或异物的图像中，目标对应位置的区域与背景图像对应位置的像素值相差 较大，其他地方属于背景区域，相差很小。设t时刻的背景图像为f b(x，y，t)，当前帧图像为 f；(X，y，t)，则背景差分图像为：
[0049] fd (x, y, t) = fc (x, y, t) -fb (x, y, t)
[0050] 用合适的阈值T，对背景差分图像fd(x，y，t)进行二值化处理，就得到目标的二值 前景图。通过该目标占用的像素多少可以大致判断物体的大小，通过计算目标的中心坐标 可以判断物体在相机坐标系下的相对于光轴在两个方向的偏移角度。
[0051] 但对于某个相机来说，仅依靠图像上的图像像素坐标无法恢复目标的深度信息， 如图3所示，图中一个距离相机较近的小目标P 1和一个距离较远的大目标P2可能在图像上 有相同的像P，位于直线P1P 2上的物体都会在P点成像，单纯根据像点位置P无法确定物体 的真实位置。但是若已知目标距离摄影中心C2的距离为L 1，则可以确定物体为P1，将该距 离值作为已知条件可以推算物体的三维位置及大小。
[0052] 在本发明中，采用点式激光测距仪作为测距设备，一旦某个相机利用背景差分检 测到有物体侵入检测区域，该相机可以获得侵入物中点（或质点，可称为像点）在水平及垂 直方向的像素坐标（X，y)，利用该像素坐标可以确定通过物体及像点的光线与相机光轴的 夹角（包括天顶角α和方位角φ)，由于各相机的俯仰角Y在使用之前已经通过标定的方 法事先确定，根据天顶角α、方位角φ和俯仰角γ可以计算出像点对应的光线相对于激光 器云台的姿态，姿态值传递给激光测距控制系统，控制点式激光测距仪在该角度范围内进 行扫描，测得物体到激光器的距离L，然后根据L和两个角度值对目标物体进行三维重建， 计算目标的三维坐标和大小，从而进一步确认物体是否侵限。
[0053] 优选地，作为示例性实施例，在根据本发明的异物侵入检测装置中，所述疑似异物 像点可以为所述疑似异物图像的质心。
[0054] 优选地，作为示例性实施例，在根据本发明的异物侵入检测装置中，所述激光测距 仪的测距范围能够覆盖位于所述至少一个单目相机所覆盖的图像监测范围内的任何位置。
[0055] 根据本发明的另一方面可以提供一种异物侵入检测方法，包括如下步骤：
[0056] 设置至少一个单目相机，将各自监测范围内的图像传输至图像采集处理系统；
[0057] 所述图像采集处理系统根据从所述至少一个单目相机接收的图像判断各个单目 相机的监测范围内是否出现疑似异物；在出现疑似异物的情况下进行如下操作，可以参照 图3 :
[0058] a)获取疑似异物图像和疑似异物像点，疑似异物像点可以是疑似异物的中点或质 点等；
[0059] b)计算所述疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角，可以假定疑 似异物在地面上；
[0060] c)利用计算出的所述位置和方位角，计算用于单点激光测距仪的旋转角度和俯仰 角度，
[0061] 所述激光追踪控制系统控制所述单点激光测距仪按照所述旋转角度和所述俯仰 角度进行相应的旋转和俯仰动作，以使得所述单点激光测距仪测量所述异物到达所述单点 激光测距仪的直线距离，并且将测得的所述直线距离传输至所述图像采集处理系统；
[0062] 所述图像采集处理系统从所述激光追踪控制系统接收所述疑似异物像点到达所 述单点激光测距仪的所述直线距离，并且利用其所接收的所述直线距离和所述疑似异物图 像，复原所述疑似异物的实际位置和实际尺寸，从而判断所述疑似异物是否为侵入异物。 [0063] 根据本申请的异物侵入检测方法和异物侵入检测装置的整个系统的特点在于：
[0064] 系统测量部分包括单目相机组和点式激光测距仪，相机组内各单目相机安装在同 一个机箱内，相互之间的位置关系是固定的；点式激光测距仪安装在单目相机组顶部或侧 面，其相对箱体（或箱体内各单目相机）的初始位置可通过标定获知；
[0065] 相机组中的多个单目相机俯仰角和焦距各不相同，以达到监测远近不同区域并实 现图像无缝覆盖的目的，但现场安装好后各相机的姿态都是固定值，利用其固定的角度和 焦距以及像点坐标可以计算地面上某个目标的位置；
[0066] 点式激光测距仪安装在能够精确控制旋转及俯仰角的云台上，激光测距仪相对各 单目相机的初始位置和姿态通过事先标定确定；
[0067] 激光测距仪进行旋转和俯仰运动后，相对各相机的位置和姿态能够通过运动角度 和初始位置与姿态准确计算