轨500和障碍物 522的可见度。
[0083] 图5E为根据本发明的实施方式，由位于火车机车前方的IR成像器拍摄的图像，该 图像呈现了与背景对比，障碍物530和532以及铁轨500的高可见度。
[0084] 现参照图6,图6为根据本发明的实施方式的呈现用于铁路障碍物识别和避开的系 统的操作的示意流程图。可连续地(或间歇地)从诸如IR成像器1〇6(图1和图2)的IR成像器 中接收IR图像，例如LWIR图像。（方框602)。
[0085] 可对IR图像的流进行过滤以便移除或部分消除振动噪声(方框604)。
[0086] 可将振动噪声减小的IR图像与预存的图像、相同行驶的先前图像或平均化的先前 图像进行比较(方框606)。
[0087] 基于铁轨和其背景之间的温度差在图像帧中检测铁轨(方框608)。
[0088] 在被检测的铁轨周围界定感兴趣区域，并且检测感兴趣区域内的物体(方框610)。
[0089] 评估被检测的物体的潜在危险并且/或者检测潜在危险移动。将被检测的物体和 潜在危险移动分别与先前储存的知识进行比较，这些知识可通过无线通信接收或从板上存 储装置接收(方框612)。应该注意，不仅静止的物体，移动的物体也可检测到。在检测到移动 的物体的情况下，可通过比较连续的图像中移动的物体的位置和尺寸，估计移动的速度和 方向。例如，可通过评估物体已经在连续的帧之间移动的距离，同时考虑火车在这些连续的 帧之间已经通过的距离并且将所述距离除以获取的帧之间的时间段，估计移动的物体的速 度。通过评估移动的速度和方向，可得出结论移动的物体是否对火车构成危险。
[0090] 例如，如果检测到一辆汽车，并且基于移动方向的分析确定该汽车与火车平行行 驶，则可得出结论该汽车不构成危险。但是，如果该汽车的移动方向分析表明该车在靠近轨 道，并且移动速度分析表明该车可能穿过轨道，则可得出结论该汽车对火车构成危险。
[0091] 当检测到潜在碰撞危险时，可发出警报信号并将该信号呈现给机车司机，并且可 能地，警报信号和各自的数据无线地发送到中央管理设施(方框614)。
[0092] 现参照图7,即根据本发明的实施方式的呈现驾驶安全性评估的方法的示意流程 图。该驾驶安全性评估的方法相对于系统操作的方框606_614(如图6描绘和上文描述的，用 于铁路障碍物识别和避开)可另外地或可替代地执行。
[0093] 在方框710,获取机车的速度。可基于从IR成像器接收的IR图像计算速度。例如，可 通过评估机车在连续的图像间已经通过的距离并将该距离除以获取的帧之间的时间段来 计算速度。可通过执行连续帧之间的等级评估机车在连续帧之间已经通过的距离。例如，可 在IR图像中定位在感兴趣区域定位的物体或特定标志，并且可通过比较在连续的帧中定位 的物体的位置和尺寸，评估机车在连续的图像之间已经通过的距离。另外或可替代地，可直 接从机车的速度计获取机车的速度，从通过例如GPS单元242从GPS卫星接收到的信号中提 取的位置数据获取机车的速度，或者以任何其他可应用的方式获取该速度。
[0094] 在方框720,基于从IR成像器接收的IR图像的分析评估铁路条件。可通过观察铁轨 的两个轨道之间的距离检测铁轨轨道的弯曲。如果铁轨轨道是直的，没有弯曲，平行轨道之 间的距离，在图5E中标为Dl，应该以中所周知的模式逐渐减低直到轨道无限汇聚。如果轨道 之间的距离以大于期望的速率减小，例如图5E中的位置D2可见，可假定有弯曲。弯曲的锐度 或弯曲的半径可通过轨道之间的距离的减小的节奏估计。还可通过观察IR图像上的位置估 计距离弯曲的距离，在该IR图像中，轨道之间的距离开始以高于期望的速率减小。可基于距 离弯曲的距离和源于方框710的机车的速度估计到弯曲的时间。
[0095] 在方框730,确定机车的速度对于铁路条件是否合适。例如，在接近弯曲时，机车应 该变慢至特定的速度。如方框740所表明的，如果接近弯曲的机车的速度高于所述特定的速 度，应给机车司机通知。例如可通过司机操作单元104给司机通知。例如，可警告司机前方有 弯曲他应该使火车变慢。另外或可替代地，例如，正如可期望的，可通过蜂窝接口单元246将 通知发送至中央管理设施(未示出）。
[0096] 由用于铁路障碍物识别和避开的系统100收集的数据可由系统100保存以便后面 的使用和分析。所述数据可包括与关于铁路条件的信息（诸如弯曲、障碍物的存在等)相匹 配的火车的速度，并且包括一些或所有的IR图像。可在线或离线地在正常旅程中以及在事 故调查中分析司机的质量和安全。可在存储装置102B中保存数据，并且/或者例如通过蜂窝 接口单元246将数据发送并加载至中央管理设施(未示出）。发送数据保存在中央管理设施 可减少存储装置102B中要求的存储能力量。
[0097] 尽管在本文中已经说明并描述了一些特征，对于本领域的技术人员来说，许多修 改、替代、改变和等同物可发生。因此，应该明白所附权利要求旨在涵盖所有在本发明真实 精神内的这样的修改和改变。
【主权项】
1. 一种用于铁路障碍物识别的方法，所述方法包括： 从安装在火车机车上的红外（IR)传感器接收红外图像，所述IR传感器面对行驶的方 向； 获取振动概况； 基于所述振动概况从所述IR图像过滤掉振动的影响； 基于预先准备的规则和参数确定所述IR图像是否包含障碍物图像以及该障碍物是否 对所述火车的行驶形成威胁;以及 如果所述IR图像包含障碍物的图像，提供警报信号。2. 根据权利要求1所述的方法，包括： 基于铁轨和所述铁轨的背景之间的温度差在所述IR图像中检测铁轨。3. 根据权利要求2所述的方法，包括： 基于所述IR图像中的所述铁轨的图案和位置，提取所述振动概况。4. 根据前面任意一项权利要求所述的方法，其中，所述振动概况是预存储的。5. 根据前面任意一项权利要求所述的方法，包括： 动态地研究所述火车机车的所述振动概况。6. 根据权利要求2-5中任意一项所述的方法，包括： 在被检测的所述铁轨的周围界定感兴趣区域；以及 在所述感兴趣区域内检测物体。7. 根据前面任意一项权利要求所述的方法，包括： 在接收到的IR帧中估计移动物体的移动方向； 考虑所述火车在连续的IR图像的获取之间已通过的距离，比较连续的IR图像中的所述 移动物体的位置； 通过评估所述移动物体在连续的IR图像之间已经移动的距离并且将所述移动物体在 连续的IR图像之间已经移动的所述距离除以所述IR图像的获取之间的时间段，从而估计所 述移动物体的速度；以及 基于所述移动物体的移动的速度和方向，确定该移动物体是否对所述火车构成威胁。8. 根据前面任意一项权利要求所述的方法，包括： 从全球定位系统(GPS)单元获取位置数据； 基于所述位置数据追踪所述火车的前进；以及 在所述火车靠近具有有限可见度的铁轨路段时提供信息。9. 根据前面任意一项权利要求所述的方法，包括： 将所述火车前方的铁轨的路段的预先存储的图像与在所述火车行驶中获取的帧比较， 以便核实所述铁轨和所述铁轨邻近区域中的变化;以及 基于所述比较检测障碍物。10. 根据权利要求2-9中任意一项所述的方法，包括： 获取所述火车的速度； 基于所述IR图像的分析评估铁路条件；以及 确定所述机车的所述速度对于所述铁路条件是否合适。11. 根据权利要求10所述的方法，其中，评估铁路条件包括： 通过在获取的所述铁路图像中观察所述铁轨的两条轨道之间的距离，检测轨道弯曲。12. -种用于铁路障碍物识别的系统，所述系统包括： 红外（IR)传感器，面对行驶方向安装，以便获取IR图像； 处理和通信单元，被配置为执行前述任意一项权利要求所述的方法的步骤；以及 机车司机操作单元，被配置为向使用者呈现所述警报信号。13. 根据权利要求12所述的系统，进一步包括稳定和对准基座，以便稳定和对准所述IR 传感器。14. 根据权利要求13所述的系统，其中，所述稳定和对准基座包括基于预存储的振动概 况的稳定控制环路。15. 根据权利要求12-14中的任一项所述的系统，包括适合于清洁所述IR传感器的光学 器件的外表面的装置。16. 根据权利要求12-15中的任一项所述的系统，其中，所述IR传感器具有8-12微米范 围的波长。17. 根据权利要求12-16中任一项所述的系统，其中，所述IR传感器的采样频率至少为 24周期/mRad，并且所述IR传感器的焦点长度至少为0.5m。18. 根据权利要求12-17中任一项所述的系统，其中，所述IR传感器包括摇摄/倾斜/变 焦(PTZ)控制装置。19. 根据权利要求12-18中任一项所述的系统，包括通信天线，以便使数据能够与外部 单元链接以交换数据和所述警报信号。
【专利摘要】公开了一种系统和方法，该系统和方法用于铁路附近的障碍物识别并且当障碍物对火车构成威胁时用于向火车的操作者提供警报。所述系统包括IR传感器，置于火车的前端，面向火车行驶的方向。IR传感器接收火车前方的铁轨的图像。所述系统包括预存的火车机车的振动概况，该概况用于消除机车振动对于接收到的图像的准确性的影响。基于铁轨和铁轨背景中的诸如轨枕和轨枕下的材料的衬底之间温度的固有差异，在接收到的帧中检测铁轨的存在。
【IPC分类】B61L23/04
【公开号】CN105636853
【申请号】CN201480054212
【发明人】埃伦·约瑟夫·卡特兹, 尤瓦尔·伊斯比, 沙哈尔·哈尼亚, 诺姆·泰奇
【申请人】埃伦·约瑟夫·卡特兹, 尤瓦尔·伊斯比, 沙哈尔·哈尼亚, 诺姆·泰奇
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年7月30日
【公告号】EP3027482A1, US20160152253, WO2015015494A1