一种城轨车辆车载设备测速方法及系统与流程

1.本技术涉及城轨车辆轨道交通检测技术领域，尤其涉及一种城轨车辆车载设备测速方法及系统。


背景技术：

2.近年来，城市轨道交通取得了快速的发展，地铁轻轨已经被普及，成为人们日常外出的常用交通工具。测量车辆的速度是重要的基础测量项目之一，对车速进行测量，可用于判断行驶中城轨车辆的性能、道路状况等方面是否良好。
3.现有技术中，车速测量方式包括以下几种：
4.第一方面，采用将光电感应设备或电磁感应设备安装在车轮上，再通过测量车轮的转速来得到车速，但是由于车轮的磨损状态和车载状态都会影响车轮的转速，因此得到的车速精确度不高。
5.第二方面，利用全球定位系统测量车速，但该方法容易受到全球定位系统的信号质量的影响，并且在地形复杂的地段无法使用，在实际应用中还存在数据的延迟，使得测量得到的车速精确度不高。
6.第三方面，利用多普勒效应原理，采用雷达对车速进行测量。通常将雷达等测试设备安装在道路两旁或待测车辆所经过的道路的上方，但是这种方法容易受到雷达发射波与车辆行驶方向之间的夹角变化的影响，得到的车速不准确，并且结构较复杂，成本较高。
7.因此，设计一种能够实时地、精确地测量车辆速度，且不受车轮转速、全球定位系统信号质量以及雷达发射波与车辆行驶方向夹角变化等因素的影响，还可以降低测量成本的城轨车辆测速方法及系统，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

8.本技术提供了一种城轨车辆车载设备测速方法及系统，以解决现有技术中存在的城轨车辆车速测量影响因素多，不能实时测量，测量结果不准确，以及测量成本较高的问题。
9.一方面，本技术提供了一种城轨车辆车载设备测速方法，所述测速方法具体步骤如下：
10.获取含有定位点的区域的连续多帧图像；
11.提取每帧图像中的所述定位点的位置；
12.依据所述定位点的位置，计算所述定位点到高速摄像机的距离；
13.基于所述距离，结合所述多帧图像拍摄的时间间隔，采用最小二乘法，计算城轨车辆的行驶速度。
14.在本技术的较佳实施例中，通过定视角的方式对接触网设备的所述定位点的区域进行连续拍摄，获得所述连续多帧图像。
15.在本技术的较佳实施例中，所述连续多帧图像中包含有相同的定位点图像。
16.上述技术方案中，采用定视角的方式拍摄，是为了确保车载设备相对车辆为静止状态，从而使得前后帧可以获得相同的定位点的图像。
17.在本技术的较佳实施例中，通过双目视觉算法计算所述定位点到高速摄像机的距离。
18.另一方面，本技术提供了一种城轨车辆车载设备测速系统，所述测速系统包括：
19.图像采集模块，所述图像采集模块固定安装在城轨车辆顶部，且取景窗口朝向所述城轨车辆行驶方向的斜上方，用于采集接触网设备的定位点图像；
20.图像处理模块，用于基于所述图像采集模块采集得到的连续多帧图像，识别所述接触网设备中含所述定位点的区域的位置；
21.速度计算模块，基于所述连续多帧图像中的所述定位点的位置，计算所述城轨车辆的移动速度；
22.照明模块，设置在所述城轨车辆顶部，用于照亮图像采集区域。
23.在本技术的较佳实施例中，所述图像采集模块沿所述城轨车辆行驶方向的斜上方拍摄定位点图像。
24.在本技术的较佳实施例中，所述图像采集模块由若干高速摄像机组成。
25.本技术的一种城轨车辆车载设备测速方法及系统，相较于现有技术而言，具有有益效果如下：
26.(1)本技术采用在城轨车辆的顶部安装高速摄像机和照明模块，利用机器视觉定视角拍摄接触网设备的定位点区域，识别精度更高。
27.(2)本技术的测速方法及系统，不会受到车轮状态、车载状态的影响，也不会受到外部通信信号、环境温度等因素的影响，测速的准确性更高。
28.(3)本技术提供的测速系统中使用的各个硬件组成部分相较于精密雷达和光学器件而言，结构更加简单，成本更低，实用性更强，易于实现。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
30.图1为本技术的一种城轨车辆车载设备测速方法的流程图；
31.图2为本技术的一种城轨车辆车载设备测速系统的原理框图；
32.图3为本技术实施例2中测速系统的原理框图。
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
34.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“上方”、“顶部”等指示的方位或位置关系为该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
36.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”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技术中的具体含义。
37.需要说明的是，本技术中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本技术的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
38.本技术中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明(unless otherwise indicated)。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换，例如能够根据本技术实施例图示或描述中给出那些以外的顺序实施。
39.此外，术语“包括”以及任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。
40.本技术中使用的术语“模块”，是指任何已知或后来开发的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或硬件或/和软件代码的组合，能够执行与该元件相关的功能。
41.双目视觉是模拟人类视觉原理，使用计算机被动感知距离的方法。从两个或者多个点观察一个物体，获取在不同视角下的图像，根据图像之间像素的匹配关系，通过三角测量原理计算出像素之间的偏移来获取物体的三维信息。
42.最小二乘法，又称最小平方法，是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。
43.高速摄像机是工业相机的一种，一般高速摄像机指的是数字工业相机，其一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过将数字图像摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，相比起普通摄像机，高速摄像机具有高图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等。
44.实施例1
45.参见图1，为一种城轨车辆车载设备测速方法的流程图；本技术提供的一种城轨车辆车载设备测速方法的具体步骤为：
46.s101,获取含有定位点的区域的连续多帧图像；
47.s102,提取每帧图像中的所述定位点的位置；
48.s103,依据所述定位点的位置，通过双目视觉算法计算所述定位点到高速摄像机的距离；
49.s104,基于所述距离，结合所述多帧图像拍摄的时间间隔，采用最小二乘法，计算城轨车辆的行驶速度。
50.进一步地，需要说明的是，在本实施例1中，连续多帧图像通过以定视角的方式对接触网设备的定位点的区域进行连续拍摄得到，且所述连续多帧图像中包含有相同的定位点图像；通过定视角的方式拍摄，是为了确保车载设备相对车辆为静止状态，从而使得前后帧可以获得相同的定位点的图像。
51.实施例2
52.如图2所示，为本技术的一种城轨车辆车载设备测速系统原理框图，所述测速系统包括图像采集模块、图像处理模块、速度计算模块以及照明模块(图中未标记出)，其中，所述图像采集模块与图像处理模块通信连接，所述图像采集模块用于定视角采集接触网设备的定位点图像；所述图像处理模块接收到图像采集模块传输的连续多帧图像后，识别接触网设备中含定位点的区域位置；所述速度计算模块接收到图像处理模块中识别到的含定位点的区域位置后，通过优化计算，即通过最小二乘法计算，得到城轨车辆的移动速度；所述照明模块(图中未示出)用于为图像采集区域照明。
53.需要特别说明的是，如图3所示，在本实施例2中，图像采集模块使用两台高速摄像机，包括第一高速摄像机和第二高速摄像机，分别对城轨车辆两侧进行定位点的图像采集，并将采集到的连续多帧图像传输到图像处理模块，通过双目视觉算法分别计算定位点到第一高速摄像机和第二高速摄像机的距离，最后，速度计算模块根据得出的距离，结合连续多帧图像的拍摄时间间隔，采用最小二乘法，计算城轨车辆行驶速度。
54.本技术提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本技术总的构思下的几个示例，并不构成本技术保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本技术方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本技术的保护范围。