一种基于几何约束的轨道提取方法研究

来源：交通运输系统工程与信息杂志2017年第6期北京时间：

作者：王忠立，蔡伯根

单位：北京交通大学电子信息工程学院，北京100044

摘要：针对基于Hough 变换或螺旋曲线模型的视觉轨道检测方法存在的不足，本文提出了一种基于几何约束的轨道提取方法.该方法利用摄像机和轨道平面之间的成像关系近似满足单因矩阵的特点，利用逆透视映射(IPM)将输入图像转换为Bird-view 图像，并采用一种改进的边缘检测方法进行边缘检测.然后将二值化的边缘图像在垂直方向上分割为多个区段，在每个区段上，利用先验知识生成的系列模板图像，对分段IPM图像进行去噪处理和Chamfer 距离变换后进行距离匹配检测，将轨道检测转换为一个二维匹配搜索过程.在分段检测结果的基础上，进一步利用曲线拟合得到边缘图像中完整的轨道曲线方程.该曲线方程通过已知的单因矩阵转换为原始图像中的曲线描述，实现在原始图像中的检测和定位.实验验证了所提方法的可行性和可靠性.

关键词：铁路运输,视觉检测,逆透视映射,轨道提取,单应矩阵,Chamfer距离变换

基金资助：国家自然科学基金/ National Natural Science Foundation of China(61573057)；国家科技支撑计划项目/ National Science and Technology Supporting Project(2015BAF08B01)；中央高校基本科研业务费专项资金/The Fundamental Research Funds for the Central Universities(2017JBZ002).