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三维激光雷达铁路异物侵限检测系统方案设计

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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
三维激光雷达铁路异物侵限检测系统方案设计
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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:50 | 显示全部楼层
    三维激光雷达利用激光扫描出铁路的三维场景,通过算法提取出异物目标。
另外还有海康摄像头,主要完成基于视频的目标检测,而微振传感器是埋于铁路
轨道两端,通过检测振动信号实现异物入侵检测,后两种都不属于本文的研究内
容,本文主要完成三维激光雷达铁路异物侵限检测。
    铁路异物侵限检测采用三维激光雷达扫描铁路及周围待检区域,针对进入铁
路的落石、泥石流、行人、动物等进行检测,提取出异物目标。该系统主要包括
硬件系统和软件算法两部分,其中,硬件系统主要包括云台控制系统和GL-1025
二维激光雷达,软件算法部分主要完成三维点云数据预处理以及三维激光雷达对
异物的目标检测,如下图2-2所示。

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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:50 | 显示全部楼层
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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:50 | 显示全部楼层
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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:51 | 显示全部楼层
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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:52 | 显示全部楼层
GL-1025激光雷达性能:
< 1) 905nm红外激光,不受环境变化影响,肉眼不可见。
C2) 270“扫描,扫描半径长达25m,满足远距离检测条件。
C3)测量精度达到厘米级,精确定位。
C4)属于非接触扫描方式,对现场设施没有影响任何干扰和影响。
(})扫描频率IOHz,可轻松捕捉并识别高速运动目标。
C }i) IP65防护等级,可适应各种复杂恶劣的检测环境。
C7)支持自检功能,被移动或断电均能自动触发报警。
C8)根据IEC 60$25-1-2014,采用1级激光,对人无危害。

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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:52 | 显示全部楼层
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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:52 | 显示全部楼层
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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:53 | 显示全部楼层
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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:53 | 显示全部楼层
2. 3. 4 K均值聚类算法
    基于划分的方法选用K均值聚类算法。K均值聚类具有运算速度快,实现
简单,算法复杂度低等优点,在点云聚类『}飞有较好效果。K均位聚类的思想是先
将给定的数据集划分成K类,‘可以根据需要进行手动划分或者自动划分,用不
同颜色表示,并在每个簇!一卜寻找中心点,根据K均值聚类的规则将中心点附近的
点归到一个簇中,这样就完成了初步的K均值聚类。然后不断迭代,即不断更新
簇中的侮个中心点。中心点的更新是通过求簇的均位来实现,将新的均值作为新
的中心点,直到_L.次的值与木次的位一致,结束分类。

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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:54 | 显示全部楼层
2.3.5 DBSCAN聚类算法
    基于密度的聚类选川DBSCAN}-`'’密度聚类算法来实现。DBSCAN聚类算法
速)X决且能有效处理噪声点,对点云形状特征极为敏感,不需要指定聚类种类,
可以在需要时输入过滤噪声的参数。DBSCAN是一种典型的密度聚类算法,要
求在给定一个小区域内,点的数量大于一个给定的阂值即可形成聚类,通常对于
数据集或采集到的三维数据中各种形状的目标有较好的效果,尤其是对噪声的过
滤。DBSCAN算法根据类的密度特性,对形状特征很敏感,能对形状做出快速
聚类〔zo。
    DBSCAN算法步骤如下:
      (1)输入数据集,寻找核心点。
    (2)对核心点进行扩充。
    (3)再次扫描数据集,此数据集只包含未处理的数据点,寻找还没有被聚
类的核心点。
    (4)迭代,直到所有数据点处理完,未聚类的点便是噪声点。

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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:55 | 显示全部楼层
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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:55 | 显示全部楼层
    GL-1025激光雷达和云台控制系统上位机运行环境是VS2010,数据采集利
用与激光雷达配套的调试工具实时观察点云数据的分布和轨迹。激光雷达IP设
定为192. 163. 1. 14 ,  PC端要求与激光雷达IP在同一个网段,设定为
192. 163. 1. 16。当二维激光雷达扫描完3600,进入SDK中的回调函数将2700
的二维点云数据写入磁盘并发送标志位给STM320
    上位机通过RS232发送标志位给S TM犯。串口波特率设为115200,当选择
好COM口后即启动了数据采集系统。当三维激光雷达扫描完450,即GL-1025
激光雷达运行]000个周期,二进制数据立即写入土位机磁盘。
    STM32收到串口发来的使能后,进入中断发送PWM波给步进电机驱动器。
PWM脉冲宽度调制)通过改变直流电源的开关频率,即占空比大小实现,占
空比大小与电机速度成正比。三维激光雷达整个数据采集流程如下图4-2所示。

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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:56 | 显示全部楼层
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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:56 | 显示全部楼层
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    采集到的三维点云数据是2700范围,从一45“到225“顺时针方向,激光雷
达的扫描精度是0.25 0,即每个平面的扫描点数共有1080个,遍历采集到的二
进制点云数据并将读取到的数据保存成.asc格式文件。

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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:57 | 显示全部楼层
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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:58 | 显示全部楼层
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Diyer2015|  楼主 | 2018-10-18 12:59 | 显示全部楼层
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木木guainv| | 2018-10-22 16:03 | 显示全部楼层
我只问 供电问题怎么解决

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观海| | 2018-10-23 12:40 | 显示全部楼层
估计铁路系统不会让你这么布网的

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