鉄道輸送ソリューションにおける LiDAR 技術と AI ビジョン技術 (パート 2 - テクノロジー)

この記事では、鉄道輸送におけるトンネル入口侵入検知において、 LiDAR技術とAIビジョン技術がどのように機能するかについて説明します。

I. 技術原理

1. AIビジョンテクノロジー

システムは、視覚センサーを介してトンネル入口前のリアルタイム画像を収集し、システムホストに送信します。ホストは、ソースビデオ画像に対してリアルタイム処理、分析、および保存を実行します。視覚分析モジュールは、トラック上の異物をインテリジェントに識別し、ビデオストリームにマークします。その後、ビデオストリームは内部インターフェイスを介してデータ融合処理モジュールに送信されます。このシステムは主に、異物の長距離侵入を検出するために使用されます。検出原理を下図に示します。

目視検査概略図

① カメラデータ収集モジュール：LANを介して産業用カメラからRTSPストリームデータ情報を収集し、システムはハードデコードを使用してエンコードされたデータをデコードします。

② ターゲット検出モジュール：ディープニューラルネットワークアルゴリズムを使用して、障害物をリアルタイムでインテリジェントに検出します。このプロセスには、特徴抽出、境界回帰、分類子の分類が含まれます。

③ 鉄道セグメンテーションモジュール：ディープニューラルネットワークアルゴリズムを使用して、レールをリアルタイムでインテリジェントに識別します。

④ 予測補正モジュール：カルマンフィルタアルゴリズムを使用して、障害物のリアルタイムの位置を追跡し、補正します。

⑤データ融合処理モジュール：視覚障害物検出結果はデー​​タ融合処理モジュールに送信されます。検出シーンは図のようになります。

シーン検出にAIビジョンを活用

2. LiDARテクノロジー

高精度レーザーエコー信号測定技術に基づき、トンネル入口前の点群データを収集し、データモデリングにより3次元画像化を実現します。新たに取得した点群データはシステムホストに送信されます。LiDARプロセッサは、アルゴリズムを組み合わせて計算および分析（既存のデータと比較）し、前方のLiDARで検出された点群データを保存して、侵入物体の方向、サイズ、距離に関する情報を取得します。論理設計に基づいて、主に近距離の異物を検出するための早期警告を提供します。LiDARテクノロジーには、高い検出精度や正確なエコー強度などの技術的特徴があります。

II. ソリューションの紹介

1. ソリューションの紹介

このソリューションでは Neuvition LiDAR が採用されており、カメラは顧客が指定したもの、または Neuvition テクノロジーに適合した市販の従来のカメラです。

このプロジェクトでは、高解像度のシングルラインLiDAR Titan M1とカメラ取得モジュールを使用して、トンネル入口の5次元スキャンと画像取得を実現します。システムはLiDARスキャンを通じてリアルタイムの点群データを取得し、クラスタリングおよび比較アルゴリズムを使用してこのデータを分析および処理し、侵入物体のリアルタイム監視と早期警告を行います。同時に、システムにはリアルタイム画像とビデオデータをキャプチャするためのビデオ取得モジュールも装備されています。 AIアルゴリズムを使用して侵入物体を識別し、XNUMXつの認識結果を総合的に処理して早期警告信号を生成し、現場の音と光の警報モジュールをトリガーします。さらに、システムにはXNUMXGワイヤレス通信機能があり、リアルタイムの点群データと画像データをクラウドサーバーに送信して、プラットフォームレベルの早期警告を行うことができます。

トンネル入口では、LiDARとカメラを使用し、ホストコンピューターを補完して、5G無線通信または光ファイバー通信を介してサーバーと対話し、包括的なトンネル入口安全監視および早期警報サービスを実現します。

 トンネル入口侵入監視システムインターフェース

2. システムアーキテクチャ

LiDARベースの鉄道トンネル入口侵入監視システムは、感知システム、処理システム、結果出力システムの5つの部分に分かれています。感知システムは、高解像度のソリッドステートLiDAR技術とカメラ取得モジュールを使用して、現場のXNUMX次元空間情報とビデオ画像情報をリアルタイムで収集し、ポイントクラウドデータと画像データを処理システムに送信して処理します。処理システムはエッジ計算機によって実装され、LiDARポイントクラウドデータに対してリアルタイムアルゴリズム処理を実行します。設定された安全距離を超えると、システムはすぐに現場での可聴および視覚アラームのリアルタイム警告をトリガーします。同時に、現場のリアルタイムデータはXNUMXG通信モジュールを介してクラウドプラットフォームに送信され、現場処理のリモートビューと調整を実現し、データをローカルサーバーまたはクラウドサーバーに保存できます。現場の出力結果と逆行結果は、ディスプレイ画面に表示されます。同時に、ディスプレイインターフェイスにはインタラクティブな制御インターフェイスが装備されており、システム機器の関連パラメータを設定、制御、調整できます。

システムアーキテクチャ

3. ソリューションの機能または利点

• LiDAR の検出範囲は 200 メートルに達し、視野は 45°*25° です。
• 検出精度は99%です。
• システムはトンネル入口の3次元モデリングデータと画像データをリアルタイムで出力します。
• オブジェクトのサイズ、速度、向き、形状などの情報を出力します。
• 音と光が連動したアラーム。
• 複数のトンネル入口の動的な管理と出力データレポートを実現します。