鄭亞宏，何家玉

（1. 中國(guó)鐵路成都局集團(tuán)有限公司 研發(fā)中心（科研所），四川 成都 610081；2. 成都希德瑞光科技有限公司，四川 成都 610081）

1 鐵路線路安全防護(hù)現(xiàn)狀

中國(guó)鐵路成都局集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱成都局集團(tuán)公司）所轄鐵路地處山區(qū)，鐵路沿線環(huán)境復(fù)雜，面臨的主要安全問題是鐵路沿線易發(fā)生泥石流、落石等極度危險(xiǎn)的異物侵限，目前僅Ⅰ級(jí)防洪點(diǎn)就涉及崩塌落石54處，危石上道的隱患巨大。同時(shí)對(duì)鐵路線路限界中的行人、動(dòng)物等移動(dòng)物體的入侵也必須及時(shí)防范。傳統(tǒng)鐵路線路安全防護(hù)主要依靠人工巡檢[1-2]，同時(shí)設(shè)置防護(hù)網(wǎng)保護(hù)鐵路不受異物入侵。但由于地形復(fù)雜，人工巡查不能保證實(shí)時(shí)性。防護(hù)網(wǎng)雖然對(duì)防止山體落石侵入鐵路能起到較好作用，但不能對(duì)已侵入到鐵路線上的落石、泥石流進(jìn)行主動(dòng)監(jiān)測(cè)，也不能防止人、動(dòng)物等機(jī)動(dòng)性較大的異物入侵鐵路。隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，在鐵路沿線事故多發(fā)線路上安裝了視頻裝置，通過人工觀察視頻以判斷是否出現(xiàn)異物侵限，但人工監(jiān)控容易因?yàn)槠趯?dǎo)致漏檢，自動(dòng)化程度低，因此鐵路線路障礙物的自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)是不可缺少的部分[3]。

近年來，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外都開始關(guān)注鐵路障礙物監(jiān)測(cè)新技術(shù)的研究。視頻監(jiān)控與圖像處理技術(shù)相結(jié)合的方式在鐵路異物監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用逐漸被嘗試[4-6]，但由于相機(jī)拍攝的圖像質(zhì)量受環(huán)境及天氣的影響較大，使該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中嚴(yán)重受限。在關(guān)鍵區(qū)域的軌道兩側(cè)安裝多傳感器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)障礙物監(jiān)測(cè)的方法也被用于監(jiān)測(cè)異物入侵狀況[7-9]，但該方法需要對(duì)沿線設(shè)備定期進(jìn)行檢測(cè)，增加了維護(hù)工作量，并未有效起到鐵路線路障礙自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警的作用。移動(dòng)式監(jiān)測(cè)方法能夠周期性對(duì)障礙物進(jìn)行掃描監(jiān)測(cè)[10]，但系統(tǒng)所采用的攝像機(jī)探測(cè)范圍有限，受光線等影響大，不利于在軌道交通中推廣使用。

以二維平面掃描模式的激光雷達(dá)為探測(cè)手段的新型技術(shù)被引入成都局集團(tuán)公司鐵路線路安全防護(hù)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)是使用激光雷達(dá)平面掃描且高出軌道一定距離，對(duì)高于鋼軌并處于掃描平面所設(shè)置防區(qū)內(nèi)的物體進(jìn)行識(shí)別。實(shí)際應(yīng)用表明，平面掃描模式的激光雷達(dá)系統(tǒng)能夠?qū)Ψ雷o(hù)區(qū)域內(nèi)的異物進(jìn)行一定程度的有效監(jiān)測(cè)并進(jìn)行報(bào)警處理。但這種平面掃描模式在使用中存在較多重大缺陷，主要包括：一是由于只能對(duì)平行于軌道面的平面進(jìn)行掃描，只能獲取1個(gè)平面內(nèi)的信息，不能獲取障礙物的三維立體數(shù)據(jù)，導(dǎo)致誤報(bào)較多。二是二維平面掃描方式在施工和后期維護(hù)中，要經(jīng)常對(duì)掃描平面高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，施工和后期維護(hù)工作量大，維護(hù)成本高。三是在平面掃描中，前端的小障礙物會(huì)遮擋后面的大障礙物從而發(fā)生漏報(bào)的可能。

為了彌補(bǔ)上述平面掃描工作模式的不足，以三維立體掃描為基礎(chǔ)的激光雷達(dá)被引入鐵路線路安全防護(hù)系統(tǒng)中。這種三維掃描方式可對(duì)整個(gè)防區(qū)進(jìn)行掃描成像，獲取防區(qū)內(nèi)立體的三維點(diǎn)云圖像信息。對(duì)高出軌面上方物體的位置、高度、動(dòng)靜等多種形態(tài)進(jìn)行全方位識(shí)別，使整個(gè)系統(tǒng)具有更高的目標(biāo)識(shí)別能力，并配合算法解決侵限報(bào)警問題，可滿足鐵路復(fù)雜場(chǎng)景的防護(hù)應(yīng)用要求。

2 激光雷達(dá)在鐵路線路障礙監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

2.1 基本原理

三維掃描模式是利用激光束在三維空間進(jìn)行掃描，記錄各掃描點(diǎn)的距離、掃描角度信息（見圖1）。激光雷達(dá)在掃描過程中獲取的是極坐標(biāo)值（r，θ，φ），需要通過直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式將極坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)系值（x，y，z）（見圖1（a））。

完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，各掃描點(diǎn)就能在直角坐標(biāo)系下表示出來。通過掃描角度的設(shè)置，使該三維掃描的激光束對(duì)所需要防護(hù)的區(qū)域進(jìn)行掃描成像。如圖1（b）所示，激光束在持續(xù)掃描過程中能夠完整地覆蓋需要防護(hù)區(qū)域的鋼軌、枕木以及周邊的部分環(huán)境。掃描所獲取的三維立體點(diǎn)云數(shù)據(jù)經(jīng)圖形化處理后效果見圖1（c）。

圖1 三維掃描模式線路障礙自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)原理

三維點(diǎn)云圖像處理算法是利用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)中包含的軌道、枕木輪廓特征提取與軌道相切的特征平面，并以此特征平面作為對(duì)障礙物進(jìn)行空間分類的基準(zhǔn)。當(dāng)軌道上方存在一組障礙物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí)，可通過逐一迭代的方式計(jì)算出該組點(diǎn)云數(shù)據(jù)（x，y，z）距離該平面的值。得到障礙物各測(cè)量點(diǎn)距離該基準(zhǔn)平面的距離信息后，結(jié)合障礙物各點(diǎn)的空間位置值（x，y，z）便能得到障礙物位置、高出特征平面值以及障礙物形狀等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。由于該特征平面與軌道相切，所以通過設(shè)置高出特征平面的高度閾值和尺寸閾值便能對(duì)入侵防區(qū)的障礙物進(jìn)行危險(xiǎn)狀況判定。三維立體數(shù)據(jù)的直觀顯示見圖2（俯視圖在上，側(cè)視圖在下）。當(dāng)有異物進(jìn)入到防區(qū)時(shí)，通過計(jì)算便可得到該障礙物三維立體數(shù)據(jù)（包括高度、寬度尺寸等）。

圖2 防區(qū)內(nèi)的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖

2.2 圖像處理算法流程

異物識(shí)別與報(bào)警算法處理流程見圖3。點(diǎn)云隊(duì)列與點(diǎn)云預(yù)處理是將激光雷達(dá)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行隊(duì)列分組并進(jìn)行坐標(biāo)變換與濾波處理。坐標(biāo)變換將激光雷達(dá)的極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)系，而濾波處理是去除點(diǎn)云中的噪聲和異常點(diǎn)。背景差分的目的是對(duì)采集的每幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分割，將數(shù)據(jù)分析重點(diǎn)集中在軌道面以上的空間中，減少系統(tǒng)運(yùn)算量，提高系統(tǒng)計(jì)算速度與實(shí)時(shí)性。背景差分的基礎(chǔ)是被監(jiān)測(cè)區(qū)域中軌道本身的空間不變性，在系統(tǒng)正常工作情況下，利用點(diǎn)云隊(duì)列中的數(shù)據(jù)可提取出與軌道相切的特征平面，并以此平面作為空間分類的分割基準(zhǔn)對(duì)入侵障礙物的狀態(tài)進(jìn)行判斷。在成功地獲取特征平面后，后續(xù)幀的數(shù)據(jù)便不再需要進(jìn)行該過程的運(yùn)算，只需利用所獲取的特征平面對(duì)各幀數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分割，便可得到各幀圖像中高出軌道面的點(diǎn)云集合。利用聚類算法單元對(duì)這些高出軌道面的點(diǎn)云集合進(jìn)行聚類分析，獲取障礙物的數(shù)量、空間位置等信息。

聚類分析處理采用k-means（k-均值）算法[11]對(duì)位于特征平面上的點(diǎn)云集合進(jìn)行聚類分割，其數(shù)學(xué)計(jì)算過程首先是利用表達(dá)式計(jì)算點(diǎn)云的聚類誤差，然后通過迭代計(jì)算的方式使聚類誤差E最小從而實(shí)現(xiàn)簇的劃分。

在實(shí)際情況下，無法提前預(yù)知侵入防區(qū)的障礙物數(shù)目，即無法提前確定k-均值算法對(duì)應(yīng)的k值。對(duì)此，采用手肘法（elbow method）確定合適的聚類k值[12]，手肘法判斷的參數(shù)指標(biāo)是誤差平方和值（SSE）。對(duì)不同的k值先執(zhí)行k-均值算法，然后得到不同k值和對(duì)應(yīng)SSE值的變化關(guān)系，最后取SSE值變化最顯著拐點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的k值作為最佳k值，以此做到k值根據(jù)實(shí)際障礙物數(shù)據(jù)自適應(yīng)變化。另外，為了提高準(zhǔn)確性，減少誤差干擾，算法單元設(shè)定了最小閾值，對(duì)于聚類分割得到的單個(gè)點(diǎn)云集合，如果其點(diǎn)數(shù)小于最小閾值，即認(rèn)為此集合無效，被舍棄。

聚類分析得到空間獨(dú)立的點(diǎn)云集合被識(shí)別為障礙物，然后將各不同空間位置的障礙物分別處理得到類別、位置、尺寸（長(zhǎng)、寬、高）等信息，并根據(jù)不同的空間位置對(duì)障礙物進(jìn)行標(biāo)識(shí)。其中位置和尺寸信息均在三維直角坐標(biāo)系下表示，能夠直觀展現(xiàn)出入侵障礙物的空間狀態(tài)信息。對(duì)于已經(jīng)標(biāo)識(shí)的障礙物，根據(jù)時(shí)間順序?qū)Ρ雀鲙瑪?shù)據(jù)即可判斷出該障礙物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。最后，綜合障礙物的所有信息，依據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警策略，推送報(bào)警信息。

圖3 異物識(shí)別與報(bào)警算法處理流程

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 實(shí)現(xiàn)方案

根據(jù)《線路障礙自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》（鐵總科技〔2015〕184號(hào)）[13]，鐵路線路障礙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)三維掃描前端裝置安裝方式見圖4，帶激光雷達(dá)的前端裝置安裝在安裝桿上，安裝桿安裝在距離軌道一定距離范圍之內(nèi)，該安裝距離在滿足激光雷達(dá)有效工作距離的同時(shí)必須要保障鐵路安全，避免出現(xiàn)安裝桿異常而影響鐵路安全的情況?？刂乒裼靡垣@取三維激光雷達(dá)掃描頭掃描的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和實(shí)時(shí)處理，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的安裝環(huán)境調(diào)整安裝角度θ，以使激光的掃描點(diǎn)能夠完整覆蓋所需要防護(hù)的區(qū)域。

圖4 系統(tǒng)前端裝置安裝方式

3.2 監(jiān)測(cè)報(bào)警防護(hù)區(qū)域的設(shè)置

在實(shí)際鐵路線路中，道砟經(jīng)常高出軌道，給平面掃描模式的障礙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)造成巨大問題，導(dǎo)致系統(tǒng)往往不能有效工作。三維成像模式可對(duì)防區(qū)進(jìn)行分段、分級(jí)處理，有效屏蔽道砟影響，降低虛警率。在實(shí)際使用中可依據(jù)鐵路建筑限界標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)防區(qū)進(jìn)行2個(gè)等級(jí)的防護(hù)閾值設(shè)定。三維點(diǎn)云空間數(shù)據(jù)的報(bào)警防護(hù)區(qū)域設(shè)置見圖5，對(duì)于距離軌道較近的區(qū)域設(shè)置成一級(jí)防區(qū)，該防區(qū)的閾值高度設(shè)置較低，而距離軌道較遠(yuǎn)的區(qū)域設(shè)置成二級(jí)防區(qū)，閾值高度設(shè)置得較高一些，如此便可有效減少線路兩旁道砟造成的虛警。報(bào)警防護(hù)區(qū)域的空間可設(shè)置性是三維點(diǎn)云圖像的重要特點(diǎn)，其充分利用了三維點(diǎn)云圖的空間分布特性，是二維平面數(shù)據(jù)不具備的特殊功能之一。

圖5 三維點(diǎn)云空間數(shù)據(jù)的報(bào)警防護(hù)區(qū)域設(shè)置

3.3 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)硬件組成見圖6。系統(tǒng)集成了激光雷達(dá)與視頻攝像的綜合功能，主要由激光雷達(dá)、視頻攝像、二級(jí)服務(wù)器（現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)柜）、報(bào)警單元和中心服務(wù)器組成，其中實(shí)現(xiàn)三維掃描的前端裝置是該系統(tǒng)最重要的組成部分，是對(duì)防區(qū)進(jìn)行探測(cè)的最直接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；視頻攝像則是對(duì)防區(qū)異物進(jìn)行識(shí)別與判定的輔助手段；二級(jí)服務(wù)器與中心服務(wù)器負(fù)責(zé)將前端裝置計(jì)算得出的報(bào)警信息進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、上傳，并管理和監(jiān)控整個(gè)線路障礙報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

圖6 系統(tǒng)硬件組成

與硬件平臺(tái)對(duì)應(yīng)的軟件單元組成見圖7，主要包括現(xiàn)場(chǎng)二級(jí)服務(wù)器軟件、中心服務(wù)器軟件以及客戶端軟件單元。現(xiàn)場(chǎng)二級(jí)服務(wù)器軟件管理多臺(tái)前端設(shè)備，其主要功能包括存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)、攝像機(jī)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制、前端設(shè)備監(jiān)測(cè)等功能。每一級(jí)軟件功能的內(nèi)部都同時(shí)并行運(yùn)行3種處理任務(wù)：（1）系統(tǒng)基礎(chǔ)狀態(tài)信息監(jiān)控，確保系統(tǒng)硬件部分處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；（2）報(bào)警信息處理，根據(jù)報(bào)警的優(yōu)先級(jí)向硬件單元或者軟件單元發(fā)送相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)和邏輯指令；（3）設(shè)備的指令控制，確保用戶能夠遠(yuǎn)程地對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。

圖7 系統(tǒng)軟件單元組成

4 功能試驗(yàn)

4.1 模擬環(huán)境試驗(yàn)

在系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際鐵路環(huán)境測(cè)試前，在模擬環(huán)境中依據(jù)《線路障礙自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》對(duì)落石、行人、泥石流等多種狀態(tài)的異物入侵進(jìn)行長(zhǎng)期嚴(yán)格的測(cè)試。模擬環(huán)境的測(cè)試結(jié)果表明：該系統(tǒng)能夠?qū)β涫⑼Ａ粲诜绤^(qū)的行人、泥石流（模擬）等情況實(shí)現(xiàn)及時(shí)報(bào)警。

4.2 實(shí)際環(huán)境試驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證該系統(tǒng)在實(shí)際有列車運(yùn)行環(huán)境中的工作狀況，選擇寶成線某段作為實(shí)際測(cè)試環(huán)境，該路段山高坡陡，易發(fā)生落石入侵，是驗(yàn)證系統(tǒng)綜合功能的典型環(huán)境。實(shí)際線路測(cè)試除了可對(duì)行人、落石等進(jìn)行基礎(chǔ)報(bào)警測(cè)試外，更重要的是對(duì)該系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)能力（防風(fēng)、防振、防雨雪等）、列車識(shí)別能力、復(fù)雜環(huán)境中的通信功能等進(jìn)行綜合功能驗(yàn)證。同時(shí)，對(duì)自動(dòng)行駛或停留列車的識(shí)別是系統(tǒng)降低虛警率的關(guān)鍵，因此在實(shí)際測(cè)試中，對(duì)列車識(shí)別和停留于軌道上靜止異物的監(jiān)測(cè)是功能驗(yàn)證的重點(diǎn)內(nèi)容。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安裝環(huán)境和安裝方式見圖8?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安裝方式為立桿安裝，激光雷達(dá)設(shè)備的安裝桿高2.8 m，視頻攝像頭的安裝桿高3.5 m，2根安裝桿距離最近軌道距離均為3 m。為了確保鐵路現(xiàn)場(chǎng)安全，2根安裝桿都通過拉線對(duì)其進(jìn)行安全防護(hù)，防止意外情況發(fā)生。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采用220 V電源供電，網(wǎng)絡(luò)傳輸采用無線通信方式。現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)云圖像數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、視頻圖像數(shù)據(jù)均通過無線傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心。

圖8 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝

現(xiàn)場(chǎng)為真實(shí)的列車運(yùn)行環(huán)境，在25 d的連續(xù)測(cè)試中，未發(fā)現(xiàn)泥石流、落石入侵防區(qū)的情況，發(fā)現(xiàn)多次人員上道的狀況，并進(jìn)行了一級(jí)報(bào)警處理。系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識(shí)別列車，對(duì)于列車的報(bào)警可根據(jù)需要進(jìn)行忽略或者預(yù)警處理。在此次系統(tǒng)功能驗(yàn)證中，將列車報(bào)警信息做預(yù)警處理，目的是能夠通過報(bào)警信息獲悉設(shè)備前端的運(yùn)轉(zhuǎn)和通信狀況，例如報(bào)警功能是否及時(shí)等。人員在鐵路線上施工的點(diǎn)云和視頻圖像見圖9，圖9（a）為現(xiàn)場(chǎng)的三維點(diǎn)云圖像，包括俯視（上）和側(cè)視（下）的觀看效果，其中紅色顯示部分是算法處理完成之后對(duì)異物的標(biāo)識(shí)，與圖9（b）的視頻圖像場(chǎng)景相對(duì)應(yīng)。從圖中可以直接觀察到，利用激光雷達(dá)掃描獲取的現(xiàn)場(chǎng)圖像不受現(xiàn)場(chǎng)光照的影響，能夠完整地構(gòu)建出防區(qū)內(nèi)的三維圖像，是視頻圖像功能的優(yōu)異補(bǔ)充，可在夜間有光照干擾的情況下對(duì)防區(qū)進(jìn)行充分監(jiān)控。

圖9 人員上道的三維點(diǎn)云圖像及其對(duì)應(yīng)的視頻圖像

行駛列車的點(diǎn)云和視頻圖像見圖10，圖10（a）為三維點(diǎn)云圖，包括俯視（上）和側(cè)視（下）的觀看效果，其中紅色顯示部分是算法處理完成之后對(duì)行駛列車的標(biāo)識(shí)，由于激光雷達(dá)是單側(cè)安裝，不能對(duì)列車進(jìn)行整體掃描，所以只能得到側(cè)面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。圖10（b）為行駛列車的視頻抓拍圖像。三維點(diǎn)云中的列車特征明顯，直接利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)便可有效對(duì)列車進(jìn)行識(shí)別分類，降低列車導(dǎo)致的虛警。

圖10 列車的三維點(diǎn)云圖像及其對(duì)應(yīng)的視頻圖像

對(duì)25 d不間斷測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，列車出現(xiàn)次數(shù)最多，占絕大部分，出現(xiàn)次數(shù)共為1646次，由靜止物體而產(chǎn)生的報(bào)警則為86次。對(duì)靜止物體報(bào)警的視頻與點(diǎn)云圖像分析結(jié)果表明：大部分的報(bào)警是由人員在沿線作業(yè)、施工引發(fā)，少部分是由停留在軌道上的小動(dòng)物引發(fā)。

5 結(jié)論

鐵路線路障礙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)采用905 nm波長(zhǎng)激光為探測(cè)光源，該激光波長(zhǎng)處于第1大氣窗口，水汽吸收少，具備優(yōu)異的穿透效果。激光光束發(fā)散角為1 mrad量級(jí)，在該量級(jí)的發(fā)散角條件下，激光光點(diǎn)較大，部分光脈沖將被光束路徑中的多個(gè)物體反射，剩下光能量部分將由被測(cè)目標(biāo)的表面反射。激光雷達(dá)的多回波檢測(cè)技術(shù)能夠可靠濾除激光光束路徑中的雨、雪、灰塵和冰雹造成的干擾，可對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。

在模擬環(huán)境與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試中，均對(duì)激光雷達(dá)的環(huán)境適應(yīng)能力進(jìn)行了檢測(cè)，在為期1年的模擬環(huán)境測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)能夠在高溫、大雨、濃霧的環(huán)境中穩(wěn)定工作，在實(shí)際線路（寶成線天氣情況為多雨、多霧）中的運(yùn)行測(cè)試也表明，該系統(tǒng)能夠適應(yīng)大雨、霧的環(huán)境。三維掃描前端裝置立桿安裝的特點(diǎn)使系統(tǒng)能夠有效排除鐵路道旁雜草的干擾，監(jiān)測(cè)到軌道面上方一定空間范圍內(nèi)的所有異物入侵狀況，包括懸空異物入侵的情況。三維視角能夠得到入侵異物的準(zhǔn)確三維圖像信息，包括高度、尺寸、位置信息。通過對(duì)異物點(diǎn)云數(shù)據(jù)的空間分類和多幀圖像的對(duì)比分析可準(zhǔn)確識(shí)別停留在防區(qū)的靜止異物和行人停留，根據(jù)異物在防區(qū)內(nèi)所處的位置信息便可知所處的防區(qū)級(jí)別（一級(jí)防區(qū)/二級(jí)防區(qū)），而在空間分類和多幀圖像對(duì)比的基礎(chǔ)上增加點(diǎn)云投影處理分析，可準(zhǔn)確識(shí)別列車和移動(dòng)的行人。

三維模式的鐵路線路障礙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)能夠完全實(shí)現(xiàn)《線路障礙自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》要求的多種異物入侵的報(bào)警監(jiān)測(cè)，是山區(qū)鐵路崩塌落石防護(hù)可靠的技術(shù)裝備。系統(tǒng)在對(duì)異物種類的識(shí)別檢測(cè)方面還需要進(jìn)一步研究，后續(xù)的工作重點(diǎn)應(yīng)集中在研究多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)，更加有效地利用視頻圖像和三維點(diǎn)云圖像，使系統(tǒng)能夠適應(yīng)更復(fù)雜的場(chǎng)景，并對(duì)異物種類進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別。