CN104590319B - 异物侵入检测装置和异物侵入检测方法 - Google Patents

Abstract

异物侵入检测装置和异物侵入检测方法，单目相机配置成将监测范围内图像传输至图像采集处理系统；激光追踪控制系统配置成控制单点激光测距仪按旋转角度和俯仰角度旋转和俯仰，单点激光测距仪测量异物到单点激光测距仪的直线距离，将该直线距离传输至图像采集处理系统；图像采集处理系统根据接收的图像判断单目相机监测范围内是否出现疑似异物并在出现疑似异物时：获取疑似异物图像和疑似异物像点；计算疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角；利用得出的位置和方位角计算用于单点激光测距仪的旋转角度和俯仰角度；图像采集处理系统利用其接收的直线距离和疑似异物图像复原异物实际位置和尺寸，判断疑似异物是否为侵入异物。

Description

异物侵入检测装置和异物侵入检测方法

技术领域

本发明涉及铁路运营安全检测技术领域，特别是异物侵入检测装置和异物侵入检测方法，具体地涉及一种基于单目相机组与单点激光测距的铁路异物侵入检测装置和方法。

背景技术

随着我国高速铁路建设力度的日益加大，在新建铁路跨越或邻近既有线施工过程中，经常发生机械、机具、人员及施工材料侵入既有线限界的情况，对既有线的安全运行造成极大的安全隐患。同时，在山区和隧道出入口，经常存在落石等突发危害，严重危及铁路运输安全。因此，准确及时地检测侵入轨道限界的异物是保证轨道交通安全运营的关键，按检测原理可以分为接触式和非接触式两种。

应用较成熟的是接触式的防护网技术，根据检测防护网类型可分为电网检测(如申请号201210172059.X，200910242554.1,201210282394.5)和光纤检测(如申请号：201110406903.6，200910272765.X)等方式。接触式的防护网在铁路建设期大范围安装较为困难，同时由于建设期施工情况较为复杂，例如在工作天窗可能存在侵限作业，防护网使用不便，而且一旦破损及时修复较为困难。该技术只能检测掉落在防护网上的较大物体，对于纤细的钢筋和越过防护网掉落到轨道平面的物体无法检测，也无法判断物体的大小与位置。

非接触式检测方法包括基于红外、激光、微波和视频的方法，红外和激光多采用幕墙方案。例如，西班牙的高速铁路在隧道口等容易发生异物侵限(如落石)的路段，安装了基于红外线光幕的落物监测系统，专利号为201010230606.6的发明专利公开了利用二维激光传感器构建激光幕墙的非接触式铁路异物侵入检测系统，这两种方法可以准确检测穿过检测幕墙的物体，但对空间物体无能为力。专利号为201010504665.8的发明专利公开了一种利用雷达进行铁路异物侵限检测的装置。上述这些专利公开的异物检测方法检测范围都比较小，多用于重点地段的检测，无法实现大范围内全线覆盖的异物侵入检测。

基于视频的入侵检测广泛应用于安防领域，这些设备大多采用单一摄像机进行监测，事先划定区域并利用图像处理方法区分物体处于区域内还是区域外，还可实现侵入物体的跟踪。在轨道交通领域，基于视频图像的应用与研究主要集中在道口、站台等轨道交通线路关键地段的障碍物检测，各国都针对这些关键地段的线路状态监控开展了广泛的研究，并提出了一些方案和应用。西南交通大学的兰培强等人提出通过架设在铁路道口的摄像机与DSP处理系统，运用现代智能监控的方法，对穿越铁路道口的行人进行检测，向远方一定距离内的机车发出无线报警信号，使机车可以提前获得道口情况而及时采取动作。系统主要的功能包括：运动目标检测和运动目标的运动趋势判定，若目标走向铁轨，则报警；若目标离开铁轨，则不报警。实验结果显示，在准确检测出铁轨中心线的前提下，该系统软件能很好地检测有无运动目标出现，并且能够智能地判定其是走向铁轨还是离开铁轨，进而综合这些情况，有效地进行报警。但是该系统对于道口铁轨区域静止障碍物、弯道区域动目标和静目标，还无法有效的检测。东日本铁路公司还为道口和车站开发测试了一套障碍物监控设备。这套设备可以最大限度的减小阴影和列车灯光对系统工作的影响。

在上述国内外的研究和应用中，均采用单目相机实现图像获取，为了达到一定的位置及大小分辨率，单个相机监测范围非常有限，采用多个相机进行铁路监测存在布线复杂的问题，同时，应用单个相机进行物体位置判断时无法确定物体的三维位置及大小，容易产生误报警。

因此，现有技术中存在着对于线限界内可能出现的异物无法进行实时且精确监测的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题中的至少部分或全部，实现优于现有技术的有益技术效果，实现了本发明。

根据本发明的一个方面，一种异物侵入检测装置，包括至少一个单目相机、单点激光测距仪、激光追踪控制系统、图像采集处理系统，其中：所述至少一个单目相机配置成，将各自监测范围内的图像传输至所述图像采集处理系统；所述激光追踪控制系统配置成，控制所述单点激光测距仪按照一旋转角度和一俯仰角度进行相应的旋转和俯仰动作，以使得所述单点激光测距仪测量异物到达所述单点激光测距仪的直线距离，并且将测得的所述直线距离传输至所述图像采集处理系统；所述图像采集处理系统配置成，根据从所述至少一个单目相机接收的图像判断各个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物并且在出现疑似异物的情况下进行如下操作：a)获取疑似异物图像和疑似异物像点；b)计算所述疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角；c)利用计算出的所述位置和方位角，计算用于所述单点激光测距仪的所述旋转角度和所述俯仰角度；d)所述图像采集处理系统从所述激光追踪控制系统接收所述疑似异物像点到达所述单点激光测距仪的所述直线距离，并且利用其所接收的所述直线距离和所述疑似异物图像，复原所述疑似异物的实际位置和实际尺寸，从而判断所述疑似异物是否为侵入异物。

进一步地，所述至少一个单目相机是多个单目相机并构成单目相机组，所述单目相机组中的各个单目相机设置成使相邻单目相机的图像覆盖范围部分地重合，从而相比于单一单目相机，所述单目相机组无缝地覆盖更大的图像范围。

进一步地，所述多个单目相机安装在同一机箱内且它们之间的位置关系是固定的，各个单目相机的俯仰角度和焦距能够各不相同。

进一步地，所述至少一个单目相机容纳在机箱内，所述激光测距仪安装在所述机箱的顶部或侧面，通过标定获取所述激光测距仪相对于所述机箱的初始位置。

进一步地，所述激光追踪控制系统包括具有俯仰机构、旋转机构和致动机构的云台，所述云台载有所述单点激光测距仪并且配置成根据所接收的旋转角度和俯仰角度使所述单点激光测距仪进行旋转和俯仰动作。

进一步地，判断各个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物的操作包括：基于各相机图像序列的背景更新和基于背景差分的异物检测，如果两帧图像之差大于预定阈值，则确定所述监测范围内出现疑似异物。

进一步地，所述疑似异物像点为所述疑似异物图像的质心。

进一步地，所述图像采集处理系统在计算所述疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角时，假设所述疑似异物位于地面上而计算所述位置及所述方位角。

进一步地，所述激光测距仪的测距范围能够覆盖位于所述至少一个单目相机所覆盖的图像监测范围内的任何位置。

根据本发明的另一方面，提供一种异物侵入检测方法，包括如下步骤：设置至少一个单目相机，将各自监测范围内的图像传输至图像采集处理系统；所述图像采集处理系统根据从所述至少一个单目相机接收的图像判断各个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物；在出现疑似异物的情况下进行如下操作：a)获取疑似异物图像和疑似异物像点；b)计算所述疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角；c)利用计算出的所述位置和方位角，计算用于单点激光测距仪的旋转角度和俯仰角度；所述激光追踪控制系统控制所述单点激光测距仪按照所述旋转角度和所述俯仰角度进行相应的旋转和俯仰动作，以使得所述单点激光测距仪测量所述异物到达所述单点激光测距仪的直线距离，并且将测得的所述直线距离传输至所述图像采集处理系统；所述图像采集处理系统从所述激光追踪控制系统接收所述疑似异物像点到达所述单点激光测距仪的所述直线距离，并且利用其所接收的所述直线距离和所述疑似异物图像，复原所述疑似异物的实际位置和实际尺寸，从而判断所述疑似异物是否为侵入异物。

根据本发明的装置和方法，实现了优于现有技术的有益技术效果，例如：

1.能够对于纤细的物体(例如钢筋)和越过防护网掉落到轨道平面的物体进行检测，能够判断物体的大小与位置；

2.能够实现对空间物体的检测；

3.实现了大范围内全线覆盖的异物侵入检测；

4.实现了对于道口铁轨区域静止障碍物、弯道区域动目标和静目标的有效检测。

5.在对于物体进行位置判断时，能够确定物体的三维位置及大小，防止产生误报警。

附图说明

图1示出了根据本发明的异物侵入检测装置的结构图，其示出了单目相机与激光器的位置关系。

图2示出了根据本发明的异物侵入检测装置的激光追踪控制系统的示意图，其中单点激光测距仪放置在该激光追踪控制系统上。

图3示出了根据本发明的异物侵入检测装置的工作原理图。

具体实施方式

下面参照附图详细介绍本发明的示例性实施方式。提供这些示例性实施方式的目的是使得本领域普通技术人员能够清楚地理解本发明，并且根据这里的描述，能够实现本发明。附图和示例性的具体实施方式以及优选实施方式不旨在对本发明进行限定，本发明的范围由所附权利要求所限定。

根据本发明的一个方面，提供了一种异物侵入检测装置，参照附图1所示，图1示出了根据本发明的异物侵入检测装置的结构图，其示出了单目相机与激光器的位置关系。

如图1所示，根据本发明的异物侵入检测装置包括至少一个单目相机20(作为示例，图1中示出3个单目相机)、单点激光测距仪30、激光追踪控制系统40、图像采集处理系统(未示出，可以安装在机箱10内或其他任何合适的位置)。可选地，根据本发明的异物侵入检测装置进一步包括通信接口等。

参见附图1和附图3，图3示出了根据本发明的异物侵入检测装置的工作原理图。在该异物侵入检测装置中，所述的单目相机20配置成，能够将各自监测范围内的图像传输至所述图像采集处理系统；所述激光追踪控制系统40配置成，控制位于其上的所述单点激光测距仪30，使所述单点激光测距仪30能够按照设定的旋转角度和设定的俯仰角度而进行相应的旋转动作和俯仰动作，其目的是，使得所述单点激光测距仪30能够指向异物，并能够测量该异物到达所述单点激光测距仪30的直线距离L1(参见图3)，并且能够将所测得的所述直线距离传输至所述图像采集处理系统；所述图像采集处理系统配置成，根据从所述至少一个单目相机接收的图像判断各个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物，并且在出现疑似异物的情况下进行如下操作：

a)获取疑似异物图像和疑似异物像点；

b)计算所述疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角；

c)利用计算出的所述位置和方位角，计算用于所述单点激光测距仪的所述旋转角度和所述俯仰角度；

d)所述图像采集处理系统从所述激光追踪控制系统接收所述疑似异物像点到达所述单点激光测距仪的所述直线距离，并且利用其所接收的所述直线距离和所述疑似异物图像，复原所述疑似异物的实际位置和实际尺寸，从而判断所述疑似异物是否为侵入异物。

优选地，作为示例性实施例，在根据本发明的异物侵入检测装置中，所述至少一个单目相机可以是多个单目相机并构成单目相机组，如图2所示的情况，其示出了三个单目相机构成一个单目相机组。每个单目相机具有各自的图像覆盖范围。对单目相机组中的各个单目相机进行分别设置，使得所述单目相机组中的各个单目相机设置成，使相邻单目相机的图像覆盖范围部分地重合，从而相比于单一单目相机，所述单目相机组无缝地覆盖更大的图像范围。

具体地，由于单个相机图像覆盖的范围非常有限，本发明涉及的硬件系统采用单目相机组和单点激光测距组合的装置进行异物侵入检测，该装置可以安装在横跨铁路上方的接触网横杆或线路一侧的立柱上，如图3所示，相机组中包含多个单目相机，各相机的俯仰角和焦距各不相同，相邻相机实现图像的重叠覆盖，全部相机实现较长区域内图像的无缝覆盖。也就是说，为了达到一定的分辨率，单个相机检测范围非常有限，为了扩展监测范围并减少现场布线的工作量。本发明采用单目相机组扩展检测范围，每个相机组包括多个相机(图1中为3个，但不限于3个)，相机可如图1所示上下安装，也可横向布置于机箱内，但各相机俯仰角度和焦距均不相同，以达到监测远近不同区域的目的，相邻相机实现图像的重合覆盖，这样，利用相机组就可以实现图像对铁路沿线较长距离的无缝覆盖。

参照附图3所示，三个单目相机20沿竖直方向依次排列，调整各个单目相机的俯仰角度和各自的焦距，使得三个单目相机的图像覆盖范围的边缘刚好有部分地重叠，这样，三个单目相机的总的覆盖范围明显增大了。

优选地，作为示例性实施例，在根据本发明的异物侵入检测装置中，所述多个单目相机20安装在同一机箱10内且它们之间的位置关系是固定的，各个单目相机的俯仰角度和焦距各不相同。

优选地，作为示例性实施例，在根据本发明的异物侵入检测装置中，所述单目相机20容纳在机箱10内，所述激光测距仪30可以安装在所述机箱的顶部(图1和3)或侧面(未示出)，通过标定方法获取所述激光测距仪30相对于所述机箱1的初始位置。当然，本领域技术人员可以想到其他的方式来设定所述激光测距仪30相对于所述机箱1的初始位置，这些变型均包含在本申请的保护范围内。

优选地，作为示例性实施例，参照图2，图2示出了根据本发明的异物侵入检测装置的激光追踪控制系统40的示意图，其中单点激光测距仪30放置在该激光追踪控制系统上。

本发明采用高精度云台控制的单点激光测距仪实现物体距离的测量，并利用该距离结合单目图像信息完成物体大小及位置的准确估计。装有点式激光测距仪的云台结构如图2所示，该云台能够利用步进电机(或其它机电控制元件)精确控制激光测距仪的旋转和俯仰，激光测距仪的测距范围不小于单目相机组中最远相机的视野距离。

具体地，如图2所示，所述激光追踪控制系统40包括具有俯仰机构、旋转机构和致动机构的云台。在所述云台的顶部平坦平面上载有单点激光测距仪30。所述激光追踪控制系统40配置成，可从图像采集处理系统接收旋转角度和俯仰角度的信号，并且根据所接收的旋转角度和俯仰角度信号，控制其上承载的所述单点激光测距仪30，使所述单点激光测距仪30根据该旋转角度和俯仰角度而进行旋转和俯仰动作。从而使得所述单点激光测距仪30指向期望的方向，即，指向疑似异物，从而可以测量从疑似异物至所述单点激光测距仪30的直线距离L₁。

根据本申请以上方式进行的深度信息的测量，匹配运算量较小，适合实时应用。

另外，优选地，作为示例性实施例，在根据本发明的异物侵入检测装置中，判断各个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物的操作可以如下进行：首先基于各个单目相机获取的图像序列进行背景更新，再基于背景差分进行异物检测，通过差分值大于预定阈值确定所述监测范围内出现疑似异物。

优选地，作为示例性实施例，在根据本发明的异物侵入检测装置中，所述图像采集处理系统在计算所述疑似异物像点在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角时，假设所述疑似异物位于地面上而计算所述位置及所述方位角。

可选地，作为示例，在本申请的异物侵入检测装置中，利用图像采集与处理单元负责采集各个相机的图像并进行异物判断，一般分为两步：第一步是背景提取与更新；第二步是异物提取及判断。

常用的背景提取与更新方法有平均法、直方图法以及混合高斯模型的方法。在本申请中，作为示例，可以采用混合高斯模型获取背景，获取背景后可以采用背景差分法进行异物提取及判断。背景差分法是用当前帧图像与背景图像相减来检测出异物的一种技术。在一帧含有目标或异物的图像中，目标对应位置的区域与背景图像对应位置的像素值相差较大，其他地方属于背景区域，相差很小。设t时刻的背景图像为f_b(x,y,t)，当前帧图像为f_c(x,y,t)，则背景差分图像为：

f_d(x,y,t)＝f_c(x,y,t)-f_b(x,y,t)

用合适的阈值T，对背景差分图像f_d(x,y,t)进行二值化处理，就得到目标的二值前景图。通过该目标占用的像素多少可以大致判断物体的大小，通过计算目标的中心坐标可以判断物体在相机坐标系下的相对于光轴在两个方向的偏移角度。

但对于某个相机来说，仅依靠图像上的图像像素坐标无法恢复目标的深度信息，如图3所示，图中一个距离相机较近的小目标P₁和一个距离较远的大目标P₂可能在图像上有相同的像P，位于直线P₁P₂上的物体都会在P点成像，单纯根据像点位置P无法确定物体的真实位置。但是若已知目标距离摄影中心C₂的距离为L₁，则可以确定物体为P₁，将该距离值作为已知条件可以推算物体的三维位置及大小。

在本发明中，采用点式激光测距仪作为测距设备，一旦某个相机利用背景差分检测到有物体侵入检测区域，该相机可以获得侵入物中点(或质点，可称为像点)在水平及垂直方向的像素坐标(x，y)，利用该像素坐标可以确定通过物体及像点的光线与相机光轴的夹角(包括天顶角α和方位角)，由于各相机的俯仰角γ在使用之前已经通过标定的方法事先确定，根据天顶角α、方位角和俯仰角γ可以计算出像点对应的光线相对于激光器云台的姿态，姿态值传递给激光测距控制系统，控制点式激光测距仪在该角度范围内进行扫描，测得物体到激光器的距离L，然后根据L和两个角度值对目标物体进行三维重建，计算目标的三维坐标和大小，从而进一步确认物体是否侵限。

优选地，作为示例性实施例，在根据本发明的异物侵入检测装置中，所述疑似异物像点可以为所述疑似异物图像的质心。

优选地，作为示例性实施例，在根据本发明的异物侵入检测装置中，所述激光测距仪的测距范围能够覆盖位于所述至少一个单目相机所覆盖的图像监测范围内的任何位置。

根据本发明的另一方面可以提供一种异物侵入检测方法，包括如下步骤：

设置至少一个单目相机，将各自监测范围内的图像传输至图像采集处理系统；

所述图像采集处理系统根据从所述至少一个单目相机接收的图像判断各个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物；在出现疑似异物的情况下进行如下操作，可以参照图3：

a)获取疑似异物图像和疑似异物像点，疑似异物像点可以是疑似异物的中点或质点等；

b)计算所述疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角，可以假定疑似异物在地面上；

c)利用计算出的所述位置和方位角，计算用于单点激光测距仪的旋转角度和俯仰角度，

所述激光追踪控制系统控制所述单点激光测距仪按照所述旋转角度和所述俯仰角度进行相应的旋转和俯仰动作，以使得所述单点激光测距仪测量所述异物到达所述单点激光测距仪的直线距离，并且将测得的所述直线距离传输至所述图像采集处理系统；

所述图像采集处理系统从所述激光追踪控制系统接收所述疑似异物像点到达所述单点激光测距仪的所述直线距离，并且利用其所接收的所述直线距离和所述疑似异物图像，复原所述疑似异物的实际位置和实际尺寸，从而判断所述疑似异物是否为侵入异物。

根据本申请的异物侵入检测方法和异物侵入检测装置的整个系统的特点在于：

系统测量部分包括单目相机组和点式激光测距仪，相机组内各单目相机安装在同一个机箱内，相互之间的位置关系是固定的；点式激光测距仪安装在单目相机组顶部或侧面，其相对箱体(或箱体内各单目相机)的初始位置可通过标定获知；

相机组中的多个单目相机俯仰角和焦距各不相同，以达到监测远近不同区域并实现图像无缝覆盖的目的，但现场安装好后各相机的姿态都是固定值，利用其固定的角度和焦距以及像点坐标可以计算地面上某个目标的位置；

点式激光测距仪安装在能够精确控制旋转及俯仰角的云台上，激光测距仪相对各单目相机的初始位置和姿态通过事先标定确定；

激光测距仪进行旋转和俯仰运动后，相对各相机的位置和姿态能够通过运动角度和初始位置与姿态准确计算；

整个系统实现异物侵入检测的工作过程如下：

在各单目相机获取的图像中划定监控范围，图像采集与处理系统独立采集单目相机组中各个相机的图像并利用图像处理方法判断划定区域内是否有异物出现；

一旦某个相机捕捉到区域内的异物，首先假设物体位于地面，利用异物像点在图像中的坐标计算该物体在相机坐标系中的位置及方位角；

该方位角被发送给激光追踪控制系统，该系统通过方位角和相机姿态计算物体的位置，并利用激光测距仪和相机的相对姿态计算激光测距仪目标点到达该位置所需旋转和俯仰的角度，并控制点式激光测距仪沿该方位角移动扫描，确定障碍物在该方位角所在射线上的位置；

激光追踪控制系统将障碍物的距离值和激光器的当前位置返回给图像处理系统，图像处理系统利用这些数值计算障碍物的具体位置，并利用该值作为初始条件结合图像中的异物像素判断物体的实际大小及位置。

利用根据本申请的异物侵入检测方法和异物侵入检测装置，具体地，根据这种单目相机组和点式激光测距相结合的方式，实现了优于现有技术的有益技术效果，例如，可以提高单个设备对狭长地域的监控范围，而且能够准确判断侵限物体的大小及位置，从而提高异物侵入检测的准确度和可靠性。

虽然已经示出并描述了本发明的优选实施方式，但是可以对其进行各种更改和替换，这并不背离本发明的精神和范围。因此，将理解的是，已经通过示例而非限定的方式描述了本发明。

Claims (10)

1.一种异物侵入检测装置，包括至少一个单目相机、单点激光测距仪、激光追踪控制系统、图像采集处理系统，其中：

所述至少一个单目相机配置成，将各自监测范围内的图像传输至所述图像采集处理系统；

所述激光追踪控制系统配置成，控制所述单点激光测距仪按照一旋转角度和一俯仰角度进行相应的旋转和俯仰动作，以使得所述单点激光测距仪测量异物到达所述单点激光测距仪的直线距离，并且将测得的所述直线距离传输至所述图像采集处理系统；

所述图像采集处理系统配置成，根据从所述至少一个单目相机接收的图像判断各个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物并且在出现疑似异物的情况下进行如下操作：

a)获取疑似异物图像和疑似异物像点；

b)计算所述疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角；

c)利用计算出的所述位置和方位角，计算用于所述单点激光测距仪的所述旋转角度和所述俯仰角度；

d)所述图像采集处理系统从所述激光追踪控制系统接收所述疑似异物像点到达所述单点激光测距仪的所述直线距离，并且利用其所接收的所述直线距离和所述疑似异物图像，复原所述疑似异物的实际位置和实际尺寸，从而判断所述疑似异物是否为侵入异物。

2.根据权利要求1所述的异物侵入检测装置，其中，所述至少一个单目相机是多个单目相机并构成单目相机组，所述单目相机组中的各个单目相机设置成使相邻单目相机的图像覆盖范围部分地重合，从而相比于单一单目相机，所述单目相机组无缝地覆盖更大的图像范围。

3.根据权利要求2所述的异物侵入检测装置，其中，所述多个单目相机安装在同一机箱内且它们之间的位置关系是固定的，各个单目相机的俯仰角度和焦距能够各不相同。

4.根据权利要求1所述的异物侵入检测装置，其中，所述至少一个单目相机容纳在机箱内，所述激光测距仪安装在所述机箱的顶部或侧面，通过标定获取所述激光测距仪相对于所述机箱的初始位置。

5.根据权利要求1所述的异物侵入检测装置，其中，所述激光追踪控制系统包括具有俯仰机构、旋转机构和致动机构的云台，所述云台载有所述单点激光测距仪并且配置成根据所接收的旋转角度和俯仰角度使所述单点激光测距仪进行旋转和俯仰动作。

6.根据权利要求1所述的异物侵入检测装置，其中，判断各个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物的操作包括：基于各相机图像序列的背景更新和基于背景差分的异物检测，如果两帧图像之差大于预定阈值，则确定所述监测范围内出现疑似异物。

7.根据权利要求1所述的异物侵入检测装置，其中，所述疑似异物像点为所述疑似异物图像的质心。

8.根据权利要求7所述的异物侵入检测装置，其中，所述图像采集处理系统在计算所述疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角时，假设所述疑似异物位于地面上而计算所述位置及所述方位角。

9.根据权利要求1所述的异物侵入检测装置，其中，所述激光测距仪的测距范围能够覆盖位于所述至少一个单目相机所覆盖的图像监测范围内的任何位置。

10.一种异物侵入检测方法，包括如下步骤：

设置至少一个单目相机，将各自监测范围内的图像传输至图像采集处理系统；

所述图像采集处理系统根据从所述至少一个单目相机接收的图像判断各个单目相机的监测范围内是否出现疑似异物；在出现疑似异物的情况下进行如下操作：a)获取疑似异物图像和疑似异物像点；b)计算所述疑似异物在相应单目相机的相机坐标中的位置及方位角；c)利用计算出的所述位置和方位角，计算用于单点激光测距仪的旋转角度和俯仰角度；

所述激光追踪控制系统控制所述单点激光测距仪按照所述旋转角度和所述俯仰角度进行相应的旋转和俯仰动作，以使得所述单点激光测距仪测量所述异物到达所述单点激光测距仪的直线距离，并且将测得的所述直线距离传输至所述图像采集处理系统；

所述图像采集处理系统从所述激光追踪控制系统接收所述疑似异物像点到达所述单点激光测距仪的所述直线距离，并且利用其所接收的所述直线距离和所述疑似异物图像，复原所述疑似异物的实际位置和实际尺寸，从而判断所述疑似异物是否为侵入异物。