1.一种基于三维点云数据的铁轨异物入侵实时监测方法,其特征在于,包括步骤:计算终端接收来自激光雷达采集的背景三维点云数据,所述激光雷达用于临近铁轨设置,对监测区域进行探测;所述计算终端利用所述背景三维点云数据,构建背景三维点云模型;所述计算终端接收来自所述激光雷达对监测区域实时探测的实时三维点云数据,进行实时处理后,得到实时三维点云数据集;将所述实时三维点云数据集与所述背景三维点云模型进行对比处理,得到差分三维点云数据集,对差分三维点云数据集进行聚类处理,得到包括一个或多个三维包围区域的三维点云数据子集;对三维点云数据子集中的三维包围区域进行动态建模和识别更新,识别判断是否为入侵异物;所述动态建模和识别更新包括:对聚类后的三维点云数据子集进行动态建模,令当前经过聚类得到的三维点云数据子集为第一聚类子集Sj,令下一个临近时刻经过聚类得到的三维点云数据子集为第二聚类子集Si;将第一聚类子集Sj中的各个三维包围区域中的点云数据,与第二聚类子集Si中的各个三维包围区域中的点云数据,进行比较判断;若第一聚类子集Sj与第二聚类子集Si中存在重叠的三维包围区域,则将这两个三维包围区域合并处理,形成一个更新后的三维包围区域,对应的更新次数增加1,该三维包围区域出现的时间保持不变;若第一聚类子集Sj与第二聚类子集Si中存在不重叠的三维包围区域,则将第二聚类子集Si中新出现的三维包围区域加入到第一聚类子集Sj中,并记其出现次数为1,添加的出现时间为第二聚类子集Si对应的采集时间;当对第一聚类子集Sj与第二聚类子集Si中所有的三维包围区域进行处理后,则对经过更新后的第一聚类子集Sj中的所有三维包围区域进行迭代访问,当其中一个三维包围区域出现的时间与当前系统的时间之间的差值大于设定的时差门限TTime,且该三维包围区域出现次数为1时,将该三维包围区域从当前更新后的第一聚类子集Sj中删除。
2.根据权利要求1所述的基于三维点云数据的铁轨异物入侵实时监测方法,其特征在于,所述激光雷达采集来自不同时间点对应的多帧背景三维点云数据,以第一帧背景三维点云数据所在坐标系为基准,将其后其他多帧背景三维点云数据中的非重复点,补充入第一帧背景三维点云数据中,形成背景三维点云数据集。
3.根据权利要求2所述的基于三维点云数据的铁轨异物入侵实时监测方法,其特征在于,还包括将不同气象条件下的背景三维点云数据与已有的背景三维点云数据集进行合并处理,构建得到不同气象条件下的背景三维点云数据集。
4.根据权利要求2或3所述的基于三维点云数据的铁轨异物入侵实时监测方法,其特征在于,按照所需监测区域确定一个或多个三维包围区域,过滤掉所述三维包围区域以外的点云数据,进一步细化所述背景三维点云数据集。
5.根据权利要求4所述的基于三维点云数据的铁轨异物入侵实时监测方法,其特征在于,构建背景三维点云模型包括对所述背景三维点云数据集进行下采样处理。
6.根据权利要求4所述的基于三维点云数据的铁轨异物入侵实时监测方法,其特征在于,所述实时三维点云数据集与所述背景三维点云模型进行对比处理包括:背景差分处理,将所述实时三维点云数据集与所述背景三维点云模型进行差分运算,即实时三维点云数据集中的每个实时三维点云数据,以半径r搜索,查找背景三维点云模型中是否包含该实时三维点云数据,将未能在所述背景三维点云模型中搜索到的实时三维点云数据合并在一起,得到差分三维点云数据集。
7.根据权利要求6所述的基于三维点云数据的铁轨异物入侵实时监测方法,其特征在于,还进一步包括对入侵异物的识别过滤处理,包括列车过滤处理和飞鸟过滤处理。
8.一种基于三维点云数据的铁轨异物入侵实时监测系统,其特征在于,包括临近铁轨设置的激光雷达,所述激光雷达通信连接到计算终端,所述计算终端接收来自激光雷达采集的背景三维点云数据,构建背景三维点云模型;以及,所述计算终端获取来自激光雷达采集的实时三维点云数据进行实时处理,得到实时三维点云数据集;将所述实时三维点云数据集与所述背景三维点云模型进行对比处理,得到差分三维点云数据集,对差分三维点云数据集进行聚类处理,得到包括一个或多个三维包围区域的三维点云数据子集;对三维点云数据子集中的三维包围区域进行动态建模和识别更新,识别判断是否为入侵异物;所述动态建模和识别更新包括:对聚类后的三维点云数据子集进行动态建模,令当前经过聚类得到的三维点云数据子集为第一聚类子集Sj,令下一个临近时刻经过聚类得到的三维点云数据子集为第二聚类子集Si;将第一聚类子集Sj中的各个三维包围区域中的点云数据,与第二聚类子集Si中的各个三维包围区域中的点云数据,进行比较判断;若第一聚类子集Sj与第二聚类子集Si中存在重叠的三维包围区域,则将这两个三维包围区域合并处理,形成一个更新后的三维包围区域,对应的更新次数增加1,该三维包围区域出现的时间保持不变;若第一聚类子集Sj与第二聚类子集Si中存在不重叠的三维包围区域,则将第二聚类子集Si中新出现的三维包围区域加入到第一聚类子集Sj中,并记其出现次数为1,添加的出现时间为第二聚类子集Si对应的采集时间;当对第一聚类子集Sj与第二聚类子集Si中所有的三维包围区域进行处理后,则对经过更新后的第一聚类子集Sj中的所有三维包围区域进行迭代访问,当其中一个三维包围区域出现的时间与当前系统的时间之间的差值大于设定的时差门限TTime,且该三维包围区域出现次数为1时,将该三维包围区域从当前更新后的第一聚类子集Sj中删除。
9.根据权利要求8所述的基于三维点云数据的铁轨异物入侵实时监测系统,其特征在于,所述计算终端包括:背景建模模块,用于把激光雷达对监测区域采集的背景三维点云数据,构建为背景三维点云模型;实时检测模块,用于把激光雷达对监测区域实时采集的实时三维点云数据,进行实时处理,得到实时三维点云数据集;差分模块,用于将所述实时三维点云数据集与所述背景三维点云模型进行对比处理,得到差分三维点云数据集;聚类模块,用于对差分三维点云数据集进行聚类,得到包括一个或多个三维包围区域的三维点云数据子集;识别模块,用于对三维点云数据子集中的三维包围区域进行动态建模和更新,识别判断是否为入侵异物;过滤模块,用于识别排除不会造成危险事故的常规事件监测。