列車司機(jī)狀態(tài)識別報警方法
【專利說明】列車司機(jī)狀態(tài)識別報警方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種鐵路信號技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種列車司機(jī)狀態(tài)識別報警方法。
【背景技術(shù)】
[0003]鐵路作為國民經(jīng)濟(jì)的大動脈、國家重要基礎(chǔ)設(shè)施和大眾化交通工具，在中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中具有重要作用。針對越來越多的高速動車組和地鐵列車投入使用，規(guī)范列車司機(jī)駕駛行為，對提高行車安全以及運輸效率顯得至關(guān)重要，目前，在軌道交通領(lǐng)域，針對列車運行安全主要采用的是列車運行監(jiān)控記錄裝置LKJ2000和車載系統(tǒng)ATP。這些設(shè)備主要體現(xiàn)在對列車操作不安全性行為監(jiān)督與防護(hù)，不能做到對司機(jī)不安全性行為的預(yù)防和診斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明的目的是提供一種對行車過程中司機(jī)的潛在危險進(jìn)行識別并判斷預(yù)警，使列車在安全前提和減少事故的發(fā)生的前題下，提高運輸效率的列車司機(jī)狀態(tài)識別報警方法。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，其特征是:
(1)、上電開始；
(2)、系統(tǒng)自診斷，對硬件接口電路和軟件模塊診斷，包括系統(tǒng)處理正常狀態(tài)；
(3)、圖像輸入及預(yù)處理，系統(tǒng)初始化，初始化識別算法以及硬件相關(guān)數(shù)據(jù)，重置串口數(shù)據(jù)信息，接收攝像頭收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)過預(yù)處理的圖像自動生成相關(guān)數(shù)據(jù)并作為識別算法的依據(jù)；
(4)、臉部區(qū)域檢測，由于司機(jī)臉部位置大致固定，故首先固定臉部區(qū)域位置，減小計算時間；
(5)、眼部區(qū)域檢測；
(6)、固定閾域二值化操作，并進(jìn)行連通域操作，在二值化操作的基礎(chǔ)上，采用人眼、口型和肢體識別算法，完成對人眼、口型以及肢體的判斷分析；
(7)、眼部和嘴部特征檢測，在臉部區(qū)域檢測的基礎(chǔ)上，完成對眼部、口型和肢體區(qū)域的檢測，采用模板匹配的方法完成對臉部和口部區(qū)域的檢測；
(8)、與其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，當(dāng)未檢測到司機(jī)有異常情況發(fā)生時，與其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；當(dāng)檢測到司機(jī)狀態(tài)有異常情況發(fā)生時，通過語音報警提示輸出，并做好記錄以及視頻監(jiān)控保存，進(jìn)入步驟圖像輸入及預(yù)處理。
[0006]列車司機(jī)狀態(tài)識別報警方法的裝置包括攝像機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器(TVP5146)、處理器(TMS320DM3730)、存儲器和外部接口模塊，攝像機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器相連接，A/D轉(zhuǎn)換器與處理器相連接；攝像機(jī)將輸入視頻數(shù)據(jù)送至A/D轉(zhuǎn)換器完成對輸入視頻信號的A/D轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過處理器識別模塊完成對人眼、口型和肢體狀態(tài)的識別，外部接口模塊的DSP芯片完成控制報警器燈光及音響設(shè)備的邏輯控制，外部接口模塊的DSP芯片完成與列車監(jiān)控系統(tǒng)的信息交互和視頻數(shù)據(jù)存儲，提供USB接口以完成視頻下載。
[0007]本發(fā)明用于對列車司機(jī)駕駛作業(yè)中的面部狀態(tài)和肢體形態(tài)進(jìn)行識別判斷，尤其對眼部狀態(tài)和口型狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控輸出，提供分析與報警并與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，共同完成司機(jī)不規(guī)范操縱行為的約束，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能自動對司機(jī)狀態(tài)進(jìn)行分析識別，減少了司機(jī)的精神壓力和勞動強(qiáng)度，使司機(jī)有更多精力駕駛列車，進(jìn)一步保證行車安全，提高運輸效率。
【附圖說明】
[0008]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述:
圖1是列車司機(jī)狀態(tài)識別報警方法的流程圖；
圖2是列車司機(jī)狀態(tài)識別報警裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖1所示，該列車司機(jī)狀態(tài)識別報警方法是:上電開始；系統(tǒng)自診斷，包括對硬件接口電路和軟件模塊診斷，系統(tǒng)處理正常狀態(tài)；圖像輸入及預(yù)處理，系統(tǒng)初始化，初始化識別算法以及硬件相關(guān)數(shù)據(jù)；重置串口數(shù)據(jù)信息；接收攝像頭收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理；經(jīng)過預(yù)處理的圖像自動生成相關(guān)數(shù)據(jù)并作為識別算法的依據(jù)；臉部區(qū)域檢測，由于司機(jī)臉部位置大致固定，故首先固定臉部區(qū)域位置，減小計算時間；眼部區(qū)域檢測；在臉部區(qū)域檢測的基礎(chǔ)上，完成對眼部、口型和肢體區(qū)域的檢測，采用模板匹配的方法完成對臉部和口部區(qū)域的檢測；對眼部區(qū)域和口部區(qū)域二值化操作，并進(jìn)行連通域操作。在二值化操作的基礎(chǔ)上，采用人眼、口型和肢體識別算法，利用高斯分布完成對眼部、口型以及肢體的判斷分析。當(dāng)未檢測到司機(jī)有異常情況發(fā)生時，進(jìn)入重置串口數(shù)據(jù)信息；當(dāng)檢測到司機(jī)狀態(tài)有異常情況發(fā)生時，通過語音報警提示輸出，并做好記錄以及視頻監(jiān)控保存；該系統(tǒng)設(shè)置串口通信數(shù)據(jù)、車載ATP和LKJ2000進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；結(jié)束。所述的串口包括車載ATP接口、LKJ2000接口，調(diào)試串口。
[0010]如圖2所示，列車司機(jī)狀態(tài)識別報警方法的裝置包括攝像機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器(TVP5146)、處理器(TMS320DM3730)、存儲器和外部接口模塊，攝像機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器相連接，A/D轉(zhuǎn)換器與處理器相連接；攝像機(jī)將輸入視頻數(shù)據(jù)送至A/D轉(zhuǎn)換器完成對輸入視頻信號的A/D轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過處理器識別模塊完成對人眼、口型和肢體狀態(tài)的識別，外部接口模塊的DSP芯片完成控制報警器燈光及音響設(shè)備的邏輯控制，外部接口模塊的DSP芯片完成與列車監(jiān)控系統(tǒng)的信息交互和視頻數(shù)據(jù)存儲，提供USB接口以完成視頻下載。
[0011]攝像頭對面部、口型和肢體狀態(tài)進(jìn)行識別，主要分為四個步驟，包括面部檢測、眼部和口部定位，眼部、口部和肢體狀態(tài)的識別和疲勞狀態(tài)的檢測。紅外線攝像頭采集司機(jī)室視頻信息，采用NBC的接口輸入視頻信號，模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片將采集到的視頻信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，通過DSP處理器完成眼部、口部和肢體狀態(tài)識別，如果在規(guī)定的時間內(nèi)檢測到人眼一直處于閉合狀態(tài)或者在規(guī)定的時間內(nèi)檢測到人眼的閉合時間大于設(shè)定閾值，以及口部肢體特征表現(xiàn)異常，則啟動該裝置的音響和燈光報警，并把相關(guān)信息傳給列車監(jiān)控系統(tǒng)，如在報警規(guī)定時間內(nèi)仍未采取相關(guān)操作，則發(fā)出列車緊急停車信號。
[0012]由于人在疲勞時候的明顯特征包括短暫的打瞌睡、頻繁眨眼、肢體活動異常等，所以對司機(jī)疲勞程度的判別根據(jù)眼睛閉合狀態(tài)的時間占某一特定時間的比率為標(biāo)準(zhǔn)以及口部和肢體狀態(tài)。
【主權(quán)項】
1.一種列車司機(jī)狀態(tài)識別報警方法，其特征是: (1)、上電開始； (2)、系統(tǒng)自診斷，對硬件接口電路和軟件模塊診斷，包括系統(tǒng)處理正常狀態(tài)； (3)、圖像輸入及預(yù)處理，系統(tǒng)初始化，初始化識別算法以及硬件相關(guān)數(shù)據(jù)，重置串口數(shù)據(jù)信息，接收攝像頭收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)過預(yù)處理的圖像自動生成相關(guān)數(shù)據(jù)并作為識別算法的依據(jù)； (4)、臉部區(qū)域檢測，由于司機(jī)臉部位置大致固定，故首先固定臉部區(qū)域位置，減小計算時間； (5)、眼部區(qū)域檢測； (6)、固定閾域二值化操作，并進(jìn)行連通域操作，在二值化操作的基礎(chǔ)上，采用人眼、口型和肢體識別算法，利用高斯分布完成對眼部、口型以及肢體的判斷分析； (7)、眼部和嘴部特征檢測，在臉部區(qū)域檢測的基礎(chǔ)上，完成對眼部、口型和肢體區(qū)域的檢測，采用模板匹配的方法完成對臉部和口部區(qū)域的檢測； (8)、與其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，當(dāng)未檢測到司機(jī)有異常情況發(fā)生時，與其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；當(dāng)檢測到司機(jī)狀態(tài)有異常情況發(fā)生時，通過語音報警提示輸出，并做好記錄以及視頻監(jiān)控保存，進(jìn)入步驟圖像輸入及預(yù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車司機(jī)狀態(tài)識別報警方法，其特征是:所用的裝置包括攝像機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器(TVP5146)、處理器(TMS320DM3730)、存儲器和外部接口模塊，攝像機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器相連接，A/D轉(zhuǎn)換器與處理器相連接，攝像機(jī)將輸入視頻數(shù)據(jù)送至A/D轉(zhuǎn)換器完成對輸入視頻信號的A/D轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過處理器識別模塊完成對人眼、口型和肢體狀態(tài)的識另O，外部接口模塊的DSP芯片完成控制報警器燈光及音響設(shè)備的邏輯控制，外部接口模塊的DSP芯片完成與列車監(jiān)控系統(tǒng)的信息交互和視頻數(shù)據(jù)存儲，提供USB接口。
【專利摘要】一種列車司機(jī)狀態(tài)識別報警方法，其特征是：上電開始；系統(tǒng)自診斷；圖像輸入及預(yù)處理；重置串口數(shù)據(jù)信息；接收攝像頭收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理；經(jīng)過預(yù)處理的圖像自動生成相關(guān)數(shù)據(jù)并作為識別算法的依據(jù)；臉部區(qū)域檢測；眼部區(qū)域檢測；對眼部區(qū)域和口部區(qū)域二值化操作，并進(jìn)行連通域操作，在二值化操作的基礎(chǔ)上，采用人眼、口型和肢體識別算法，利用高斯分布完成對眼部、口型以及肢體的判斷分析；該系統(tǒng)設(shè)置串口通信數(shù)據(jù)、車載ATP和LKJ2000進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；結(jié)束。所述的串口包括車載ATP接口、LKJ2000接口，調(diào)試串口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，能自動對司機(jī)狀態(tài)進(jìn)行分析識別，減少了司機(jī)的精神壓力和勞動強(qiáng)度，使司機(jī)有更多精力駕駛列車，進(jìn)一步保證行車安全，提高運輸效率。
【IPC分類】G06K9-00, B61L23-00
【公開號】CN104715235
【申請?zhí)枴緾N201510067500
【發(fā)明人】齊厚芬, 楊昌休, 趙銳, 孫穎
【申請人】錦州鐵道勘察設(shè)計院有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月10日