用于識(shí)別軌道列車通過的視頻檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路監(jiān)控領(lǐng)域，具體涉及用于識(shí)別軌道列車通過的視頻檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在高速鐵路的運(yùn)營之中，監(jiān)控人員知道在線路上的哪個(gè)位置有列車存在，是在運(yùn)營安全保障的確保方面最重要的信息。目前有安裝軌道電路或使用RFID方式識(shí)別列車。
[0003]安裝軌道電路的方式為:用與軌道連接的發(fā)送器和接收器來監(jiān)視流過軌道的電信號(hào)，列車的車軸在兩根軌道之間會(huì)形成電短路，從而會(huì)造成接收電平降低，根據(jù)此現(xiàn)象來檢測列車的存在。
[0004]使用RFID識(shí)別列車的方式為:把電子標(biāo)簽安裝于機(jī)車或車輛底部，地面讀出裝置(AEI設(shè)備)天線則安裝于軌枕之間，開機(jī)傳感器安裝于來車方向前方鋼軌內(nèi)側(cè)，地面讀出裝置主機(jī)安裝于路邊AEI設(shè)備小房內(nèi)。當(dāng)列車到來時(shí)，讀取車輛標(biāo)簽信息從而識(shí)別車輛通過。
[0005]但無論是安裝軌道電路或使用RFID等列車識(shí)別方式，都需要安裝特有的裝置，需要對(duì)原有車輛或鐵路設(shè)施進(jìn)行改造，屬于接觸式硬改造，需要反復(fù)驗(yàn)證安全性，施工較為困難，成本較高，有較大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了用于識(shí)別軌道列車通過的視頻檢測方法，利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)分析高鐵監(jiān)控視頻，通過圖像分析與識(shí)別獲取列車運(yùn)動(dòng)特征并以此進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車通過的準(zhǔn)確識(shí)別。
[0007]本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
一種用于識(shí)別軌道列車通過的視頻檢測方法，用于識(shí)別軌道上是否有列車通過，其特征在于:采集所述軌道處的圖像；對(duì)采集到的所述圖像進(jìn)行軌道分析，識(shí)別出所述軌道在所述圖像中所處的位置；對(duì)采集到的所述圖像進(jìn)行光流分析，識(shí)別出有運(yùn)動(dòng)物體通過所述軌道處；結(jié)合所述軌道分析和所述光流分析的結(jié)果，識(shí)別所述圖像中所述運(yùn)動(dòng)物體和所述軌道之間的相對(duì)位置，判斷是否為列車通過所述軌道。
[0008]所述對(duì)采集到的所述圖像進(jìn)行軌道分析指的是，通過設(shè)置一軌道模板來分析所述圖像中所述軌道所處的位置，所述圖像中與所述軌道模板相吻合的局部被判斷為所述軌道。
[0009]所述軌道模板由若干等間隔的中心采樣點(diǎn)以及位于所述中心采樣點(diǎn)兩側(cè)等距的邊側(cè)采樣點(diǎn)構(gòu)成；當(dāng)所述圖像中的一局部與所述中心采樣點(diǎn)所構(gòu)成的連線相吻合，且滿足該局部所對(duì)應(yīng)的至少90%的中心采樣點(diǎn)在所述圖像中的灰度大于該局部兩側(cè)部分所對(duì)應(yīng)的邊側(cè)采樣點(diǎn)在所述圖像中的灰度時(shí)，判斷所述圖像中的該局部為所述軌道。
[0010]所述中心采樣點(diǎn)在所述圖像中的灰度大于所述邊側(cè)采樣點(diǎn)在所述圖像中的灰度且差值大于Tdlff=5時(shí)，所述中心采樣點(diǎn)有效。
[0011]對(duì)采集到的所述圖像進(jìn)行光流分析指的是，對(duì)所述圖像內(nèi)的每個(gè)像素點(diǎn)賦予一個(gè)速度矢量，當(dāng)所述運(yùn)動(dòng)物體通過時(shí)，通過識(shí)別所述圖像內(nèi)的所述運(yùn)動(dòng)物體上的特征點(diǎn)的速度矢量與所述圖像內(nèi)其余的像素點(diǎn)的速度矢量不同，判斷所述運(yùn)動(dòng)物體通過所述軌道處，同時(shí)根據(jù)所述特征點(diǎn)計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)物體的位置。
[0012]所述識(shí)別所述圖像中所述運(yùn)動(dòng)物體和所述軌道之間的相對(duì)位置是指，當(dāng)所述軌道在所述圖像中的矢量逐漸縮短，且識(shí)別到所述圖像中有運(yùn)動(dòng)物體通過，判斷所述運(yùn)動(dòng)物體在所述軌道上行駛，即所述運(yùn)動(dòng)物體為列車。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:屬于非接觸式的、通用的檢測方法，無需對(duì)原有車輛或鐵路設(shè)施進(jìn)行改造，施工簡單，成本較低，無局限性；可利用現(xiàn)有高鐵安裝的視頻監(jiān)控?cái)z像頭進(jìn)行列車識(shí)別，節(jié)約成本；可判斷線路上是否有列車存在，當(dāng)有列車通過時(shí)，還可判斷列車的行駛方向；識(shí)別準(zhǔn)確率高，速度快，可有效保障運(yùn)營的安全，避免事故的發(fā)生。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的原理示意框圖；
圖2為本發(fā)明中鋼軌模板示意圖；
圖3為本發(fā)明中視頻系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
如圖1-3所示，圖中標(biāo)記1-2分別為:中心采樣點(diǎn)1、邊側(cè)采樣點(diǎn)2。
[0016]實(shí)施例:本實(shí)施例中用于識(shí)別軌道列車通過的視頻檢測方法，用于識(shí)別軌道上是否有列車通過，從而預(yù)防事故、定位列車位置、了解線路運(yùn)行情況。
[0017]本實(shí)施例中的圖像采集系統(tǒng)，可利用現(xiàn)有高鐵安裝的視頻監(jiān)控?cái)z像頭進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。如圖3所示，視頻監(jiān)控?cái)z像頭一般按其輸出類型可分為數(shù)字視頻信號(hào)輸出和模擬視頻信號(hào)輸出，其中數(shù)字視頻信號(hào)可直接輸出至列車識(shí)別系統(tǒng)，而模擬視頻信號(hào)需經(jīng)編碼器轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號(hào)再輸出值列車識(shí)別系統(tǒng)。列車識(shí)別系統(tǒng)即為判斷圖像中是否有列車通過軌道，實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例中識(shí)別預(yù)警方法的系統(tǒng)。
[0018]如圖1所示，本實(shí)施例中識(shí)別預(yù)警方法包括以下步驟:
(1)視頻解碼形成數(shù)字圖像:將視頻監(jiān)控?cái)z像頭所拍攝下的視頻，該視頻顯示了其對(duì)應(yīng)的軌道位置處的動(dòng)態(tài)情況。將該錄像以減少圖像中的冗余。
[0019](2)對(duì)圖像進(jìn)行銳化處理:補(bǔ)償圖像的輪廓，增強(qiáng)圖像的邊緣及灰度跳變的部分，使圖像變得清晰，便于提高后續(xù)識(shí)別步驟的準(zhǔn)確率，避免誤報(bào)。
[0020](3)提取圖像前景:提取圖像中的前景，該前景圖像包含了列車從軌道上通過時(shí)的位置。
[0021](4)對(duì)圖像進(jìn)行光流分析:給所提取的圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)賦予一個(gè)速度矢量，這樣整個(gè)前景圖像就形成了一個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量場。在某一特定時(shí)刻，圖像上的像素點(diǎn)與三維物體上的點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系可以通過投影來計(jì)算得到。根據(jù)各個(gè)像素點(diǎn)的速度矢量特征，可以對(duì)圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。如果圖像中沒有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，則光流矢量在整個(gè)圖像區(qū)域是連續(xù)變化的。當(dāng)圖像中有運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，運(yùn)動(dòng)物體上的特征點(diǎn)和背景存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)物體上的特征點(diǎn)所形成的速度矢量必然和背景上的像素點(diǎn)的速度矢量有所不同，如此便可以識(shí)別到有運(yùn)動(dòng)物體通過，同時(shí)計(jì)算出運(yùn)動(dòng)物體的位置。此外，根據(jù)特征點(diǎn)的速度矢量，還能檢測到運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)方向；當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體為列車時(shí)，則可以檢測到列車的行駛方向，便于安全監(jiān)控。
[0022](5)提取軌道矢量，對(duì)軌道矢量進(jìn)行分析:在列車識(shí)別系統(tǒng)中設(shè)置一軌道模板，該軌道模板只描述結(jié)構(gòu)和灰度變化，用于檢測圖像中的亮條紋，即將軌道模板應(yīng)用于圖像中，以在圖像中尋找到吻合于軌道模板的亮條紋，該亮條紋即被判斷為圖像中的軌道。
[0023]如圖2所示，軌道模板以若干中心采樣點(diǎn)1的連線構(gòu)成的，長度為L，中心點(diǎn)為(u0，v0)，角度Θ的線段為中心進(jìn)行